DE69611363T2

DE69611363T2 - Verfahren zum Extrahieren von Kaffee und Produkt

Info

Publication number: DE69611363T2
Application number: DE69611363T
Authority: DE
Inventors: Elke Gerhardt-Rieben; Claude Rene Lebet; Valerie Leloup; Klaus Schlecht
Original assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Current assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: ZA977208B; MY117249A; JP3798523B2; NZ328534A; US5897903A; GR3035490T3; AU731753B2; DE69611363D1; AR009324A1; ATE198256T1; CN1080090C; EP0826308B1; ES2153536T3; KR19980019026A; CA2213022C; PE101498A1; KR100442917B1; BR9704520A; BR9704520B1; UY24679A1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffeeprodukts, das Feststoffe von hydrolysiertem Kaffee enthält. Die Erfindung betrifft auch ein lösliches Kaffeeprodukt, das Feststoffe von hydrolysiertem Kaffee enthält.

Hintergrund der Erfindung

Für die meisten Verbraucher wird das ideale Kaffeegetränk hergestellt, indem geröstete und frisch gemahlene Kaffeebohnen mit heißem Wasser gewöhnlich bei einer Temperatur von 90ºC bis 100ºC gebrüht werden. Jedoch ist es, da diese Bedingungen Ausbeuten an löslichen Kaffeefeststoffen von weniger als 25% erzeugen, kommerziell nicht sinnvoll, lösliche Kaffeeprodukte unter diesen Bedingungen herzustellen. Aus diesem Grund betreffen jüngere technologische Entwicklungen, die auf dem Gebiet des löslichen Kaffees durchgeführt wurden, Versuche, um dieses ideale Kaffeegetränk zu simulieren, während eine vernünftige Ausbeute erhalten wird.
Frühere Versuche, um die Ausbeute an löslichen Kaffeefeststoffen zu erhöhen, zentrierten sich auf das Erhöhen der Temperatur und des Drucks der Extraktionsflüssigkeit, die verwendet wurde, um die Kaffeefeststoffe aus dem gerösteten und gemahlenen Kaffee zu extrahieren. Doch wurde bald gefunden, daß, um vernünftige Ausbeuten zu erhalten, die Temperaturen und Drücke so ausreichend hoch sein müssen, daß es in dem Extraktionssystem zu einer extensiven Hydrolyse kommt. Das ist nicht erwünscht, da es zur Erzeugung von Teer, der zur Anlagenverschmutzung führt, sowie unerwünschten Aromen führt.
Die Aufmerksamkeit richtete sich dann darauf, den gerösteten und gemahlenen Kaffee einer Extraktion unter relativ milden Bedingungen zu unterwerfen und, getrennt davon, den teilweise extrahierten Kaffeesatz einer Hydrolyse zu unterwerfen, um die Ausbeuten zu erhöhen. Auf diese Weise konnte das Problem der unerwünschten Aromen auf akzeptable Werte vermindert werden. Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 4,158,067 (Wouda) ein Verfahren, bei dem gerösteter und gemahlener Kaffee einer Gegenstromextraktion in zwei Stufen mit einer separaten Hydrolysestufe zwischen den beiden Extraktionsstufen unterworfen wird. Es wird heißes Wasser bei 60ºC bis 120ºC in die zweite Extraktionsstufe eingeführt, während frisch gerösteter und gemahlener Kaffee in die erste Extraktionsstufe eingeführt wird. Die Extraktionsflüssigkeit, die die zweite Extraktionsstufe verläßt, wird in die erste Extraktionsstufe eingeführt, um den frisch gerösteten und gemahlenen Kaffee zu extrahieren. Der teilweise extrahierte Kaffeesatz, der die erste Extraktionsstufe verläßt, wird einer thermischen Hydrolyse bei einer Temperatur von 140ºC bis 200ºC in einer separaten Hydrolysestufe unterworfen, bevor er in die zweite Extraktionsstufe eingeführt wird. Somit werden Feststoffe von hydrolysiertem Kaffee, die in der zweiten Extraktionsstufe extrahiert werden, nicht durch die Hydrolysestufe geleitet und werden nicht irgendwelchen weiteren extremen Bedingungen ausgesetzt. Die Erzeugung von unerwünschten Aromen und von Teer, die sonst auftreten könnten, wird vermindert.
Eine weitere Entwicklung von diesem Konzept ist in dem europäischen Patent 0 363 529 (Kraft General Foods) offenbart. In dem Verfahren, das in diesem Patent beschrieben ist, wird der teilweise extrahierte Kaffeesatz, der aus einer ersten Extraktionsstufe erhalten wird, aufgeschlämmt und dann einer Hydrolyse bei einer Temperatur von 200ºC bis 260ºC unterworfen. Die Hydrolyse wird für 1 bis 15 Minuten durchgeführt, um wenigstens 50% von allen Mannanen zu entfernen und um ein Hydrolysat herzustellen, das weniger als 50% Monosaccharide und weniger als 10% Polysaccharide, die mehr als 6 Saccharide in der Polysaccharidkette enthalten, enthält. Das Hydrolysat wird dann zu den Kaffeeextrakten gegeben, die aus den Extraktionsstufen erhalten wurden.
Obwohl gesagt wird, daß dieses Verfahren gute Ausbeuten liefert, werden ziemlich große Mengen an Sacchariden mit kürzeren Ketten und geringeren Molekulargewichten hergestellt. Das verändert den Geschmack und das Mundgefühl der Getränke, die aus den entstandenen löslichen Kaffeeprodukten hergestellt wurden, beträchtlich. Mit Sicherheit stimmt das Geschmacksprofil nicht länger mit dem von gebrühtem Kaffee überein. Auch bewirkt die erhöhte Menge an Sacchariden mit kleineren Ketten, daß sich der Extrakt, der aus diesem Verfahren erhalten wird, im Vergleich zu Standardextrakten während des Konzentrierens und Trocknens anders verhält. Insbesondere weist der Extrakt einen niedrigeren Gefrierpunkt auf, was das Gefriertrocknen schwieriger macht, während die Klebrigkeit während des Sprühtrocknens zu einem Problem wird. Außerdem wird die Lagerungsstabilität der Kaffeepulver, die aus dem Extrakt hergestellt werden, vermindert, was auf eine erhöhte Hygroskopizität und niedrigere Glasübergangstemperaturen zurückzuführen ist. Das Ausmaß des Problems ist natürlich von der Stärke der Hydrolysebehandlung abhängig.
Somit besteht noch ein Bedarf nach einem Verfahren zum Extrahieren von löslichen Kaffeefeststoffen, das gute Ausbeuten aufweist und das ein lösliches Kaffeeprodukt mit Sacchariden von höherem Molekulargewicht bereitstellt. Es besteht auch ein Bedarf an einem löslichen Kaffeeprodukt, das hydrolysierte Kaffeefeststoffe und Saccharide mit höherem Molekulargewicht enthält.

Kurzdarstellung der Erfindung

Demgemäß stellt diese Erfindung ein Verfahren zur Gegenstromextraktion von löslichen Kaffeefeststoffen aus gemahlenem Kaffee bereit, wobei das Verfahren umfaßt:
Extrahieren von löslichen Kaffeefeststoffen aus einem frischen gemahlenen Kaffee in einer ersten Extraktionsstufe unter Verwendung einer primären Extraktionsflüssigkeit bei einer Temperatur von 80ºC bis 160ºC, um einen primären Kaffeeextrakt und einen teilweise extrahierten Kaffeesatz zu erzeugen;
Extrahieren von löslichen Kaffeefeststoffen aus dem teilweise extrahierten Kaffeesatz in einer zweiten Extraktionsstufe unter Verwendung einer sekundären Extraktionsflüssigkeit bei einer Temperatur von 160ºC bis 190ºC, um einen sekundären Kaffeeextrakt und einen Kaffesatz zu erzeugen, wobei aus dem Kaffeesatz wenigstens 25 Gew.-% an löslichen Kaffeefeststoffen, bezogen auf das Gewicht des trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffees, extrahiert wurden, wobei der sekundäre Kaffeeextrakt gesammelt wird oder als primäre Extraktionsflüssigkeit verwendet wird;
Entwässern des Kaffeesatzes, der aus der zweiten Extraktionsstufe erhalten wurde, und seine thermische Hydrolyse in einer Hydrolysestufe bei einer Temperatur von 160ºC bis 220ºC für 1 bis 15 Minuten, um einen hydrolysierten Kaffeesatz zu erzeugen; und
Extrahieren von löslichen Kaffeefeststoffen aus dem hydrolysierten Kaffeesatz in einer dritten Extraktionsstufe unter Verwendung einer tertiären Extraktionsflüssigkeit bei einer Temperatur von 170ºC bis 195ºC, um einen extrahierten Kaffeesatz und einen Extrakt von hydrolysiertem Kaffee zu erzeugen, wobei der Extrakt von hydrolysiertem Kaffee gesammelt wird oder als primäre oder sekundäre Extraktionsflüssigkeit verwendet wird.
Überraschenderweise kann, wenn man die Hydrolyse berücksichtigt, ein lösliches Kaffeeprodukt hergestellt werden, welches ein gutes Aroma und ein gutes Geschmacksprofil aufweist und das eine Verteilung an Polysacchariden enthält, die eher dem Kaffeeprodukt ähneln, das durch Verfahren, bei denen wenig oder keine Hydrolyse stattfinden, hergestellt wird. Außerdem können gute Ausbeuten im Bereich von 45 bis 70% erhalten werden. Es wurde auch gefunden, daß wenig oder keine Sedimente oder Teere gebildet werden. Darüberhinaus kann der Kaffeeextrakt, der aus dem Verfahren erhalten wird, gefriergetrocknet oder sprühgetrocknet werden, ohne die Probleme, die mit den hydrolysierten Extrakten verbunden sind. Darüberhinaus weisen Kaffeepulver, die aus dem Kaffeeextrakt erhalten werden, eine gute Lagerungsstabilität auf.
Vorzugsweise tritt die primäre Extraktionsflüssigkeit in die erste Extraktionsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 110ºC bis 140ºC ein. Vorzugsweise tritt die sekundäre Extraktionsflüssigkeit in die zweite Extraktionsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 165ºC bis 180ºC ein. Vorzugsweise tritt die tertiäre Extraktionsflüssigkeit in die dritte Extraktionsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 175ºC bis 190ºC ein.
In der Hydrolysestufe wird der Kaffeesatz vorzugsweise bei einer Temperatur von 190ºC bis 210ºC thermisch hydrolysiert. Außerdem wird der Kaffeesatz vorzugsweise thermisch hydrolysiert, indem der Kaffeesatz unter Verwendung von Dampf erhitzt wird. Der Kaffeesatz wird vorzugsweise entwässert, indem Dampf nach unten durch ihn hindurchgeleitet wird.
Der hydrolysierte Kaffeeextrakt enthält vorzugsweise weniger als 1 Gew.-% Furfural-Derivate, zwischen 1 und 6 Gew.-% Monosaccharide und mehr als 28 Gew.-% Oligosaccharide und Polysaccharide, wobei alle Prozentsätze auf die Trockensubstanz des hydrolysierten Kaffeeextrakts bezogen sind. Außerdem ist die gewichtsmittlere Molmasse aller Saccharide in dem hydrolysierten Kaffeeextrakt vorzugsweise höher als 1500 Einheiten mit einer Polydispersität von 2,5 oder mehr.
Das Verfahren kann außerdem umfassen:
Entwässern des Kaffeesatzes, der aus der dritten Extraktionsstufe erhalten wird und thermische Hydrolyse des Kaffeesatzes in einer zweiten Hydrolysestufe bei einer Temperatur von 160ºC bis 220ºC für 1 bis 15 Minuten, um einen sekundären hydrolysierten Kaffeesatz bereitzustellen; und Extrahieren der löslichen Kaffeefeststoffe aus dem sekundären hydrolysierten Kaffeesatz in einer vierten Extraktionsstufe unter Verwendung einer vierten Extraktionsflüssigkeit bei einer Temperatur von 170ºC bis 195ºC, um einen extrahierten Kaffeesatz bereitzustellen und einen hydrolysierten Kaffeeextrakt, wobei der hydrolysierte Kaffeeextrakt gesammelt wird oder als die primäre, sekundäre oder tertiäre Extraktionsflüssigkeit verwendet wird.
Diese Erfindung stellt ein lösliches Kaffeeprodukt bereit, welches lösliche Feststoffe von hydrolysiertem Kaffee enthält, wobei das lösliche Kaffeeprodukt wenigstens 30 Gew.-% Saccharide enthält, die weniger als 1 Gew.-% Furfural-Derivate, weniger als 4 Gew.-% Monosaccharide, weniger als 12 Gew.-% Oligosaccharide und wenigstens 18 Gew.-% Polysaccharide umfassen, wobei die gesamten Saccharide eine gewichtsmittlere Molmasse von mehr als 2000 Einheiten mit einer Polydispersität von 3 oder mehr aufweisen.
Das lösliche Kaffeeprodukt enthält vorzugsweise mehr als 31 Gew.- % Saccharide. Die Saccharide umfassen vorzugsweise weniger als etwa 0,6 Gew.-% Furfural-Derivate, 1 bis 4 Gew.-% Monosaccharide, 2 bis 8 Gew.-% Oligosaccharide und mehr als 23 Gew.-% Polysaccharide. Außerdem weisen die Saccharide vorzugsweise ein Gewichtsmittel des Durchschnittsmolekulargewichts von mehr als 2200 Einheiten mit einer Polydispersität von 3,5 oder höher auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, bei denen:
Fig. 1 ein schematisches Flußdiagramm eines Extraktions- und Hydrolyseverfahrens mit einem einzelnen Einlaß für die Extraktionsflüssigkeit ist;
Fig. 2 ein schematisches Flußdiagramm eines Extraktions- und Hydrolyseverfahrens mit zwei Einlassen für die Extraktionsflüssigkeit ist;
Fig. 3 ein schematisches Flußdiagramm eines anderen Extraktions- und Hydrolyseverfahrens mit zwei Einlassen für die Extraktionsflüssigkeit ist;
Fig. 4 ein schematisches Flußdiagramm eines Extraktions- und Hydrolyseverfahrens mit drei Einlassen für die Extraktionsflüssigkeit ist; und
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Molekulargewichtsverteilung der Saccharide gegen das Gesamtgewicht der Kohlenhydrate für lösliche Kaffeeprodukte ist, die durch konventionelle Extraktionsverfahren und das Verfahren von Beispiel 1 hergestellt wurden.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In dieser Beschreibung weisen die folgenden Ausdrücke die folgenden Bedeutungen auf:
"Monosaccharid" steht für ein Kohlenhydrat, das nicht in ein einfacheres Kohlenhydrat hydrolysiert werden kann.
"Oligosaccharid" steht für ein polymerisiertes Saccharid mit 2 bis 6 Monosaccharideinheiten in der Kette.
"Polysaccharid" steht für ein polymerisiertes Saccharid mit mehr als 6 Monosaccharideinheiten in der Kette.
"Gewichtsmittlere Molmasse" steht für das Gewichtsmittel der individuellen Molekulargewichte der Kohlenhydratmoleküle, die durch Größenausschlußchromatographie aufgetrennt worden sind.
"Polydispersität" steht für die Dispersion der Molekulargewichtsverteilung der Kohlenhydratmoleküle und bezieht sich auf das Verhältnis der gewichtsmittleren Molmasse zur zahlenmittleren Molmasse der Kohlenhydratmoleküle, die durch Größenausschlußchromatographie aufgetrennt wurden.
Um das lösliche Kaffeeprodukt zu erzeugen, wird gerösteter und gemahlener Kaffee wenigstens einer vierstufigen Gegenstromextraktion und einem Hydrolyseverfahren unterworfen. In einer ersten Extraktionsstufe wird frisch gerösteter und gemahlener Kaffee unter relativ milden Bedingungen, bei denen wenig oder keine Hydrolyse der Kaffeefeststoffe auftritt, extrahiert. Deswegen liegt in dieser Stufe die Temperatur der Extraktionsflüssigkeit im Bereich von 80ºC bis 160ºC.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz, der von der ersten Extraktionsstufe erhalten worden ist, wird dann einer Extraktion in einer zweiten Extraktionsstufe unterworfen. In dieser Stufe liegt die Temperatur der Extraktionsflüssigkeit im Bereich von 160ºC bis 190ºC, so daß eine mäßige Hydrolyse der Kaffeefeststoffe durchgeführt werden kann.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz, der aus der zweiten Extraktionsstufe erhalten wird, muß wenigstens 25 Gew.-% an Kaffeefeststoffen auf der Basis von trockenem geröstetem und gemahlenem Kaffee aufweisen, um von diesen extrahiert zu werden. Wenn weniger als 25 Gew.-% an Kaffeefeststoffen extrahiert wurden, wird gefunden, daß das schließlich hergestellte lösliche Kaffeeprodukt gegenüber Feuchtigkeit und Temperatur empfindlich ist. Es wird angenommen, daß dies durch die über Hydrolyse von wärmeempfindlichen Substanzen verursacht worden ist. Wenn mehr als 25 Gew.-% an Kaffeefeststoffen entfernt wurden, werden die meisten oder alle wärmeempfindliche Verbindungen entfernt.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz wird zuerst entwässert, um die Hauptmenge an Extraktionsflüssigkeit daraus zu entfernen, um die Hydrolyse der löslichen Kaffeefeststoffe, die in der Flüssigkeit enthalten sind, zu vermeiden. Der entwässerte Kaffeesatz wird dann einer Hydrolyse in einer getrennten Hydrolysestufe unterworfen. In dieser Stufe wird der teilweise extrahierte Kaffeesatz auf eine Temperatur von 160ºC bis 220ºC für eine Zeit von 1 Minute bis 15 Minuten erhitzt.
Der hydrolysierte Kaffeesatz, der aus der Hydrolysestufe erhalten wird, wird dann einer Extraktion in einer dritten Extraktionsstufe unterworfen. Bei dieser Stufe liegt die Temperatur der Extraktionsflüssigkeit im Bereich von 170ºC bis 190ºC, so daß eine mäßige Hydrolyse der Kaffeefeststoffe stattfinden kann.
Die Bedingungen in der Hydrolysestufe und der dritten Extraktionsstufe werden so ausgewählt, daß die löslichen Kaffeefeststoffe in der dritten Extraktionsflüssigkeit, die die dritte Extraktionsstufe verlassen, weniger als 1 Gew.-% Furfural- Derivate, zwischen 1 und 6 Gew.-% Monosaccharide und mehr als 30 Gew.-% Oligo- und Polysaccharide enthalten. Alle Prozentsätze sind auf die Trockensubstanz des hydrolysierten Kaffeeextrakts bezogen. Außerdem ist die gewichtsmittlere Molmasse aller Saccharide in dem Extrakt höher als 1500 Einheiten mit einer Polydispersität von 2,5 oder mehr.
Wenn es erwünscht ist, kann der Kaffeeextrakt, der die zweite und/oder die dritte Extraktionsstufe verläßt, einer Entspannungsverdampfung (Flash) unterworfen werden, um unerwünschte Aromen zu entfernen. Außerdem kann, falls erwünscht, mehr als eine Flash-Stufe in das Verfahren aufgenommen werden; wie z. B. in dem US-Patent Nr. 5,183,676 (Schlecht) beschrieben ist; wobei darin zu findende Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Es ist auch möglich, einen oder mehrere Einlasse der heißen Extraktionsflüssigkeit in das System zu verwenden. Wenn ein einzelner Einlaß verwendet wird, fließt die Extraktionsflüssigkeit durch alle Extraktionsstufen und verläßt die erste Extraktionsstufe als primärer Kaffeeextrakt. Wenn mehr als ein Einlaß verwendet wird, verläßt mehr als ein Kaffeeextrakt das System. Beispielsweise kann jede Extraktionsstufe ihren eigenen Einlaß an frischer Extraktionsflüssigkeit und ihren eigenen Auslaß an Kaffeeextrakt aufweisen.
Die Extraktionsstufen können von einem oder mehr Extraktionsbehältern gebildet werden, die irgendwelche geeigneten Extraktionsbehälter sein können; z. B. Festbettreaktoren oder kontinuierliche Gegenstromextraktoren. Die Wahl und die Konstruktion des Behälters bleibt jedem selbst überlassen und hat keinen kritischen Einfluß auf das Verfahren. Außerdem kann, wenn Festbettreaktoren verwendet werden, die Reaktionsflüssigkeit veranlaßt werden, nach oben durch den Reaktor oder nach unten durch den Reaktor, wie gewünscht, zu fließen. Die Hydrolysestufe kann auch von einem oder mehreren Reaktionsbehältern gebildet werden. Der Hydrolysereaktionsbehälter kann ein Festbettreaktor, ein Autoklav, ein ideales Strömungsrohr, ein Extruder oder ähnliches sein. Auch bleibt die Konstruktion des Hydrolysereaktionsbehälters jedem selbst überlassen und hat keinen kritischen Einfluß auf das Verfahren. Jedoch sind die Extraktionsreaktionsbehälter und die Hydrolysereaktionsbehälter geeigneterweise Festbettreaktoren und sind identisch. Dies hat den Vorteil, daß der Kaffeesatz in dem gleichen Reaktionsbehälter innerhalb des Verfahrens verbleiben kann.
Die Extrakte, die aus dem Verfahren erhalten werden, können wie gewünscht zu löslichem Kaffeepulver verarbeitet werden. Gewöhnlich werden die Extrakte unter Verwendung von Dampf gestrippt, um flüchtige Aromastoffe zu entfernen, konzentriert und dann sprüh- oder gefriergetrocknet. Diese Verfahren sind dem Fachmann bekannt, sie sind gut in der Literatur beschrieben und haben keinen kritischen Einfluß auf die Erfindung. Das Aroma kann auch aus dem gerösteten und Kaffeesatz vor irgendeiner Extraktion durch irgendein dem Fachmann bekanntes Verfahren wie Gasstrippen, Verdampfen und ähnliches gewonnen werden.
Außerdem kann das Verfahren eine oder mehrere zusätzliche Hydrolyse- und Extraktionsstufen einschließen, um weitere lösliche Kaffeefeststoffe aus dem Kaffeesatzextrakt, der die dritte Extraktionsstufe verläßt, zu extrahieren. Diese zusätzlichen Hydrolyse- und Extraktionsstufen können geeigneterweise bei den gleichen Bedingungen wie die Hydrolysestufe und die dritte Extraktionsstufe betrieben werden.
In einer ersten spezifischen Ausführungsform, die in Fig. 1 abgebildet ist, wird frisch gerösteter und gemahlener Kaffee 4 in eine erste Extraktionsstufe 2 eingeführt. Ein sekundärer Kaffeeextrakt 24, der eine zweite Extraktionsstufe 8 verläßt, wird in die erste Extraktionsstufe 2 eingeführt, um lösliche Kaffeefeststoffe aus dem gerösteten und gemahlenen Kaffee in der ersten Extraktionsstufe 2 zu extrahieren. Der eingeführte Kaffeeextrakt, der in der ersten Extraktionsstufe 2 extrahierte lösliche Kaffeefeststoffe einschließt, tritt als Produktkaffeeextrakt 22 aus. Der Produktkaffeeextrakt 22 wird dann einem weiteren Verarbeiten unterworfen, um ihn in einen konzentrierten Kaffeeextrakt zu überführen. Die Temperatur des sekundären Kaffeeextrakts 24 liegt geeigneterweise im Bereich von 80ºC bis 160ºC, so daß im wesentlichen keine Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der ersten Extraktionsstufe 2 auftritt.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz 6, der die erste Extraktionsstufe 4 verläßt, wird zu einer zweiten Extraktionsstufe 8 überführt. Ein tertiärer Kaffeeextrakt 26, der eine dritte Extraktionsstufe 18 verläßt, wird in die zweite Extraktionsstufe 8 eingeführt, um lösliche Kaffeefeststoffe aus dem teilweise extrahierten gerösteten und gemahlenen Kaffee in der zweiten Extraktionsstufe 2 zu extrahieren. Der eingeführte Kaffeeextrakt, der die löslichen Kaffeefeststoffe einschließt, wird in der zweiten Extraktionsstufe 8 extrahiert, und verläßt sie als zweiter Kaffeeextrakt 24. Die Temperatur des dritten Kaffeeextrakts 25 liegt geeigneterweise im Bereich von 160ºC bis 190ºC, so daß eine mäßige Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der zweiten Extraktionsstufe 8 stattfinden kann.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz 10, der die zweite Extraktionsstufe 8 verläßt, wird zu einer separaten Hydrolysestufe 12 überführt. In dieser Stufe sind wenigstens 25 Gew.-%, bezogen auf trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffee, an löslichen Kaffeefeststoffen aus dem gerösteten und gemahlenen Kaffee entfernt. In der Hydrolysestufe 12 wird der teilweise extrahierte Kaffeesatz entwässert und dann auf eine Temperatur von 160ºC bis 220ºC erhitzt. Das kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Jedoch wird geeigneterweise der teilweise extrahierte Kaffeesatz entwässert, indem Dampf durch ihn geleitet wird, und dann wird er erhitzt, indem Dampf bei einer Temperatur von 160ºC bis 220ºC direkt in den Reaktionsbehälter, der den teilweise extrahierten Kaffeesatz enthält, injiziert wird. Wird auf diese Weise erhitzt, ist das Erhitzen extrem schnell. Jedoch kann irgendeine geeignete Erhitzungsmethode verwendet werden.
Der hydrolysierte Kaffeesatz 14, der die Hydrolysestufe 12 verläßt, wird zu der dritten Extraktionsstufe 18 überführt. Heißes Wasser 28 wird bei einer Temperatur von 170ºC bis 195ºC in die dritte Extraktionsstufe 18 eingeführt, um irgendwelche verbleibenden löslichen Kaffeefeststoffe aus dem hydrolysierten Kaffeesatz zu extrahieren. Die Temperatur des heißen Wassers ist so, daß eine mäßige Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der dritten Extraktionsstufe 18 stattfindet. Der extrahierte Kaffeesatz 20, der die dritte Extraktionsstufe verläßt, weist vorzugsweise 50 bis 70 Gew.-%, bezogen auf den trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffee, an löslichen Kaffeefeststoffen, die daraus extrahiert wurden, auf.
Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 2 veranschaulicht. In Fig. 2 werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Elemente verwendet wie in Fig. 1. In dieser Ausführungsform wird frisch gerösteter und gemahlener Kaffee 4 in eine erste Extraktionsstufe 2 eingeführt. Heißes Wasser 30 wird bei einer Temperatur von 80ºC bis 160ºC in die erste Extraktionsstufe 2 eingeführt, um lösliche Kaffeefeststoffe aus dem gerösteten und gemahlenen Kaffee in der ersten Extraktionsstufe 2 zu extrahieren. Die Temperatur des heißen Wassers 30 ist so, daß im wesentlichen keine Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der ersten Extraktionsstufe 2 auftritt. Der Kaffeeextrakt, der in der ersten Extraktionsstufe 2 hergestellt worden ist, verläßt die Vorrichtung als ein Produktkaffeeextrakt 22.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz 6, der die erste Extraktionsstufe 4 verläßt, wird zu einer zweiten Extraktionsstufe 8 überführt. Ein tertiärer Kaffeeextrakt 26, der eine dritte Extraktionsstufe 18 verläßt, wird in die zweite Extraktionsstufe 8 eingeführt, um lösliche Kaffeefeststoffe aus dem teilweise extrahierten gerösteten und gemahlenen Kaffee in der zweiten Extraktionsstufe 2 zu extrahieren. Der eingeführte Kaffeeextrakt, der in der zweiten Extraktionsstufe 8 extrahierte lösliche Kaffeefeststoffe einschließt, verläßt die Vorrichtung als ein sekundärer Kaffeeextrakt 32. Die Temperatur des tertiären Kaffeeextrakts liegt geeigneterweise im Bereich von 160ºC bis 190ºC, so daß eine mäßige Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der zweiten Extraktionsstufe 8 stattfindet.
Der sekundäre Kaffeeextrakt 32 und der Produktkaffeeextrakt 22 können getrennt voneinander verarbeitet werden, wie es in dem US- Patent Nr. 5,242,700 (Schlecht) beschrieben ist, wobei die Offenbarung davon durch Bezugnahme hier aufgenommen ist. Als Alternative kann der sekundäre Kaffeeextrakt 32 mit dem Produktkaffeeextrakt 22 kombiniert werden und dann einem weiteren Verarbeiten unterworfen werden, um sie in einen konzentrierten Kaffeeextrakt zu überführen. Der teilweise extrahierte Kaffeesatz 10, der die zweite Extraktionsstufe 8 verläßt, wird zu einer getrennten Hydrolysestufe 12 überführt und wie oben unter Bezug auf Fig. 1 verarbeitet. Danach wird der hydrolysierte Kaffeesatz 14, der die Hydrolysestufe 12 verläßt, zu der dritten Extraktionsstufe 18 überführt und wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben verarbeitet. Der extrahierte Kaffeesatz 20, der die dritte Extraktionsstufe verläßt, weist, bezogen auf trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffee, 45 bis 70 Gew.-% an löslichen Kaffeefeststoffen, die daraus extrahiert wurden, auf.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3 veranschaulicht. In Fig. 3 werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Elemente verwendet wie in Fig. 1. In dieser Ausführungsform wird frisch gerösteter und gemahlener Kaffee 4 in eine erste Extraktionsstufe 2 eingeführt. Ein sekundärer Kaffeeextrakt 24, der eine zweite Extraktionsstufe 8 verläßt, wird in die erste Extraktionsstufe 2 eingeführt, um lösliche Kaffeefeststoffe aus dem gerösteten und gemahlenen Kaffee in der ersten Extraktionsstufe 2 zu extrahieren. Der eingeführte Kaffeeextrakt, der in der ersten Extraktionsstufe 2 extrahierte lösliche Kaffeefeststoffe einschließt, verläßt die Vorrichtung als Produktkaffeeextrakt 22. Die Temperatur des sekundären Kaffeeextrakts 24 liegt geeigneterweise im Bereich von 60ºC bis 160ºC, so daß im wesentlichen keine Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der ersten Extraktionsstufe 2 stattfindet.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz 6, der die erste Extraktionsstufe 4 verläßt, wird zu einer zweiten Extraktionsstufe 8 überführt. Heißes Wasser 34 wird in die zweite Extraktionsstufe 8 eingeführt, um die löslichen Kaffeefeststoffe aus dem teilweise extrahierten gerösteteten und gemahlenen Kaffee in der zweiten Extraktionsstufe 2 zu extrahieren. Die Temperatur des heißen Wassers 34 liegt geeigneterweise im Bereich von 160ºC bis 190ºC, so daß eine mäßige Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der zweiten Extraktionsstufe 8 stattfindet. Das heiße Wasser und die löslichen Kaffeefeststoffe, die in der zweiten Extraktionsstufe 8 extrahiert wurden, verlassen die Vorrichtung als der zweite Kaffeeextrakt 24.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz 10, der die zweite Extraktionsstufe 8 verläßt, wird zu einer getrennten Hydrolysestufe 12 überführt und wie oben unter Bezug auf Fig. 1 behandelt. Der hydrolysierte Kaffee wird dann zu der dritten Extraktionsstufe überführt. Heißes Wasser 28 wird bei einer Temperatur von 170ºC bis 195ºC in die dritte Extraktionsstufe 18 eingeführt, um irgendwelche verbleibenden löslichen Kaffeefeststoffe aus dem hydrolysierten gerösteten Kaffee zu extrahieren. Die Temperatur des heißen Wassers ist so, daß eine mäßige Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der dritten Extraktionsstufe 18 stattfinden kann. Das heiße Wasser und die löslichen Kaffeefeststoffe, die in der dritten Extraktionsstufe 18 extrahiert werden, verlassen die Vorrichtung als tertiäres Kaffeeprodukt 36.
Der extrahierte Kaffeesatz 20, der die dritte Extraktionsstufe verläßt, weist, bezogen auf trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffee, auch etwa 45 bis etwa 70 Gew.-% an löslichen Kaffee feststoffen auf, die daraus extrahiert wurden. Das tertiäre Kaffeeprodukt 36 und der Produktkaffeeextrakt 22 können getrennt voneinander verarbeitet werden, wie es in dem US-Patent Nr. 5,242,700 (Schlecht) beschrieben worden ist. Alternativ kann das tertiäre Kaffeeprodukt 36 mit dem Produktkaffeeextrakt 22 kombiniert werden und dann einer weiteren Verarbeitung unterworfen werden, um sie in einen konzentrierten Kaffeeextrakt zu überführen.
Noch eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 4 abgebildet. In Fig. 4 werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Elemente verwendet wie in den Fig. 1 bis 3. In dieser Ausführungsform wird frischer gerösteter und gemahlener Kaffee 4 in eine erste Extraktionsstufe 2 eingeführt. Heißes Wasser 30 wird bei einer Temperatur von 80ºC bis 160ºC in die erste Extraktionsstufe 2 eingeführt, um lösliche Kaffeefeststoffe aus dem gerösteten und gemahlenen Kaffee in der ersten Extraktionsstufe 2 zu extrahieren. Die Temperatur des heißen Wassers 30 ist so, daß im wesentlichen keine Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der ersten Extraktionsstufe 2 stattfindet. Der in der ersten Extraktionsstufe 2 hergestellte Kaffeeextrakt verläßt die Vorrichtung als ein Produktkaffeeextrakt 22.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz 6, der die erste Extraktionsstufe 4 verläßt, wird zu einer zweiten Extraktionsstufe 8 überführt. Heißes Wasser 34 wird in die zweite Extraktionsstufe 8 eingeführt, um lösliche Kaffeefeststoffe aus dem teilweise extrahierten gerösteten und gemahlenen Kaffee in der zweiten Extraktionsstufe 2 zu extrahieren. Die Temperatur des heißen Wassers 34 liegt geeigneterweise im Bereich von 160ºC bis 190ºC, so daß eine mäßige Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der zweiten Extraktionsstufe 8 stattfindet. Das heiße Wasser und die löslichen Kaffeefeststoffe, die in der zweiten Extraktionsstufe 8 extrahiert wurden, verlassen die Vorrichtung als sekundäres Kaffeeprodukt 32.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz 10, der die zweite Ex traktionsstufe 8 verläßt, wird zu einer separaten Hydrolysestufe 12 überführt und wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, behandelt. Der hydrolysierte Kaffeesatz wird dann zu der dritten Extraktionsstufe überführt. Heißes Wasser 28 wird bei einer Temperatur von 170ºC bis 195ºC in die dritte Extraktionsstufe 18 eingeführt, um irgendwelche verbleibenden löslichen Kaffeefeststoffe aus dem hydrolysierten Kaffeesatz zu extrahieren. Die Temperatur des heißen Wassers ist so, daß eine mäßige Hydrolyse der Kaffeefeststoffe in der dritten Extraktionsstufe 18 stattfinden kann. Das heiße Wasser und die löslichen Kaffeefeststoffe, die in der dritten Extraktionsstufe 18 extrahiert wurden, verlassen die Vorrichtung als tertiäres Kaffeeprodukt 36.
Der extrahierte Kaffeesatz 20, der die dritte Extraktionsstufe verläßt, weist, bezogen auf trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffee, auch 45 bis 70 Gew.-% an löslichen Kaffeefeststoffen, die daraus extrahiert wurden, auf. Das sekundäre Kaffeeprodukt 32, das tertiäre Kaffeeprodukt 36 und der Produktkaffeeextrakt 22 können getrennt voneinander, wie es in dem US-Patent Nr. 5,242,700 beschrieben ist, verarbeitet werden, oder sie können in verschiedenen Möglichkeiten miteinander kombiniert werden und dann einer weiteren Verarbeitung unterworfen werden.
Es wird gefunden, daß wenig oder keine unlöslichen Stoffe oder Teere während des Verfahrens gebildet werden, welche sonst Lagerungsprobleme bei den weiteren Verarbeitungsschritten verursachen würden. Auch sind wenige oder keine hygroskopischen Fraktionen vorhanden, die schwierig zu trocknen sind und die das Sprüh- oder Gefriertrocknen verkomplizieren.
In allen Fällen enthält das lösliche Kaffeeprodukt, welches schließlich erhalten wird, weniger als 1 Gew.-% Furfural- Derivate, weniger als 4 Gew.-% Monosaccharide, weniger als 12 Gew.-% Oligosaccharide und wenigstens 18 Gew.-% Polysaccharide. Die Gesamtmenge an vorhandenen Sacchariden beträgt wenigstens 30 Gew.-%. Alle Prozentsätze sind auf das Trockengewicht des löslichen Kaffeeprodukts bezogen. Außerdem ist die gewichtsmitt lere Molmasse der Saccharide größer als 2000 Einheiten mit einer Polydispersität von 3 oder mehr. Ein derartiges lösliches Kaffeeprodukt weist ein gutes Kaffeearoma und ein gutes Geschmacksprofil auf. Auch liegen ausreichend niedrige Mengen an kleinen Sacchariden und hohe Mengen an größeren Sacchariden vor, damit ein Pulver erhalten wird, das bei der Lagerung selbst unter tropischen Bedingungen stabil ist.

Beispiel 1

Ein Extraktionssystem, das aus 7 Festbettreaktoren besteht, wird verwendet. Die Reaktoren sind in Reihe miteinander verbunden, so daß der geröstete und Kaffeesatz, der in das System eintritt, bei dem ersten Reaktor (Reaktor 1) beginnt und zu dem letzten Reaktor (Reaktor 7) fortschreitet. Die Reaktoren 1 und 2 bilden eine erste Extraktionsstufe, die Reaktoren 3 und 4 bilden eine zweite Extraktionsstufe, der Reaktor 5 bildet eine Hydrolysestufe und die Reaktoren 6 und 7 bilden eine dritte Extraktionsstufe. Die Reaktoren sind auch so miteinander verbunden, daß die Extraktionsflüssigkeit das Extraktionssystem bei dem Reaktor 7 betritt und durch die Reaktoren 6, 4, 3, 2 und 1 fließt, in der Reihenfolge, um das System bei dem Reaktor 1 zu verlassen. Die Extraktionsflüssigkeit fließt nicht durch den Reaktor 5.
Leicht geröstete Robusta-Bohnen werden vermahlen und dem Reaktor 1 zugeführt. Heißes Wasser mit einer Temperatur von 180ºC wird in den Reaktor 7 eingeführt. Das Massenverhältnis des Kaffeeextrakts, der den Reaktor 1 verläßt, zu dem Kaffeesatz in dem Reaktor 1 beträgt etwa 5 : 1. Die Extraktionsflüssigkeit, die den Reaktor 6 verläßt und den Reaktor 4 betritt, weist eine Temperatur von etwa 170ºC auf. Die Extraktionsflüssigkeit, die den Reaktor 3 verläßt, wird geflasht, um unerwünschte Aromen zu entfernen, und wird in den Reaktor 2 mit einer Temperatur von etwa 130ºC eingeführt.
Die Netto-Extraktionsausbeute des Kaffeesatzes nach dem Reaktor 4 beträgt etwa 40 Gew.-% des anfänglichen trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffees. Der teilweise extrahierte Kaffeesatz in Reaktor 5 wird zuerst entwässert, und dann wird Dampf in den Reaktor eingeführt, um die Temperatur auf etwa 198ºC für etwa 6 Minuten zu erhöhen. Die Hydrolyse wird beendet, indem schnell der Druck unter 800 kPa vermindert wird, um die Temperatur auf unter 170ºC zu vermindern. Die Extraktionsausbeute in den Reaktoren 6 und 7 beträgt etwa 19 Gew.-%, was die Gesamtextraktionsausbeute auf etwa 59 Gew.-% des ursprünglichen trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffees anhebt.
Der Kaffeeextrakt, der den Reaktor 1 verläßt, wird einem Dampfstrippen, einer Verdampfung und einer Trocknung unterworfen, um lösliches Kaffeepulver auf konventionelle Art herzustellen. Der verdampfte Extrakt wird gefriergetrocknet oder sprühgetrocknet. Es treten bei der Verarbeitung keine Probleme auf, was sich darin zeigt, daß sich während der Extraktion und der Hydrolyse kein Teer bildet.
Das lösliche Kaffeepulver wird auf den Saccharidgehalt analysiert und besteht aus etwa 32% Sacchariden. Die Saccharide bestehen aus etwa 0,5% Furfural-Derivaten, etwa 3,5% Monosacchariden, etwa 10% Oligosacchariden und 21% Polysacchariden. Alle Prozentsätze sind Gewichtsprozent auf einer trockenen Basis des löslichen Kaffeepulvers. Die gewichtsmittlere Molmasse der Saccharide beträgt 2500 Einheiten mit einer Polydispersität von etwa 4,3.
Es wird ein Teelöffel des löslichen Kaffeepulvers in 150 ml siedendem Wasser aufgelöst. Eine Versuchsgruppe testet das Getränk und ermittelte, daß es einen guten Kaffeegeschmack mit einem weichen, sauren und saftigen Geschmack aufweist. Es wird auch eine Schwächung der Herbheit erreicht.
Die Molekulargewichtsverteilungen für ein konventionelles lösliches Kaffeepulver, das durch ein konventionelles Extraktionsverfahren hergestellt wurde, das wenig oder keine Hydrolyse mit einschließt, und das lösliche Kaffeepulver dieses Beispiels sind in Fig. 5 dargestellt. Die Verteilungen stimmen sehr gut miteinander überein; insbesondere bei Molekulargewichten von über etwa 2000. Gewöhnlich weisen lösliche Kaffeepulver, die aus Kaffeeextrakten mit hydrolysierten Kaffeefeststoffen hergestellt wurden, ein scharfes Signal bei niedrigeren Molekulargewichten auf, enthalten aber viel weniger Saccharide bei Molekulargewichten von über etwa 3000.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß dunkel geröstete Milds vermahlen und dem Reaktor 1 zugeführt werden. Auch wird in Reaktor 5 der Kaffeesatz auf 192ºC für etwa 2 Minuten erhitzt.
Die Netto-Extraktionsausbeute des Kaffeesatzes nach dem Reaktor 4 beträgt etwa 30,5 Gew.-% bezogen auf trockenen R&G-Kaffee. Die Extraktionsausbeute nach den Reaktoren 5 bis 7 beträgt etwa 20 Gew.-%, was die Gesamtextraktionsausbeute auf etwa 50,5 Gew.-% des trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffees anhebt.
Das lösliche Kaffeepulver wird auf den Saccharidgehalt analysiert und besteht aus etwa 34% Sacchariden. Die Saccharide bestehen aus etwa 0,4% Furfural-Derivaten, etwa 2% Monosacchariden, etwa 7,5% Oligosacchariden und 24% Polysacchariden. Alle Prozentsätze sind Gewichtsprozent auf einer Trockenbasis des löslichen Kaffeepulvers. Die gewichtsmittlere Molmasse der Saccharide beträgt 2400 Einheiten mit einer Polydispersität von etwa 3,8.
Es wird ein Teelöffel des löslichen Kaffeepulvers in 150 ml siedendem Wasser aufgelöst. Eine Versuchsgruppe testet das Getränk und ermittelt, daß es einen guten Kaffeegeschmack mit einem weichen, sauren und saftigen Geschmack aufweist. Auch wird eine Verminderung der Herbheit erreicht.

Beispiel 3

Es wird das Extraktionssystem von Beispiel 1 verwendet, mit der Ausnahme, daß die Reaktoren so miteinander verbunden werden, daß die Extraktionsflüssigkeit das Extraktionssystem bei dem Reaktor 7 betritt und durch die Reaktoren 6, 4, 3 fließt und das System nach dem Reaktor 3 verläßt. Es wird eine frische Extraktionsflüssigkeit in den Reaktor 2 eingeführt und sie verläßt das System bei dem Reaktor 1. Somit weist das Extraktionssystem zwei Einlasse für die Extraktionsflüssigkeit auf.
Eine dunkle geröstete Mischung, die aus 80% Milds und 20% Robusta-Bohnen besteht, wird vermahlen und dem Reaktor 1 zugeführt. Es wird heißes Wasser bei einer Temperatur von 140ºC dem Reaktor 2 zugeführt. Das Massenverhältnis des Extrakts, der den Reaktor 1 verläßt, zu dem gemahlenen Kaffee, beträgt etwa 4,5 : 1. Die Netto-Extraktionsausbeute nach der Extraktionsstufe 1 beträgt etwa 29 Gew.-% auf einer trockenen Basis.
Es wird heißes Wasser bei 180ºC in den Reaktor 7 eingeführt. Das Massenverhältnis des Kaffeeextrakts, der den Reaktor 3 verläßt, zu dem Kaffeesatz in dem Reaktor 1, beträgt etwa 5 : 1. Die Extraktionsflüssigkeit, die den Reaktor 6 verläßt und den Reaktor 4 betritt, weist eine Temperatur von etwa 170ºC auf. Die Extraktionsflüssigkeit, die den Reaktor 3 verläßt, wird geflasht, um ein unerwünschte Aromen zu entfernen.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz in dem Reaktor 5 wird zuerst entwässert und dann wird Dampf in den Reaktor eingeführt, um die Temperatur auf etwa 195ºC für etwa 4 Minuten zu erhöhen. Die Hydrolyse wird beendet, indem schnell der Druck unter 800 kPa vermindert wird, um die Temperatur auf unter 170ºC zu vermindern. Die Extraktionsausbeute für die Reaktoren 3 bis 7 beträgt etwa 21 Gew.-%, was die Gesamtextraktionsausbeute auf etwa 50 Gew.-% des trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffees anhebt.
Die Kaffeeextrakte, die den Reaktor 1 und den Reaktor 3 verlassen, werden getrennt voneinander zu löslichem Kaffeepulver, wie in dem US-Patent Nr. 5,242,700 (Schlecht) beschrieben, verarbeitet. Während der Verarbeitung treten keine Probleme auf, was sich daran zeigt, daß sich während der Extraktion und der Hydrolyse kein Teer bildet.
Das lösliche Kaffeepulver wird auf den Saccharidgehalt analysiert und ist ungefähr der gleiche wie in Beispiel 1. Der Gesamtkohlenhydratgehalt beträgt 35% mit 0,6% Furfural-Derivaten, 3,5% Monosacchariden, 7% Oligosacchariden und 25% Polysacchariden. Es wird ein Teelöffel des löslichen Kaffeepulvers in 150 ml siedendem Wasser aufgelöst. Eine Versuchsgruppe testet das Getränk und ermittelt, daß es einen guten Geschmack aufweist, mit einem weichen, sauren und saftigen Geschmack. Eine Verminderung der Herbheit wird auch erreicht.

Beispiel 4

Das Extraktionssystem von Beispiel 1 wird verwendet, mit der Ausnahme, daß 10 Reaktoren verwendet werden. Die Reaktoren sind so verbunden, daß ein erster Einlaß der Extraktionsflüssigkeit das Extraktionssystem bei Reaktor 10 betritt und durch die Reaktoren 10 und 9 fließt und das System nach dem Reaktor 9 verläßt, während ein zweiter Einlaß der Extraktionsflüssigkeit das Extraktionssystem bei dem Reaktor 7 betritt und durch die Reaktoren 7, 6, 4, 3, 2 und 1 fließt und das System nach dem Reaktor 1 verläßt. Somit weist das Extraktionssystem zwei Einlasse für die Extraktionsflüssigkeit auf.
Eine durchschnittlich geröstete Mischung, die aus 80% Milds und 20% Robusta-Bohnen besteht, wird vermahlen und in den Reaktor 1 eingeführt. Die Extraktion in den Reaktoren 1 bis 7 wird wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Der teilweise extrahierte Kaffeesatz in dem Reaktor 5 wird entwässert und dann bei 195ºC unter Verwendung von gesättigtem Dampf für 4 Minuten hydrolysiert. Die Hydrolyse wird beendet, indem schnell der Druck unter 800 kPa vermindert wird, um die Temperatur unter 170ºC zu vermindern. Die Netto-Extraktionsausbeute nach den Reaktoren 1 bis 7 beträgt etwa 52 Gew.-% des ursprünglichen trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffees.
Der teilweise extrahierte Kaffeesatz in Reaktor 8 wird zuerst entwässert und wie in Beispiel 1 beschrieben unter Verwendung von gesättigtem Dampf bei einer Temperatur von 198ºC für etwa 6 Minuten verarbeitet. Es wird heißes Wasser bei 180ºC in den Reaktor 10 eingeführt und der hydrolysierte Kaffeesatz in den Reaktoren 10 und 9 wird extrahiert. Das Massenverhältnis des Kaffeeextrakts, der den Reaktor 9 verläßt, zu dem gemahlenen Kaffee in dem Reaktor 1 beträgt etwa 4 : 1. Die Netto-Extraktionsausbeute nach den Reaktoren 8 bis 10 beträgt etwa 5 Gew.-% des trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffees, was die Gesamtextraktionsausbeute auf etwa 57% des ursprünglichen trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffees anhebt.
Die zwei Extrakte, die aus dem System erhalten werden, werden vermischt und zusammen zu löslichem Kaffeepulver ohne Problem verarbeitet, was eine geringe oder keine Teerbildung anzeigt. Die aus dem löslichen Kaffeepulver hergestellten Getränke weisen keinen Beigeschmack auf.
Das lösliche Kaffeepulver wird auf den Saccharidgehalt analysiert und besteht aus etwa 39% Sacchariden. Die Saccharide bestehen aus etwa 0,2% Furfural-Derivaten, etwa 4% Monosacchariden, etwa 6% Oligosacchariden und 29% Polysacchariden. Alle Prozentsätze sind als Gewichtsprozent auf einer Trockenbasis des löslichen Kaffeepulvers angegeben. Die gewichtsmittlere Molmasse der Saccharide beträgt 5000 Einheiten mit einer Polydispersität von etwa 4,3.
Es wird ein Teelöffel des löslichen Kaffeepulvers in 150 ml siedendem Wasser aufgelöst. Eine Versuchsgruppe probiert das Getränk und ermittelt, daß es einen guten Kaffeegeschmack ohne Bearbeitungszeichen und einen weichen, sauren und saftigen Geschmack aufweist. Auch wird eine Verminderung der Herbheit erreicht.

Claims

1. Verfahren zur Gegenstromextraktion von löslichen Kaffeefeststoffen aus gemahlenem Kaffee, wobei das Verfahren umfaßt:

Extrahieren von löslichen Kaffeefeststoffen aus einem frischen gemahlenen Kaffee in einer ersten Extraktionsstufe unter Verwendung einer primären Extraktionsflüssigkeit bei einer Temperatur von 50ºC bis 160ºC, um einen primären Kaffeeextrakt und einen teilweise extrahierten Kaffeesatz zu erzeugen;

Extrahieren von löslichen Kaffeefeststoffen aus dem teilweise extrahierten Kaffeesatz in einer zweiten Extraktionsstufe unter Verwendung einer sekundären Extraktionsflüssigkeit bei einer Temperatur von 160ºC bis 190ºC, um einen sekundären Kaffeeextrakt und einen Kaffesatz zu erzeugen, wobei aus dem Kaffeesatz wenigstens 25 Gew.-% an löslichen Kaffeefeststoffen, bezogen auf das Gewicht des trockenen gerösteten und gemahlenen Kaffees, extrahiert wurden, wobei der sekundäre Kaffeeextrakt gesammelt wird oder als primäre Extraktionsflüssigkeit verwendet wird;

Entwässern des Kaffeesatzes, der aus der zweiten Extraktionsstufe erhalten wurde, und seine thermische Hydrolyse in einer Hydrolysestufe bei einer Temperatur von 160ºC bis 220ºC für 1 bis 15 Minuten, um einen hydrolysierten Kaffeesatz zu erzeugen; und

Extrahieren von löslichen Kaffeefeststoffen aus dem hydrolysierten Kaffeesatz in einer dritten Extraktionsstufe unter Verwendung einer tertiären Extraktionsflüssigkeit bei einer Temperatur von 170ºC bis 195ºC, um einen extrahierten Kaffeesatz und einen Extrakt von hydrolysiertem Kaffee zu erzeugen, wobei der Extrakt von hydrolysiertem Kaffee gesammelt wird oder als primäre oder sekundäre Extraktionsflüssigkeit verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die primäre Extraktionsflüssigkeit in die erste Extraktionsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 110ºC bis 140ºC eintritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die sekundäre Extraktionsflüssigkeit in die zweite Extraktionsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 165ºC bis 180ºC eintritt.

4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die tertiäre Extraktionsflüssigkeit in die dritte Extraktionsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 175ºC bis 190ºC eintritt.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Kaffeesatz in der Hydrolysestufe thermisch bei einer Temperatur von 190ºC bis 210ºC hydrolysiert wird.

6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Kaffeesatz entwässert wird, indem Dampf nach unten durch ihn hindurchgeleitet und er durch Erhitzen unter Verwendung von Dampf thermisch hydrolysiert wird.

7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Extrakt von hydrolysiertem Kaffee, der die dritte Extraktionsstufe verläßt, weniger als 1 Gew.-% Furfural- Derivate, 1 bis 6 Gew.-% Monosaccharide und mehr als 28 Gew.-% Oligosaccharide und Polysaccharide enthält, wobei sich alle Prozentsätze auf die Trockensubstanz des Extrakts des hydrolysierten Kaffees beziehen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die gewichtsmittlere Molmasse aller Saccharide in dem Extrakt des hydrolysierten Kaffees mehr als 1500 Einheiten bei einer Polydispersität von 2,5 oder mehr beträgt; wobei die Polydispersität das Verhältnis der gewichtsmittleren Molmasse zu der zahlenmittleren Molmasse der Kohlenhydratmoleküle, die durch Größenausschlußchromatographie aufgetrennt wurden, darstellt.

9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner umfaßt:

Entwässern des Kaffeesatzes, der aus der dritten Extraktionsstufe erhalten wurde, und thermisches Hydrolysieren des Kaffeesatzes in einer zweiten Hydrolysestufe bei einer Temperatur von 160ºC bis 220ºC für 1 bis 15 Minuten, um einen sekundären hydrolysierten Kaffeesatz zu erzeugen; und

Extrahieren der löslichen Kaffeefeststoffe aus dem sekundären hydrolysierten Kaffeesatz in einer vierten Extraktionsstufe unter Verwendung einer vierten Extraktionsflüssigkeit bei einer Temperatur von 170ºC bis 195ºC, um einen extrahierten Kaffeesatz und einen Extrakt eines hydrolysierten Kaffees zu erzeugen, wobei der Extrakt des hydrolysierten Kaffees gesammelt wird oder als primäre, sekundäre oder tertiäre Extraktionsflüssigkeit verwendet wird.