JPH02145149A - 完全に抽出しきっていない焙炒粉砕コーヒーの加水分解 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用公費） 本発明は、完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコ
ーヒーを可溶化する方法に関する。より詳細には、本発
明は固定層反応器中または固定層反応器を連続したもの
の中で完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒ
ーを酸触媒を使用せずに加水分解する工程を含むもので
ある。加水分解されてできたものは、例えばソルブルコ
ーヒーの固形物量を多くするために焙炒したコーヒーの
水性抽出物と組み合わせるて使用すると有用である。

（先行技術および発明が解決しようとする課題）ソルブ
ルコーヒーの分野では、焙炒し粉砕したコーヒーからい
かに多くの水溶性固形物をとるかということに大きな力
点がおかれてきた。その方法としてもっとも顕著なのは
、パーコレーションの条件をいろいろと変える方法であ
る。インスタントコーヒーの開発初期の時代であった第
二次世界大戦前は、沸騰水を用いて焙炒し粉砕したコー
ヒーから可溶性固形物を取り出していたが、その収量は
２５％以下であった。モルガンサラ−（ＭｏＢａａｔｋ
ａｌｅｒ）らの米国特許第２．３２４．５２６号では、
３２０〜３４７°Ｆの温度条件を用いて２７％の固形物
を得ている。シビッツ（Ｓｉｖｉｔｘ）およびデスロシ
ャー（Ｄｅｓｒ・５ｉｅｒ）らの「コーヒーテクノロジ
ー」　（アビ出版社、１９７９年）の３６６頁には可溶
性固形物の技術水準について記載されている。そこには
、焙炒し粉砕したコーヒーから得られる可溶性コーヒー
の全収量は約４０〜５０％であり、パーコレーター内で
これより高い収率を得るためには粉砕物を圧縮するか流
速をおとさねばならず、かかる方法をとらなければ生産
性および生産物の質がともに悪くなると記載されている
。しかし、ここに記載される収量の上限における可溶性
コーヒーであってもすでにタールを発生したり好ましか
らざる匂いを発したりして質は悪くなっている。このよ
うにパーコレーション法の限界が認識されていることか
ら、可溶性コーヒーの収率を高める別の方法が注目され
ている。可溶性固形物量を高める一方法として、完全に
抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒーを酸触媒で
加水分解する方法が検討されている。例えば、クロウ（
Ｃ１ｏａｋ）らの米国特許第２．５７３，４０６号には
、大気中で約２０重量％のコーヒーを抽出し、粉砕物を
１００℃の約１％硫酸サスペンション中で加水分解し、
加水分解物のｐＨを調節して濾過した後大気中での抽出
物とあわせて乾燥する工程からなる可溶性コーヒーの製
造方法が開示されている。これと類似した方法として、
硫酸の代わりにリン酸を使用した方法がペナー （Ｉｌｅｍｍ＊ｒ）らの米国特許第２．６８７．３５５
号に開示されている。デナルド（ＤｉＮａｒｌ・）らの
米国特許第３，２２４，８７９号には、少なくとも大気
条件で抽出したコーヒーの粉砕物を抽出装置にいれたま
ま直接酸またはアルカリで加水分解する方法が開示され
ている。抽出装置内で直接加水分解することによって従
来の独立した加水分解工程が不要となり、酸またはアル
カリを使用ずみのコーヒー粉砕物に吸着させることがで
きる。

より最近では、フルガー（ＦｍｌＨｒ）らの米国特許第
４，５０８．７４５号に、コーヒー抽出残査を加水分解
してＤＰが１〜８のマンナンオリゴマーをつくる方法が
開示されている。ここでは、濃度５〜６０重量％の使用
ずみコーヒー粉砕物のスラリ−をつくり、そのｐＨを約
０．５〜４．０に調整して１６０〜２６０°Ｃで６〜６
０秒間反応させる方法を使用している。フルガーらは、
この方法によれば、例えば商業上のパーコレーション反
応器内で大気条件で抽出し部分的に熱加水分解した完全
に抽出しきっていないコーヒー抽出残査から得られる可
溶性固形分量が３０重量％台多くなると述べている。

しかし、可溶性固形物量を多くするために酸触媒を使用
するのが好ましくなかったり実際的でなかったりするこ
とがある。本発明では、酸触媒を用いずに焙炒し粉砕し
たコーヒーを処理して固形物量を多くする方法を提供す
ることを目的としている。

また、本発明は受容し得る風味を有する可溶性固形物を
製造する効率的な方法を提供することも目的としている
。

（課題を解決するための手段） 固定層反応器中まｔ；は固定層反応器を連続したものの
中で完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒー
を処理することによって、本発明の目的は達成されるこ
とが判明した。本発明では、焙炒し粉砕したコーヒーに
元来含まれているアラビノガラクタンをある程度、好ま
しくは大部分が抽出によって除かれている、完全には抽
出されきっていない焙炒し粉砕したコーヒーを固定層反
応器に入れる。この完全に抽出されきっていない焙炒し
粉砕したコーヒーは約３５０〜５００’　Ｆの水で抽出
する。このときの水対粉砕コーヒーの重量比は約６二１
以上、好ましくは約８＝１〜約１２：１とする。本発明
によれば、焙炒し粉砕したコーヒーから得られる可溶性
固形物量は約５５〜６８重量％にもなる。

本発明について詳細に説明する前に、本発明に関連する
用語について定義する必要がある。

本明細書で用いられている「マンナン」とい）用語は、
カルボニル基に最も近い水酸基が構造上反対側に存在し
ているｄ−グルコースの異性体およびアルドヘキソース
であるすべてのポリサッカライドｄ−マンノースを広く
含む。コーヒーの抽出残豊中に見いだされるマンナンは
、ポリサッカライドを有していてもよい。

「完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒー」
は、例えば大気条件で抽出したコーヒーのように完全で
はないが抽出を経たコーヒーをいう。一般的には、大気
条件で抽出すればカラメルおよび褐変物質、焙炒し粉砕
したコーヒーの天然風味成分、カフェイン、トリゴネリ
ン、クロロゲン酸、灰、アラビノース、蛋白質およびコ
ーヒー酸が除去される。「完全に抽出されきっていない
焙炒し粉砕したコーヒー」は、元来あったアラビノガラ
クタンがある程度、好ましくは大部分抽出されてしまっ
ていてもよい。さらに、「完全に抽出されきっていない
焙炒し粉砕したコーヒー」は、元来あったマンナンが、
ガラクトース、アラビノース、蛋白質およびその他の熱
縮合物質とともにある程度加水分解する程、加水分解を
経ているものであってもよい。元来あったマンナンの約
１７３〜１／２が除去されている焙炒し粉砕したコーヒ
ーも「完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒ
ー」の中に含ませている。

本発明は、受容し得る質を有ししかも製造後も劣化しに
くいコーヒー固形物をつくるのに効果的な手法で、完全
に抽出されきっていない焙炒し粉砕したコーヒーを加水
分解する方法に関する。とくにシビッツおよびデスロシ
ャーを始めとする先行技術の示唆するところと異なり、
本発明によれば製造後の可溶性固形物のロスを最小限に
とどめながら固定層反応器中で、最初の焙炒し粉砕した
コーヒーを基準にして５５重量％以上の可溶性固形物を
得ることができる。

本発明に係る研究によれば、熱分解によって製造した可
溶性コーヒー固形物は一連の劣化を受は易いことが判明
している。可溶性コーヒー固形物は劣化するとまずヒド
ロキシメチルフルフラル等の中間物質ともいわれる可溶
性コーヒー固形物になる。その後、さらに劣化して揮発
性の酸および／または不溶性コーヒー固形物になる。本
発明は、可溶性コーヒーが中間物質となりさらに不溶性
のコーヒー固形物になった後の劣化を最小限にとどめる
のに効果的であることがわかっている。中間物質たる可
溶性コーヒー固形物に劣化しても可溶性物質自体の量は
変化しないが、かかる中間物質ができるとコーヒーの風
味が落ちる。しかし、本発明の方法は、製造した可溶性
固形物が中間物質および不溶性コーヒー固形物に劣化す
るのを最小限にとどめつつ５５重量％以上の可溶性固形
物を得ることができる点で効果的である。

本発明の方法に使用する完全に抽出しきっていない焙炒
し粉砕したコーヒーとしては、公知の従来法のいずれに
よって得られたものであってもよい。例えば、焙炒し粉
砕した。コーヒーからある程度、好ましくは大部分のア
ラビノガラクタンが抽出されるような抽出バッテリー中
で抽出された可溶性固形物が適している。さらに、ある
程度のマンナン、通常は元来あったマンナンの１／３〜
ｌ／２をを抽出するような抽出バッテリー中で可溶性固
形物を抽出するのが、完全に抽出しきっていない焙炒し
粉砕したコーヒーの製造には効果的である。

本発明で使用する完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕
したコーヒーは、これ以外の方法でできたものであって
もよい。例えば、焙炒し粉砕したコーヒーを、完全に抽
出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒーができるのに
効果的な温度、圧力および時間で水とともにスラリーに
することによって抽出してもよい。同様に、焙炒し粉砕
したコーヒーを反応器中に入れて、完全に抽出しきって
いない焙炒し粉砕したコーヒーができるのに効果的な温
度、圧力および時間で水を反応器に通してもよい。

本発明では、完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕した
コーヒーを固定層反応器または固定層反応器を連続させ
たものの中に入れる。以下に示す温度および圧力条件に
耐えることができるものであれば、反応器の形に制限は
ない。反応器の形は、分かっている技術法則を用いてい
る通常の技術範囲内のものであればよいと考えられる。

しかし、反応器の形を変えると以下に述べるドローオフ
値・等の変数に影響がでる。商業上の抽出バッテリーの
パーコレーションカラムは本発明で使用するのに遺した
固定層反応器のひとつである。２つか３つの固定層反応
器が連続しているのが好ましい。

しかし、その数は制限的なものではない。

完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒーが入
った固定層反応器に対して、反応器の頂部または底部か
ら水を供給する。水は頂部から供給して下に流すのが典
型的である。複数の反応器を使用した場合は、コーヒー
固形物を含有する水流（以下「抽出物」という）を第一
の反応器の底から第二の反応器の頂部に導き、同様の方
法で残りの反応器にも導く。第一のカラムに入る水の温
度は、本発明では限定されており、一般的には約３８０
〜約４５０°Ｆ１典型的には約３９５〜４２５゜Ｆであ
る。反応器中の圧力は容器中の水が反応系の温度で急過
しないような値に維持する。

反応器中の圧力を所望の値に保つために出口の流量を絞
って調節するのが典型的である。

反応器中におけるコーヒー粉砕物と抽出物の滞留時間の
関係には、本発明の目的を達成するために制限がある。

可溶性固形物が中間物質たる可溶性固形物および／また
は揮発性の酸および不溶性コーヒー固形物に劣化するの
を防ぐために、抽出物の滞留時間はコーヒー粉砕物の滞
留時間に比べかなり短くしなくてはならないことが判明
している。従来のバーコレ−シリン法では、コーヒー粉
砕物の滞留時間は典型的な６カラム系で約２２５〜２７
５分であった。かかる滞留時間の約８０％は高温、熱加
水分解条件下にある。本発明によればコーヒー粉砕物の
滞留時間は約３０〜約１２０分である。一方、抽出物の
滞留時間はほんの約７〜約４５分、好ましくは約３０〜
約４０分である。

抽出物の滞留時間をとくにコーヒー粉砕物の滞留時間と
比較して短く限定することは、所望の風味を有するコー
ヒー固形物とともに所望量の可溶性固形物を有するコー
ヒー抽出物を得る上で不可欠なのである。

水または抽出物対コーヒー粉砕物の比は通常はドローオ
フ値といわれ、本発明にとってはまた限定的なものであ
る。ドローオフ値は、所定量のコ−ヒーから得られたコ
ーヒー抽出物の総重量をそのコーヒーの重量で割って計
算する。本発明によれば、本発明の目的を達成し、とく
に最初の焙炒し粉砕したコーヒーの重量を基準にして約
５５〜約７０重量％の可溶性固形物を得るためには、ド
ローオフ値を約１０にすることが必要である。可溶性固
形物の収量は抽出しようとするコーヒーブレンドにある
程度依存する。従来から知られているように、たとえば
ロバスタコーヒーはアラビカコーヒーよりも容易に抽出
される等の差異がみられる。

反応器中のコーヒー粉砕物を通して流れる水の表面速度
もまた、本発明の目的を達成するために限定される。こ
こでいう表面速度とは、空のカラムを流れる水の速度を
いう。表面速度は反応器の形によって変わるものである
。しかし、抽出物とコーヒー粉砕物の滞留時間の関係が
所望のものとなるような表面速度とするのが、本発明で
は不可欠である。もし使用する反応器の形のわりに表面
速度が遅かったとすれば、抽出物の滞留時間は長すぎて
可溶性固形物の劣化が望ましくない程度にまで進んでし
まうであろう。逆に表面速度が速かったとすれば、抽出
物の滞留時間は短すぎるため固形物量を５５重量％以上
にしようとすれば８〜１０という望ましい範囲をはずれ
たドローオフ値にしなくてはならなくなるであろう。さ
らに、表面速度が速すぎると固定層が不安定になって圧
縮されることになるであろう。ドローオフ値を非常に高
くすれば表面速度が大変速くても本発明の目的は達成さ
れるが、系に存在する抽出物の濃度が大変低いことから
有効な濃度にするためにかなり蒸発をおこなわなければ
ならないことを考えれば、かかる操作をすることは比較
的非効率的である。

表面速度は反応器の形によって約０．５０〜１．５０の
範囲で変わる。反応器として適当なのは、長さ対直系の
比が２＝１〜２０：１である反応器である。

一連の反応器の最後の反応器から得られる抽出物は、乾
燥してコーヒー粉にしてもよいし、完全に抽出し切って
いない焙炒し粉砕したコーヒーを得るときにでてきたコ
ーヒー抽出物等と混合してもよい。いかなる場合であっ
ても、本発明に従ってできるコーヒー抽出物は受容し得
る風味と芳香を備えｔ；可溶性固形物を含有し、揮発性
の酸、中間物質たる固形物量よび不溶性コーヒー固形物
の含有量を受容し得る量にとどめている。

実施例、１ 焙炒し粉砕したロバスタコーヒーを以下の方法に従って
抽出バッテリー中で不完全に抽出した。

新しい焙炒し粉砕したコーヒーを抽出カラムに充填して
、そのカラムが糸上で最も新しいカラムとなるように抽
出バッテリーの最後に接続した。この抽出バッテリーは
常に直列に連結した５つのカラムからなっており、約３
５０゜Ｆの水は最も使用を重ねたカラムから順に流すよ
うになでいる。

水は、最も使用を重ねたカラムから上に向けて流し始め
て、続いて二番目に使用を重ねたカラムに入れ、最後に
最も新しいカラムを通してコーヒー抽出物として流出さ
せる。約５０分経過後、最初に接続されている最も使用
を重ねたカラムを抽出バッテリーから取り外し新しいカ
ラムを抽出バッテリーの一番うしろに接続する。この操
作は、抽出バッテリーから使用したカラムをはずして新
しいカラムを接続するように繰り返す。抽出バッテリー
からはずされた使用ずみのカラム中にある焙炒し粉砕し
たコーヒーは、本明細書でいう完全に抽出しきっていな
い焙炒し粉砕したコーヒーであることがわかった。アラ
ビノガラククンの大部分とマンナンの約４０％が焙炒し
粉砕したコーヒーから除去されていた。抽出バッテリー
に抽出された可溶性固形物は約５３重量％であっｔ；。

完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒーは長
さ対直径の比が２＝１の抽出カラムに充填した。そのカ
ラムの頂部から抽出用の約４００″Ｆの水を流した。抽
出水と最初の焙炒し粉砕したコーヒーとの比は約１０：
１（ドローオフ値１０）とした。抽出カラム中の完全に
抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒーの滞留時間
は約６０分であり、抽出水の滞留時間は約１５分であっ
た。この抽出カラムからでてきた可溶性固形物の濃度は
約１％であった。

本発明の抽出カラムで加水分解した完全に抽出しきって
いない焙炒し粉砕したコーヒー中のマンナンは実質的に
除去されていることがわかった。

即ち、この加水分解された焙炒し粉砕したコーヒーには
、焙炒し粉砕したコーヒーに元来台まれていたマンナン
の約１０％しか含まれていなかった。

本発明の抽出カラムによる可溶性固形物の増加量は約１
０重量％であった。総可溶性固形物は、最初の焙炒し粉
砕したコーヒーを基準にして約６３重量％であった。水
を蒸留することによって抽出物の濃度を約２５重量％と
じ、抽出バッテリーで得られたコーヒー抽出物と混合し
た。この混合物は乾燥して可溶性コーヒー製造物とした
。これを熟練したパネラ−に試験してもらったところ、
風味は質的に受容し得るものであることがわかった。

実施例２ 完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒーを、
直径１０インチ長さ１６．５フイートの二つの抽出カラ
ムに充填した。約４１０゜Ｆの水を最初の最も使用を重
ねたカラムから流しはじめた。水は、完全に抽出しきっ
ていない焙炒し粉砕したコーヒーのカラム中を上から下
に向けて流し、カラムの下からでてきた約４００°Ｆの
水を第二のカラムに導入した。二つのカラムをあわせた
滞留時間は約２７分であった。約４２分後に最も使用を
重ねたカラムを系からはずし、完全に抽出しきっていな
い焙炒し粉砕したコーヒーを充填した第三の抽出カラム
を系に加えた。このとき第二の抽出カラムは最も使用を
重ねた第一のカラムの位置に接続した。カラムの交換は
４２分ごとに繰り返した。完全に抽出しきっていない焙
炒し粉砕したコーヒーの総滞留時間は約８４分であった
。総ドローオフ値は約８とした。

上記の二カラム系で加水分解した完全に抽出しきってい
ない焙炒し粉砕したコーヒーのマンナンの量は、焙炒し
粉砕したコーヒーに元来存在していた量の１０％しかな
くマンナンは実質的に除去されていることがわかった。

可溶性固形物の増加量は約３１重量％であり、最初の焙
炒し粉砕したコーヒーから得られた総置形物量は６２重
量％であった。上記の二カラム系により得られた抽出物
の風味は質的に受容し得ることがわかった。この抽出物
から水を蒸留し濃度を約５５％として、最初の抽出物と
混合した。混合物は濃縮し乾燥して可溶性コーヒー製造
物とした。これを熟練したパネラ−に試験してもらった
ところ、風味は質的に受容し得るものであることがわか
った。

（外４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒー
   を水と固定層反応器中約３８０〜約４５０゜Ｆで反応器
   中における滞留時間がコーヒーが約３０〜約１２０分、
   水が約７〜約４５分となる時間接触することからなる方
   法であって； その接触は前記完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕し
   たコーヒーを加水分解し、そのマンナン成分を５０％以
   上除去し、可溶性固形物の量を焙炒し粉砕したコーヒー
   を基準にして約５５〜約６８重量％としそして加水分解
   によってできる可溶性コーヒー固形物の劣化を最小限に
   とどめるのに効果的である； 完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒーを可
   溶化する方法。 ２、完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒー
   を、焙炒し粉砕したコーヒーを抽出バッテリー中で抽出
   することによって製造する請求項１の方法。 ３、完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒー
   が、大気条件で抽出したものであって、焙炒し粉砕した
   コーヒーに元来あって抽出された風味成分、カフェイン
   、トリゴネリン、クロロゲン酸、灰、アラビノース、蛋
   白質、コーヒー酸とカラメルおよび褐変物質を有する請
   求項１の方法。 ４、完全に抽出しきっていない焙炒し粉砕したコーヒー
   から、焙炒し粉砕したコーヒーに元来存在するマンナン
   の約１／３〜１／２が抽出されている請求項２の方法。 ５、接触を約４００〜約４２０゜Ｆで行う請求項１の方
   法。 ６、接触が、可溶性固形物量を焙炒し粉砕したコーヒー
   を基準にして約５８〜約６５重量％とするのに効果的な
   接触である請求項１の方法。 ７、固定層反応器の代わりに固定層反応器を連続させた
   ものを用いる請求項１の方法。 ８、固定層反応器を連続させたものが二つの固定層反応
   器を連続させたものである請求項７の方法。 ９、第二の固定層反応器に供給後、第一の固定層反応器
   に供給される水の温度が、第二の反応器中では約４１５
   〜４２５°Ｆであり第一の反応器中では約３９５〜約４
   ０５°Ｆである請求項８の方法。 １０、抽出物対コーヒーの比であるドローオフ値が６以
   上である請求項１の方法。 １１、ドローオフ値が８〜１０である請求項１の方法。 １２、加水分解中にマンナン成分の７５％以上を除去す
   る請求項１の方法。 １３、加水分解中にマンナン成分の９０％以上を除去す
   る請求項１の方法。