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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aromatisierten
löslichen
Kaffeepulvers.
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Aromen
sind ein wichtiger Teil vieler Produkte, da Verbraucher bestimmte
Aromen mit bestimmten Produkten assoziieren. Wenn dem Produkt das
Aroma fehlt, das mit ihm assoziiert wird, wird die Verbraucherakzeptanz
des Produkts negativ beeinflußt.
Das ist insbesondere ein Problem auf dem Gebiet von Instantkaffee, obwohl
es auch auf anderen Gebieten existiert. Instant-Kaffeepulver, die
aus kommerziellen Verfahren erhalten werden, die die Extraktion,
Konzentration und ein Trocknen umfassen, sind üblicherweise im wesentlichen aromafrei.
Aus diesem Grund ist es üblich,
Kaffeearomen, die während
der Verarbeitung des Instantkaffees abgegeben werden, zu gewinnen,
und diese Aromen dem konzentrierten Kaffeeextraxt vor dem Trocknen
oder dem Instant-Kaffeepulver zuzusetzen.
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Die
gewonnenen Kaffeearomen werden an verschiedenen Punkten während der
Verarbeitung des Instant-Kaffees gewonnen, und am üblichsten
während
des Mahlens der gerösteten
Bohnen sowie durch Dampfabstreifen des Kaffeeextrakts vor der Konzentration
und dem Trocknen der Kaffeefeststoffe.
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Die
Gewinnung von Aroma aus gemahlenem Kaffee wird im US-Patent 3 535
118 beschrieben. Dieses Patent beschreibt ein Verfahren, bei dem
gerösteter
und gemahlener Kaffee in einer Säule
angeordnet und bei etwa 40°C
gehalten wird. Das Bett aus Kaffee wird dann dadurch befeuchtet,
daß man
es mit Wasser besprüht, um
eine Verdrängung
von Aromen von den Kaffeeteilchen zu unterstützen. Ein Inertgas, üblicherweise
Stickstoff, wird auf etwa 44°C
erhitzt und von unterhalb des Betts in die Säule eingeführt. Während das Inertgas nach oben
durch das Bett hindurchtritt, streift es die Aromen von den Kaffeeteilchen
ab. Das Inertgas wird dann einem Kondensator zugeführt, der
bei einer Temperatur von 5°C
betrieben wird, um Wasser in dem Inertgas zu kondensieren. Das entwäs serte Inertgas
wird schließlich
einem kryogenen Kondensator zugeführt, um das Aroma als Reif
zu kondensieren. Der Reif wird dann gewonnen.
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Ein
anderes Verfahren zur Gewinnung von Aroma aus geröstetem und
gemahlenem Kaffee wird in der internationalen Patentanmeldung WO97/10721
beschrieben. Bei diesem Verfahren wird der gemahlene Kaffee durch
eine langgestreckte Mischzone transportiert, während er gerührt wird.
Gleichzeitig wird ein wäßriges Fluid
auf die langgestreckte Mischzone aufgesprüht, um den gemahlenen Kaffee
anzufeuchten, während
der gemahlene Kaffee transportiert und gerührt wird. Die von dem befeuchteten
gemahlenen Kaffee in der langgestreckten Mischzone freigesetzten
Aromagase werden dann abgezogen und gesammelt. Ähnliche Verfahren sind beschrieben
im UK-Patent 1 466 881, im US-Patent 4 092 436 und in
EP 489 401 A2 .
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Eines
der Probleme, von denen man festgestellt hat, daß sie bei diesen Verfahren
auftreten, liegt darin, daß sie
zu einer Vorbefeuchtung des gemahlenen Kaffees außerhalb
der Extraktionszelle oder -säule
führen. Gemäß Sivetz,
M. und Desrosier N.W.; 1979; Coffee Technology, AVI Publishing Company,
Inc., Seite 334, ist diese Praxis schlecht, da sie "ein Schalwerden von
gemahlenem Kaffee in weniger als einer Stunde bewirkt, begleitet
von einem schweren, unerwünschten
Geschmack und einem Verlust an natürlichen flüchtigen Kaffeestoffen". Sivetz und Desrosier
machen sich energisch dafür
stark, daß das
erste Benetzen des gemahlenen Kaffees in der Extraktionszelle oder
-säule
erfolgen sollte. Folglich ist eine Gewinnung von Aroma aus gemahlenem
Kaffee durch Vorbenetzen keine übliche
Praxis; obwohl gemahlener Kaffee eine gute Quelle für Aroma ist.
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Außerdem werden
nicht alle Aromakomponenten, die in einer Tasse eines frisch gebrühten Kaffees erhalten
werden, während
des Vorbenetzens gefangen. Folglich gehen, wenn nicht weiteres Aroma
später während des
Verfahrens eingefangen wird, einige Aromakomponenten verloren; Komponenten,
die, wenn sie in ein Instantkaffee-Pulver eingearbeitet würden, das
Aroma eines Getränks
verbessern würden,
das aus dem Instant-Kaffeepulver hergestellt wird. Außerdem schädigen oder
verändern
viele der herkömmlichen
Gewinnungstechniken die Aromakomponenten.
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GB 946 346 beschreibt ein
Verfahren, bei dem ein Pflanzenmaterial in Form einer Aufschlämmung eines
feinen Pulvers durch eine Extraktionsvorrichtung vom Kolonnentyp
geleitet wird, in der Aromastoffe während der Extraktion entfernt
werden.
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FR 1 005 798 beschreibt
ein Verfahren, bei dem Aromakomponenten einer wäßrigen Kaffeeaufbrühung bei
vermindertem Druck und verminderter Temperatur (unterhalb 42°C) abdestilliert
werden.
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Es
besteht daher weiterhin ein Bedarf nach einem Verfahren zur Gewinnung
von Aroma aus gemahlenem gerösteten
Kaffee. Demgemäß stellt
diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines aromatisierten, löslichen
Kaffeepulvers gemäß Anspruch
1 bereit.
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Das
Verfahren bietet den Vorteil, daß erheblich größere Mengen
Aromakomponenten aus dem Kaffee abgestreift werden können, als
bei herkömmlichen
Verfahren der Fall ist. Außerdem
wird, da die Aromakomponenten aus dem Kaffee vor der Extraktion
abgestreift werden, ein thermischer Abbau des Aromas auf ein Minimum
vermindert. Ferner können
diese Aromakomponenten leicht wieder eingearbeitet werden, um ein
lösliches
Kaffeeprodukt zu liefern, das ein verstärktes und verbessertes Aroma
und einen verstärkten
und verbesserten Geschmack aufweist.
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Die
Aufschlämmung
aus gemahlenem Röstkaffee
kann dadurch erzeugt werden, daß man
gerösteten und
gemahlenen Kaffee mit der wäßrigen Flüssigkeit
aufschlämmt
oder dadurch, daß man
ganze Kaffeebohnen mit der wäßrigen Flüssigkeit
aufschlämmt
und dann die Kaffeebohnen einem Mahlen unterwirft. Die gemahlenen
Kaffeebestandteile weisen vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße im Bereich
von etwa 1 mm bis etwa 3 mm auf.
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Das
Verfahren kann außerdem
die Stufe der Konzentration der gesammelten Aromakomponenten umfassen.
Die Aromakompo nenten können
dadurch gesammelt werden, daß man
das aromatisierte Gas einer oder mehreren Kondensations-Operationen
unterwirft. Vorzugsweise wird das aromatisierte Gas in einer ersten
Operation einer Kondensation bei einer Temperatur im Bereich von
etwa 0°C
bis 98°C
unterzogen, und in einer zweiten Operation wird das aromatisierte
Gas einer kryogenen Kondensation bei einer Temperatur von weniger
als etwa –80°C unterzogen.
Die erste Operation kann in einer oder mehreren Stufen durchgeführt werden.
Beispielsweise kann das aromatisierte Gas einer Konzentration bei
einer Temperatur im Bereich von etwa 80°C bis etwa 95°C unterzogen
werden, und in einer zweiten Stufe bei einer Temperatur im Bereich
von etwa 0°C
bis etwa 10°C.
Alternativ dazu kann das aromatisierte Gas einer Kondensation bei
einer Temperatur im Bereich von etwa 20° bis etwa 50°C unterzogen werden.
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Vorzugsweise
werden die Aromakomponenten aus der Aufschlämmung in einer Disc-and-Donut-Abstreifkolonne
abgestreift. Das Gas, das zum Abstreifen der Aromakomponenten verwendet
wird, ist vorzugsweise ein Niederdruckgas; beispielsweise Dampf
bei einem Überdruck
von weniger als etwa 100 kPa.
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Das
Produkt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung stellt ein aromatisiertes,
sprühgetrocknetes lösliches
Kaffeepulver dar, das wenigstens etwa 0,35 Äquivalent-μg/g-Furane und wenigstens etwa 0,25 Äquivalent-μg/g Diketone
aufweist, oder ein aromatisiertes gefriergetrocknetes lösliches
Kaffeepulver, das wenigstens etwa 0,60 Äquivalent-μg/g Furane und wenigstens etwa
0,40 Äquivalent-μg/g Diketone
umfaßt.
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Die
Erfindung liefert auch aromatisierte lösliche Kaffeepulver, die nach
den oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nunmehr nur beispielhaft unter Bezugnahme auf
die Zeichnung beschrieben, die ein schematisches Fließdiagramm
eines Aromagewinnungsprozesses darstellt.
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Bezugnehmend
auf 1 wird gerösteter
Kaffee 10 in einen Mischtank 12 gegeben. Der Mischtank 12 ist
verschlossen, um einen Aromaverlust zu vermeiden. Alternativ dazu
sollten alle Aromakomponenten, die aus dem Mischtank 12 entweichen,
gesammelt werden; beispielsweise dadurch, daß man die Aromakomponenten
einem Kondensator zuleitet. Der Kaffee 10 kann in Form
ganzer Kaffeebohnen vorliegen, oder kann gemahlen sein. Wenn gemahlener
Kaffee verwendet wird, liegt die Teilchengröße des Kaffees vorzugsweise im
Bereich von etwa 1 bis etwa 3 mm. Röstkaffeesurrogat, wie beispielsweise
Zichorie, können
ebenfalls dem Mischtank 12 zugesetzt werden. Dem Mischtank 12 wird
auch eine wäßrige Flüssigkeit 12 zugesetzt,
um den Kaffee 10 aufzuschlämmen. Die wäßrige Flüssigkeit 14 ist üblicherweise
Wasser oder ein Kaffeeextrakt, der aus einer nachgeschalteten Extraktionsoperation
erhalten wird. Die Verwendung von Kaffeeextrakt ist bevorzugt. Die
Temperatur der wäßrigen Flüssigkeit 14 liegt
vorzugsweise im Bereich von etwa 20°C bis etwa 99°C; beispielsweise
von etwa 80°C
bis etwa 99°C.
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Die
Menge an wäßriger Flüssigkeit,
die zum Aufschlämmen
des Kaffees 10 verwendet wird, ist so, daß der Feststoffgehalt
der erhaltenen Aufschlämmung 16 1
bis 30 Gew.-% beträgt.
Ein Feststoffgehalt von etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% ist bevorzugt.
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Die
Aufschlämmung 16 wird
dann zum Kopf einer Abstreifkolonne 18 transportiert. Wenn
der Kaffee in der Aufschlämmung 16 nicht
vor der Bildung der Aufschlämmung 16 gemahlen
wurde, wird die Aufschlämmung 16 einem
Naßmahler 20 zugeführt, bevor
sie zu der Abstreifkolonne 18 transportiert wird. Die ganzen Bohnen
in der Aufschlämmung 16 werden
dann in dem Naßmahler
auf eine geeignete Teilchengröße gemahlen;
beispielsweise im Bereich von etwa 1 bis etwa 3 mm. Es kann irgendein
geeigneter Naßmahler 20 verwendet
werden. Geeignete Schlammpumpen (nicht gezeigt) werden dazu verwendet,
die Aufschlämmung 16 zu
der Abstreifkolonne 18 zu transportieren.
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Die
Temperatur der Aufschlämmung 16,
bevor sie in die Abstreifkolonne 18 eingeführt wird,
liegt vorzugsweise oberhalb von etwa 90°C. Das kann dadurch erreicht
werden, daß man
eine wäßrige Flüssigkeit 14 mit
einer Temperatur oberhalb von 90°C
verwendet, oder dadurch, daß man
die Aufschlämmung 16 einem
Erhitzen unterzieht; vorzugsweise einem indirekten Erhitzen.
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Die
Aufschlämmung 16 wird
in die Abstreifkolonne 18 über einen geeigneten Verteiler 22 eingeführt, und
fließt
nach unten durch die Abstreifkolonne 18. Ein Abstreifgas 24, üblicherweise
Dampf, das jedoch auch Stickstoff, Kohlendioxid oder irgendeine
Mischung aus Dampf, Stickstoff und Kohlendioxid sein kann, wird
in der Nähe
des Bodens der Abstreifkolonne 18 in die Abstreifkolonne 18 eingeführt. Das
Abstreifgas 24 strömt durch
die Abstreifkolonne 18 nach oben, und zwar im wesentlichen
im Gegenstrom zu der Aufschlämmung. Während das
Abstreifgas 24 durch die Abstreifkolonne 18 strömt, streift
es und transportiert Aromakomponenten aus dem Kaffee in der Aufschlämmung ab.
Ein Gasstrom 26 aus Dampf, aus dem Kaffee freigesetztem Gas
und transportierten Aromakomponenten wird vom Kopf der Abstreifkolonne 18 abgezogen.
Eine abgestreifte Aufschlämmung 18 wird
vom Boden der Abstreifkolonne 18 entfernt.
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Die
Menge an Abstreifgas, die zum Abstreifen der Aromakomponenten aus
der Aufschlämmung 16 verwendet
wird, kann innerhalb der Grenzen für den Typ der ausgewählten Abstreifkolonne 18 nach
Wunsch gewählt
werden. Abstreifraten von etwa 5 bis etwa 100 Gew.-% Dampf, bezogen
auf zugeführten
trockenen Kaffee, können
geeignet sein. Bei niedrigeren Abstreifraten, beispielsweise von
etwa 10 bis etwa 20 %, ist die Gesamtmenge an Aromakomponenten,
die aus der Aufschlämmung
entfernt werden, geringer. Es wird jedoch weniger Feuchtigkeit gesammelt,
die den Kaffeeextrakt, der nachgeschaltet hergestellt wird, verdünnen kann, wenn
das Aroma mit dem Extrakt wiedervereinigt wird. Der verwendete Druck
des Dampfes liegt vorzugsweise unter etwa 100 kPA (Überdruck);
beispielsweise unter etwa 20 kPA (Überdruck). Das zur Herstellung
des Dampfes verwendete Wasser wird vorzugsweise einer Sauerstoffentfernung
unterzogen, bevor es in Dampf verwandelt wird. Gewünschtenfalls
können
inerte Trägergase
wie Stickstoff gemeinsam mit dem Abstreifgas 24 in die
Abstreifkolonne eingeführt
werden.
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Es
kann irgendeine geeignete Abstreifkolonne 18 verwendet
werden; gepackt oder mit Böden.
Geeignete Abstreifkolonnen sind auf dem Fachgebiet gut bekannt,
und der Fachmann kann eine geeignete Säule in Abhängigkeit von den Verfahrensbedingungen
und Fluideigenschaften leicht auswählen. Es wurde jedoch festgestellt,
daß Disc-and-Donut-Säulen recht
gut arbeiten, insbesondere weil sie weniger empfindlich im Hinblick auf
ein Verstopfen sind.
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Der
Gasstrom 26, der den Kopf der Abstreifkolonne 18 verläßt, wird
dann verarbeitet, um die Aromakomponenten aufzufangen. Das kann
unter Anwendung herkömmlicher
Techniken durchgeführt
werden. Beispielsweise kann der Gasstrom 26 einem Kondensatorsystem 28 zugeführt werden.
Das Kondensatorsystem 28 wird bei einer Temperatur betrieben,
die ausreichend niedrig liegt, um das meiste des Aromas aus dem
Gasstrom 26 zu kondensieren. Eine Temperatur von unterhalb
etwa 50°C
ist geeignet, obwohl ein Abkühlen
auf unterhalb 30°C
bevorzugt ist. Vorzugsweise wird mehr als ein Kondensator verwendet;
jeder nachfolgende Kondensator wird bei einer niedrigeren Temperatur
als der vorausgehende Kondensator betrieben. Vorzugsweise wird der
letzte Kondensator bei einer Temperatur von etwa 0°C bis etwa
10°C betrieben.
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Wenn
es gewünscht
wird, die Aromakomponenten unter Anwendung einer Teilkondensation
zu kondensieren, kann der Gasstrom einer ersten Kondensationsstufe
bei einer hohen Temperatur unterzogen werden; beispielsweise bei
etwa 80°C
bis etwa 95°C.
Das führt
zu einer Kondensation von in erster Linie Wasser. Die nicht-kondensierenden
und konzentrierten Aromakomponenten können dann einer zweiten Kondensationsstufe
bei einer niedrigeren Temperatur unterzogen werden; beispielsweise
bei etwa 0°C
bis etwa 50°C,
um die Aromaflüssigkeit 30 zu
erzeugen.
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Die
Aromaflüssigkeit 30,
die aus dem Kondensatorsystem 28 entfernt wird, enthält Aromakomponenten,
die, wie weiter unten erklärt
wird, zur Aromatisierung von Kaffeeextrakt verwendet werden können.
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Aromakomponenten 32,
die in dem Kondensatorsystem 28 nicht kondensieren, können einem
kryogenen Aromakondensator (nicht gezeigt) zur Sammlung zugeführt werden.
Es sind viele geeignete kryogene Aromakondensatoren bekannt und
in der Literatur beschrieben. Ein besonders geeigneter kryogener
Aromakondensator ist jedoch beschrieben in den US-Patenten 5 182
926 und 5 323 623; deren Offenbarungen werden hiermit durch Bezugnahme
einbezogen. Weitere Details zum Betrieb dieser kryogenen Aromakondensatoren
kann aus der Offenbarung in den Patenten erhalten werden. Es können jedoch
irgendwelche anderen kryogenen Aromakondensatoren verwendet werden;
beispielsweise die, die im US-Patent 5 030 473 beschrieben werden.
Das in dem kryogenen Aromakondensator gesammelte Aroma liegt in
Form eines Reifs vor. Der Reif kann dazu verwendet werden, einen
aromatisierten Kaffeeextrakt zu aromatisieren, wie nachfolgend erklärt wird.
Alternativ dazu kann der Reif mit einem geeigneten Trägersubstrat
wie beispielsweise Kaffeeöl
oder einer Kaffeeöl-enthaltenden
Emulsion kombiniert werden. Dieser aromatisierte Träger wird üblicherweise
zu dem endgültig
hergestellten löslichen
Kaffeepulver zugesetzt.
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Die
abgestreifte Aufschlämmung 28,
die den Boden der Abstreifkolonne 18 verläßt, wird
zu einem Extraktionssystem (nicht gezeigt) transportiert. Das Extraktionssystem
kann irgendein geeignetes System sein, da dieser Aspekt für die Erfindung
nicht kritisch ist. Geeignete Extraktionssysteme schließen ein
Batterien aus Festbettzellen, idealen Strömungsreaktoren, Bewegtbettreaktoren
und dergleichen. Während
des Extraktionsprozesses kann der gemahlene Kaffee einer oder mehreren
thermischen Solubilisierungsstufen unterworfen werden.
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Der
Kaffeeextrakt, der das Extraktionssystem verläßt, wird dann auf übliche Weise
konzentriert. Etwas von dem Kaf feeextrakt kann jedoch als wäßrige Flüssigkeit 14 verwendet
werden, statt konzentriert zu werden. Die Aromaflüssigkeit 30,
die aus dem Kondensatorsystem 28 entfernt wurde, kann dann
zu dem konzentrierten Extrakt zugesetzt werden. Soweit gewünscht, können die
Aromakomponenten in der Aromaflüssigkeit
konzentriert werden, bevor sie dem konzentrierten Extrakt zugesetzt
werden. Das kann erforderlich sein, um eine Verdünnung des konzentrierten Extrakts
zu vermeiden, wenn höhere
Abstreifraten in der Abstreifkolonne zur Anwendung kamen. Die Konzentration
kann unter Anwendung herkömmlicher
Prozeduren wie einer Teilkondensation, einer Rektifikation, einer
Membrankonzentration und einer Gefrierkonzentration durchgeführt werden.
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Ferner
kann auch der Reif, der aus dem kryogenen Aromakollektor erhalten
wurde, dem konzentrierten Extrakt zugesetzt werden. Der aromatisierte
Extrakt wird dann in üblicher
Weise getrocknet, um ein aromatisiertes lösliches Kaffeepulver zu erhalten;
beispielsweise durch Sprühtrocknen
oder Gefriertrocknen. Selbstverständlich können die Aromaflüssigkeit 30 und
der Aromareif für
andere Aromatisierungszwecke verwendet werden.
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Es
wird festgestellt, daß das
Verfahren zu einem aromatisierten Kaffeepulver führt, das sehr viel mehr Aroma
und Geschmack aufweist als eines, das nach herkömmlichen Techniken hergestellt
ist. Wenn es in heißem
Wasser aufgelöst
wird, liefert das Pulver ein Produkt, das einen verstärkten Geschmack
und eine verstärkte
Aromastärke
aufweist; insbesondere in Kaffeearoma, Körper und Röstaroma.
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Insbesondere
enthalten die Kaffeepulverprodukte höhere Mengen an Furanen und
Diketonen als herkömmliche
Kaffeepulverprodukte. Furane und Diketone tragen zum Aroma und Geschmack
von Getränken bei,
die aus den Kaffeepulverprodukten hergestellt werden, um die Getränke zu verbessern.
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Wenn
sie durch Sprühtrocknen
hergestellt wurden, enthalten die Kaffeepulverprodukte wenigstens etwa
0,30 Äquivalent-μg/g Furane
und wenigstens etwa 0,25 Äquivalent-μg/g Diketone.
Vorzugsweise enthält das
Kaffeepulverprodukt außerdem
wenigstens etwa 0,02 Äquivalent-μg/g von jeweils
5-Methylfurfural
und 2,3-Hexandion. Stärker
bevorzugt enthalten die Kaffeepulverprodukte wenigstens etwa 0,04 Äquivalent-μg/g 2,3-Hexandion.
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Wenn
sie durch Gefriertrocknen hergestellt wurden, enthalten die Kaffeepulverprodukte
wenigstens 0,60 Äquivalent-μg/g Furane und wenigstens etwa
0,40 Äquivalent-μg/g Diketone.
Vorzugsweise enthält
das Kaffeepulverprodukt außerdem
wenigstens 0,02 Äquivalent-μg/g von jedem
von 5-Methylfurfural und 2,3-Hexandion. Stärker bevorzugt enthalten die
Kaffeepulverprodukte wenigstens etwa 0,65 Äquivalent-μg/g Furane, wenigstens etwa
0,04 Äquivalent-μg/g von jedem
von 5-Methylfurfural, 2-Methylpyrazin und 2,3-Hexandion.
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In
dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff "Furane" auf Verbindungen der Furanklasse, einschließlich Furan,
2-Methylfuran, 3-Metyhlfuran, 2,5-Dimethylfuran, 2-Vinylfuran, Dihydro-2-methyl-3(2H)furanon,
2-Furancaboxaldehyd, 2-Vinyl-5-methylfuran, 2-Furanmethanol, 5-Methylfurfural,
2-Furanmethanolacetat, 2-[(Methylthio)methyl]furan, 2,2'-Methylenbisfuran
und 1-(2-Furanylmethyl)-1H-pyrrol.
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Der
Begriff "Diketone" steht für Verbindungen
der Diketon-Klasse einschließlich
2,3-Butandion, 2,3-Pentandion und 2,3-Hexandion.
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Der
Begriff "Äquivalent-μg/g" bedeutet Äquivalent-μg von Methylbutyrat
pro g gerösteten
und gemahlenen Kaffee.
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Spezifische
Beispiele der Erfindung werden nunmehr beschrieben, um die Erfindung
weiter zu illustrieren. In den Beispielen werden Aromakomponenten
analysiert unter Verwendung von Gaschromatographie und Massenspektrometrie.
Die Aromakomponenten werden in den Gaschromatographen unter Anwendung
einer Spül-
und Fallen-Methode eingeführt.
Die Komponenten, die im Gaschromatographen getrennt wurden, werden
unter Anwendung eines Massenspektrometers detektiert. Die Bedingungen
des Gaschromatographen und des Massenspektrometers sind wie folgt:
| Säule | Restek
RTX-1 60 m × 0,25
mm × 1,0 μm |
| Durchfluß | 20
ml/min in He-Trägergas |
| Aufteilverhältnis | 20:1 |
| Anfangstemperatur | 35°C |
| Anfängliche
Haltezeit | 1
Minute |
| Geschwindigkeit
der Temperaturerhöhung | 4°C pro Minute |
| Endtemperatur | 230°C |
| Lösemittelverzögerung | 0
Minuten |
| Scann-Bereich | 35
bis 260 amu |
| Elektronenenergie | 70
Volt |
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Alle
Ergebnisse sind in Äquivalent-μg Methylbutyrat
pro g gerösteten
und gemahlenen Kaffee ausgedrückt.
Die Nachweisgrenzen der analytischen Prozedur für bestimmte der Verbindungen
sind wie folgt:
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Es
ist natürlich
möglich,
daß unter
Anwendung anderer Techniken geringere Mengen dieser Verbindungen
nachgewiesen werden.
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Beispiel 1
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Gerösteter und
gemahlener Kaffee wird in einer Menge von etwa 2,7 kg/min einem
Aufschlämmtank zugeführt. Der
geröstete
und gemahlene Kaffee hat eine mittlere Teilchengröße von etwa
1,4 mm. Ein Kaffeeextrakt, der etwa 8 bis 10 Gew.-% lösliche Kaffeefeststoffe
enthält,
wird in einer Menge von etwa 27 kg/min ebenfalls in den Aufschlämmtank eingespeist.
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Die
erhaltene Aufschlämmung
wird dem Kopf einer Discand-Donut-Abstreifkolonne unter Verwendung einer
Schlammpumpe zugeführt.
Die Säule
weist 12 Stufen auf. Der Innendurchmesser der Säule beträgt 23 cm, und die Höhe jeder
Stufe beträgt
20 cm. Dem Boden der Abstreifkolonne wird Dampf mit einem niedrigen Druck
von weniger als etwa 20 kPa (Überdruck)
zugeführt.
Die Strömungsgeschwindigkeit
des Dampfes wird variiert, um einen Bereich von Abstreifverhältnissen
zwischen 15 % und 90 % des Gewichts an Dampf, verglichen mit dem
von geröstetem
und gemahlenem Kaffee, zu erhalten.
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Das
aromatisierte Gas, das die Abstreifkolonne verläßt, wird in einem Kondensator,
der bei 20°C
betrieben wird, kondensiert. Die kondensierte Flüssigkeit wird gesammelt und
auf Aromakomponenten analysiert. Das nicht-kondensierte Gas wird
zu einem kryogenen Aromakollektor transportiert, der betrieben wird,
wie im US-Patent 5 182 926 beschrieben ist. Der Aromareif wird in
dem kryogenen Aromakollektor gesammelt.
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Die
abgestreifte Aufschlämmung,
die die Abstreifkolonne verläßt, wird
dann einer Extraktion in einem kontinuierlichen Extraktionssystem
unterzogen, das von drei Extraktionsreaktoren und zwei Solubilisationsreaktoren
gebildet wird. Die Ausbeute beträgt
etwa 50 bis 53 Gew.-%. Der erhaltene Extrakt wird konzentriert, um
einen konzentrierten Extrakt zu erzeugen, der mehr als etwa 40 Gew.-%
lösliche
Kaffeefeststoffe enthält.
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Die
kondensierte Flüssigkeit
aus dem Kondensator wird zu dem konzentrierten Extrakt zugesetzt,
und der Extrakt wird in einem Sprühtrocknungsturm zu einem löslichen
Pulver getrocknet. Das Verfahren wird wiederholt, außer daß der Reif
aus dem kryogenen Aromakollektor ebenfalls zu dem konzentrierten
Extrakt zugesetzt wird.
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Ein
Teelöffel
eines jeden löslichen
Pulvers wird in 150 ml heißem
Wasser von 85°C
aufgelöst.
Alle hergestellten Getränke
zeigten ein aufgußartiges
Aroma und Geschmack, mit gutem Kaffeegeschmack, Säure, Körper und
Röstgeschmack.
Die aus einem löslichen
Pulver, das mit höheren
Abstreifverhältnissen
hergestellt wurde, hergestellten Getränke weisen mehr Geschmack und
Aroma auf. Das Getränk,
das aus dem löslichen Pulver
unter Zusatz des Reifs hergestellt wurde, wies wahrnehmbar mehr über der
Tasse-Aroma und Röstnoten
auf.
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Beispiel 2
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Das
Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, außer das ganze geröstete Bohnen
dem Aufschlämmungstank
zugeführt
werden. Die erhaltene Aufschlämmung
wird dann einer Inline-Naßmahlvorrichtung
zugeführt,
in der die Bohnen auf eine mittlere Teilchengröße von etwa 2,4 mm gemahlen
werden. Die Aufschlämmung
wird dann zu der Abstreifkolonne transportiert. Das Abstreifverhältnis in
der Kolonne beträgt
90 Gew.-% Dampf bezogen auf gerösteten
und gemahlenen Kaffee. Das aromatisierte Gas, das die Abstreifkolonne
verläßt, wird
dann einer Konzentration durch Rektifikation in einer gepackten
Rektifikationskolonne unterzogen. Der Rektifikationsabschnitt der
Kolonne ist 1,5 m lang, und der Abstreifabschnitt 1,2 m lang. Die
Aufkochmenge wird auf 720 ml/min eingestellt. Die Flüssigkeit,
die in dem Rektifikationskondensator kondensiert, wird gesammelt
und umfaßt
etwa 10 Gew.-% des gerösteten
und gemahlenen Kaffees.
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Ein
Teelöffel
eines jeden löslichen
Pulvers wird in 150 ml heißem
Wasser von 85°C
aufgelöst.
Alle hergestellten Getränke
zeigten ein aufgußartiges
Aroma und Geschmack. Außerdem
wurde festgestellt, daß die Getränke einen
stärkeren
Röstcharakter,
Körper
und Ausgewogenheit aufwiesen als die in Beispiel 1 hergestellten
Getränke.
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Beispiel 3
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Gerösteter und
gemahlener Kaffee wird, ohne das Aroma vor der Extraktion abzustreifen,
in einem kontinuierlichen Extraktionssystem extrahiert, das von
drei Extraktionsreaktoren und zwei Solubilisationsreaktoren gebildet
wird. Die Extraktionsbedingungen sind im wesentlichen identisch
zu denen von Beispiel 1. Der erhaltene Extrakt wird dann einer Dampfabstreifung
in einer Abstreifkolonne auf herkömmliche Weise unterzogen. Das
aromatisierte Gas, das die Abstreifkolonne verläßt, wird in einem Kondensator
kondensiert, der unter Bedingungen betrieben wird, die im wesentlichen
denen des Kondensators von Beispiel 1 identisch sind.
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Der
Extrakt, der die Abstreifkolonne verläßt, wird konzentriert, um einen
konzentrierten Extrakt zu liefern, der mehr als etwa 40 Gew.-% lösliche Kaffeefeststoffe
enthält.
Die kondensierte Flüssigkeit
aus dem Kondensator wird zu dem konzentrierten Extrakt zugesetzt,
und der Extrakt wird in einem Sprühtrocknungsturm zu einem löslichen
Pulver getrocknet.
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Ein
Teelöffel
eines jeden löslichen
Pulvers wird in 150 ml heißem
Wasser von 85°C
gelöst,
und das Getränk
wird auf Aromakomponenten analysiert. Die Ergebnisse sind wie folgt:
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Alle
löslichen
Kaffeegetränke,
die mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt wurden, zeigten
höhere Aromazahlen;
selbst bei niedrigen Abstreifraten. Außerdem wurde festgestellt,
daß das
aus dem Pulver von Beispiel 3 erhaltene Getränk weniger Geschmack und Aroma
aufweisen.
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Beispiel 4
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Das
Verfahren von Beispiel 1 wird bei einem Abstreifverhältnis von
40 Gew.-% Dampf bezogen auf gerösteten
und gemahlenen Kaffee wiederholt. Das aromatisierte Gas, das die
Abstreifkolonne verläßt, wird
dann einer Konzentration durch Teilkonzentration unterzogen. Es
werden zwei Kondensatoren verwendet; ein erster Kondensator, der
bei etwa 90°C
bis etwa 100°C
betrieben wird, und ein zweiter Kondensator, der bei etwa 5°C bis etwa
15°C betrieben
wird.
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Die
Flüssigkeit,
die in dem ersten Kondensator kondensiert, enthält in erster Linie Wasser und
wird entsorgt. Die Flüssigkeit,
die in dem zweiten Kondensator kondensiert, wird gesammelt und umfaßt etwa
15 Gew.-% des gerösteten
und gemahlenen Kaffees.
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Der
konzentrierte Extrakt wird statt sprühgetrocknet zu werden zu einem
Pulver gefriergetrocknet.
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Die
Aromastärke
eines Getränks,
das aus dem Pulver gemäß diesem
Beispiel hergestellt wurde, wird mit der eines Getränks verglichen,
das aus dem Pulver von Beispiel 3 hergestellt wird:
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Das
Getränk,
das aus dem Pulver dieses Beispiels hergestellt wurde, weist höhere Aromawerte
auf. Außerdem
wird festgestellt, daß das
aus dem Pulver von Beispiel 3 hergestellte Getränk weniger Geschmack und Aroma
aufweist.
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Beispiel 5
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Das
Verfahren von Beispiel 1 wird bei einem Abstreifverhältnis von
40 % oder 90 % Gewicht des Dampfes verglichen mit geröstetem und
gemahlenem Kaffee wiederholt. Der aromatisierte Gasstrom, der die Abstreifkolonne
verläßt, wird
dann einer Konzentration durch Rektifikation in einer gepackten
Rektifikationskolonne unterzogen. Der Rektifikationsabschnitt der
Kolonne hat eine Länge
von 1,5 m, und der Abstreifabschnitt ist 1,2 m lang. Das Aufkochverhältnis ist
auf 720 ml/min eingestellt.
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Die
Flüssigkeit,
die im Rektifikationskondensator kondensiert, wird gesammelt und
umfaßt
etwa 10 Gew.-% des gerösteten
und gemahlenen Kaffees.
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Der
konzentrierte Extrakt wird zu einem Pulver entweder gefriergetrocknet
oder sprühgetrocknet.
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Die
Aromastärke
eines Getränks,
das aus dem Pulver dieses Beispiels hergestellt wurde, wird mit
der eines Getränks
verglichen, das aus dem Pulver von Beispiel 3 hergestellt wurde:
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Das
Getränk,
das aus dem Pulver dieses Beispiels hergestellt wurde, weist sehr
viel höhere
Aromazahlen auf. Außerdem
wird festgestellt, daß das
Getränk,
das aus dem Pulver von Beispiel 3 hergestellt wurde, weniger Geschmack
und Aroma aufweist.
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Beispiel 6
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Es
werden vier kommerziell erhältliche
Kaffeeprodukte verwendet: ein im Vereinigten Königreich gekauftes NESCAFÉ-Produkt, ein MAXWELL
HOUSE-Produkt, ein FOLGERS-Produkt und ein KROGERS-Produkt; ein
lösliches
Kaffeeprodukt, das gemäß Beispiel
1 bei 15 %-iger Abstreifung ohne Reifzugabe hergestellt wurde, und
jedes der sprühgetrockneten
löslichen
Pulver von Beispiel 5. Alle Produkte wurden sprühgetrocknet. Ein Teelöffel eines
jeden löslichen
Pulvers wird in 150 ml heißem
Wasser von 85°C
gelöst,
und das Getränk
wird auf Aromakomponenten analysiert. Die Ergebnisse sind wie folgt:
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Die
Getränke
der Beispiele 1 und 5 enthalten Mengen an Gesamtaroma und Furanen,
die wenigstens so hoch sind, wie die von Getränken, die aus den kommerziell
erhältlichen
Produkten hergestellt werden. Außerdem enthalten die Getränke der
Beispiele 1 und 5 wenigstens 100 % mehr Diketone als das kommerziell erhältliche
Getränk
mit den nächsthohen
Mengen. Diketone sind dafür
verantwortlich, Kaffeegetränken
Butternoten zu verleihen und sind erwünscht. Die Getränke der
Beispiele 1 und 5 enthalten auch nachweisbare Mengen an 2,3-Hexandion, während das
bei den anderen Getränken
nicht der Fall ist.
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Beispiel 7
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Das
Verfahren von Beispiel 1 wird bei einem Abstreifverhältnis von
90 Gew.-% Dampf bezogen auf gerösteten
und gemahlenen Kaffee wiederholt. Das aromatisierte Gas, das die
Abstreifkolonne verläßt, wird
dann einer Konzentration durch Gefrierkonzentration unterzogen.
Die konzentrierte Flüssigkeit,
die das Gefrierkonzentrationssystem verläßt, wird gesammelt und umfaßt etwa
10 Gew.-% des gemahlenem und gerösteten
Kaffees.
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Die
Aromastärke
eines Getränks,
das aus dem Pulver dieses Beispiels hergestellt wird, wird mit der eines
Getränks
verglichen, das aus dem Pulver von Beispiel 3 hergestellt wird.
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Das
aus dem Pulver dieses Beispiels hergestellte Getränk weist
sehr viel höhere
Aromazahlen auf. Außerdem
wurde festgestellt, daß das
Getränk,
das aus dem Beispiel 3 hergestellt wurde, weniger Geschmack und
Aroma aufwies.
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Beispiel 8
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Es
wurden fünf
kommerziell erhältliche
Kaffeeprodukte verwendet: ein im Vereinigten Königreich gekauftes NESCAFÉ GOLD-Produkt,
ein MAXUM-Produkt, ein ALTA RICA-Produkt, und ein CARTE NOIRE-Produkt;
ein lösliches
Pulver, das nach Beispiel 5 bei 90 % Abstreifung mit Reifzusatz
hergestellt wurde, ein lösliches
Pulver, das gemäß Beispiel
5 mit 90 % Abstreifung ohne Reifzusatz hergestellt wurde, ein lösliches
Pulver, das nach Beispiel 5 bei 60 % Abstreifung ohne Reifzusatz
hergestellt wurde, ein lösliches
Pulver, das nach Beispiel 5 bei 40 % Abstreifung ohne Reifzusatz
hergestellt wurde, und ein lösliches
Pulver, das nach Beispiel 4 bei 40 % Abstreifung ohne Reifzusatz
hergestellt wurde. Alle Produkte sind gefriergetrocknet.
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Ein
Teelöffel
eines jeden lösliches
Pulvers wird in 150 ml heißem
Wasser von 85°C
aufgelöst,
und das Getränk
auf Aromakomponenten analysiert. Außerdem wurden geröstete Kaffeebohnen
in einer üblichen Brühvorrichtung
aufgebrüht,
um ein Getränk
von im wesentlichen der gleichen Stärke wie die Getränke zu erhalten,
die aus den löslichen
Pulvern hergestellt wurden. Die Ergebnisse sind wie folgt:
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Das
aus dem Pulver von Beispiel 5 bei 90 % Abstreifung und mit Reifzugabe
hergestellte Getränk weist
ein Aromaverbindungsprofil auf, das im wesentlichen mit dem des
Kaffeeaufgusses identisch ist. Außerdem hat das Getränk ein aufgussartiges
Aroma und einen aufgussartigen Geschmack. Alle Getränke, die
aus den Pulvern der Beispiele 4 und 5 hergestellt wurden, weisen
sehr viel höhere
Mengen an Furanen, 5-Methylfurfural,
Diketonen, 2,3-Hexandion und 2-Methylpyrazin auf. Die Furane sind
dafür verantwortlich,
den Getränken
Röstnoten
zu verleihen und sind sehr erwünscht.
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Es
wurde festgestellt, daß die
aus den Pulvern der Beispiele 4 und 5 hergestellten Getränke ein
stärkeres
aufgussartiges Aroma und Geschmack, Röstcharakter, Körper und
Ausgewogenheit aufweisen als die Getränke, die aus kommerziell erhältlichen
Pulvern hergestellt wurden.
