NO169812B - Fremgangsmaate for fremstilling av en kaffeekstrakt - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for fremstilling av en drikk basert på nærende vegetabilske ekstrakter som omfatter mikronisering av utgangsmaterialet ved knusing til små. partikler, hvorav noen fraskilles. De aromatiske bestanddelene ekstraheres så. under trykk ved hjelp av et egnet oppløs-ningsmiddel. Deretter skilles pulveret av de små, brukte partiklene fra oppløs-ningsmidlet gjennom et sentrifugerings-trinn, hvoretter en væske ekstrahert fra det aktuelle vegetabilske utgangs-materiale fraskilles for å benyttes nøyaktig slik den er, eller blandet med et annet stoff. Den derved erholdte blanding steriliseres til slutt og pakkes på en aseptisk måte, hvorved det fåes en drikk som er konservert for lang tid.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny fremgangsmåte for fremstilling av en kaffeekstrakt som omfatter findeling av brent kaffe, oppdeling av den brente kaffe i kaffe-og cellulosefraksjoner, ekstraksjon av den erholdte kaffefraksjon med varmt vann under trykk, dispergering av kaffepartiklene i vann og sentrifugering.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet

ved at findelingen av den brente kaffe for å forbedre ekstraktens kvalitet og stabilitet, utføres ved hjelp av mikronisering til en partikkelstørrelse fra 1 til 10 um ved støt-knusing hvorved kaffen kastes ved høy hastighet mot en fast vegg slik at de forskjellige partiklene brytes ned til et pulver, og oppdelingen i fraksjoner utføres ved hjelp av luftklassifisering hvorved det erholdte pulver transporteres langs en bane ved hjelp av en luftstråle slik at partikler med forskjellig spesifikk vekt faller ned på forskjellige steder langs banen for å fraskille cellulosefraksjonen, og etter sentrifugeringen blandes kaffeekstrakten eventuelt med flytende additiver og steriliseres. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å ekstrahere de aromatiske bestand-deler fra brent kaffe samtidig som man får en væske som,

blant de forskjellige fordeler, har en stabil smak og for-bedrede, organoleptiske egenskaper.

Den ovenfor nevnte væske kan benyttes nøyaktig slik

den er, eller blandet med en annen væske som betegnes et additiv. Et mulig additiv er melk eller lignende produkter, slik som produkter basert på melkeproteiner som angitt nedenunder.

I foreliggende beskrivelse vil det for illustra-sjonsformål bli henvist til fremstillingen av "cappuccino".

Den ovenfor nevnte drikk er velkjent som en varm drikk basert på kaffe, og er vanligvis sterk, med litt melk.

Det er kjent at den ovenfor nevnte drikk for tiden

ikke utviser konstante organoleptiske egenskaper, heller ikke når den leveres fra en automatisk utdelingsmaskin.i det tidligere tilfelle fremstilles i virkeligheten "cappuccinoen" improvisert av personalet som nøyer seg med å tilsette en liten mengde

varm melk til kaffe uten å blande den erholdte blanding. Det er åpenbart at forholdet mellom kaffemengden og melkemengden ikke bestandig kan bli den samme, og måten som melk tilsettes til kaffe på, er også variabel. Den erholdte drikk endrer seg derfor når det gjelder smak og de organoleptiske egenskaper alt etter omstendigheten, og ofte kommer ikke forbrukeren frem til en stabil og bestandig tilfredsstillende smak.

I det ovenfor sistnevnte tilfelle med leveranse ved hjelp av automatiske utdelingsmaskiner, har man de samme ulemper som er omtalt ovenfor. Faktisk må det fremfor alt først tas i betraktning at i slike maskiner er den flytende melk blitt erstattet med melk som er gjendannet fra melke-pulver akkurat på det tidspunkt at drikken fremstilles, eller med en suspensjon, som alltid er fremstilt på improvisert måte, av blandinger basert på melkeproteiner med forskjellige sukkere og lipider. Derfor skjer også i dette tilfelle fremstillingen av "cappuccino", og nærmere bestemt fremstillingen av melk, improvisert med mulighet for variasjoner i de tilførte doser, slik at den utleverte drikk kan utvise foranderlige organoleptiske egenskaper og smak, et resultat som ofte er uønsket av forbrukeren.

En ytterligere ulempe ved den tradisjonelle teknikk skyldes det faktum at oppmalingen av brente kaffebønner forårsaker en uunngåelig økning i temperatur, uansett hvordan denne oppmalingen utføres, f.eks. valseoppmaling, hammeropp-maling, møllestenoppmaling og lignende. Økningen i temperatur kan gi en endring i bestanddelene i kaffe, ledsaget av fremstilling av forbindelser som negativt og på ugunstig måte påvirker smaken og aromaen til pulvrene erholdt gjennom oppmaling. Dette aspektet vil bli nærmere omtalt nedenunder.

En ytterligere ulempe som må angis nærmere er det faktum at den drikk som erholdes gjennom de tradisjonelle metoder, gir dannelse av sedimenter av uoppløselige partikler som gjør opptakelsen ubehagelig.

Nå er det funnet frem til, og det er formålet ved foreliggende oppfinnelse, en fremgangsmåte for fremstilling av en kaffeekstrakt som gjør det mulig å overvinne alle de ovenfor nevnte ulemper.

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er altså å skaffe tilveie en fremgangsmåte hvorved det er mulig å frem-stille en kaffeekstrakt som den som er nevnt ovenfor, og som har organoleptiske egenskaper som klart er forbedret i forhold til kaffeekstraktene som fåes på tradisjonell måte. Dette omfatter den bemerkelsesverdige fordel som består i det faktum at en slik kaffeekstrakt har en behagelig og, fremfor alt, stabil smak.

Et annet mål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte hvorved utbyttet fra fremstillingen av kaffeekstrakten, nemlig ekstraksjonen av aromatiske forbindelser fra brent kaffe, klart økes slik at drikken som fåes på en slik måte, har en smak og en aroma som uendret gjengir de organoleptiske egenskaper til utgangsproduktet.

Et annet mål ved oppfinnelsen er å gi mulighet for å behandle brent kaffe uten å endre dens organoleptiske egenskaper. Det er særlig blitt lagt merke til at dannelsen av derivater fra aktiveringen av sulfhydrylforbindelser blant de tilstedeværende thioforbindelser reguleres, som ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har den tradisjonelle oppmaling blitt erstattet av en driftsfase som ikke forårsaker noen økning i temperaturen i kaffe. Denne fasen gjør det dessuten mulig å fjerne fra den erholdte væske fenomenet med sediment av uoppløselige partikler.

Ifølge oppfinnelsen økes også det totale utbytte ved fremstillingen av kaffeekstrakten ettersom den brente kaffen oppdeles i partikler med særlig liten størrelse med en gjennomsnittsdiameter på noen mikrometer. Dette gjør det mulig å oppnå kaffeekstrakten, fortsatt med de ovenfor nevnte fordeler, idet det anvendes en mindre mengde av brent kaffe, til og med mindre enn det som normalt brukes i de tradisjonelle ekstraksjonsprosesser.

Kaffen fremstilt i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, steriliseres også, og blir følgelig en drikk med langvarig holdbarhet og langvarig konservering som be-holder sine egne egenskaper uendret også ved værelsetemperatur.

Det faktum at kaffen blir av typen med langvarig konservering ledsages av den ytterligere fordel at den ikke gir noen sedimentfenomener med uoppløselige partikler, særlig fordi de oppbrukte partikler, dvs. de hvorfra de aromatiske stoffene er blitt fullstendig ekstrahert, hurtig separeres fra den erholdte væske som fullstendig har absorbert stoffene, under fremstillingen av kaffeekstrakten.

De ovenfor nevnte egenskaper og andre som vil fremgå nedenunder, vil fremgå klarere av den følgende nærmere beskrivelse av en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen som viser hvordan en "cappuccino" fremstilles.

Det vises til de vedlagte figurer.

Fig. 1 er et fotografi av den mikroniserte kaffe ifølge det første driftstrinnet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som er tatt ved hjelp av et scanning elektronmikroskop. Fig. 2 er et fotografi av kaffepulver erholdt ve^ tradisjonell oppmaling, og som er tatt på lignende måte som fig. 1. Figurene fra 3 til 5 er fotografier av kaffe som er mikronisert i henhold til oppfinnelsen, med avtagende par-tikkelstørrelse fra fig. 3 til fig. 5, og som likeledes er tatt ved hjelp av et elektronmikroskop. Figurene 3a, 4a og 5a viser de kromatografiske diagrammene for de carbonylholdige kortkjedede forbindelser som er trukket ut fra flytende kaffe ved 37°C, erholdt fra kaffepulveret vist i henholdsvis fig. 3 til 5. Fig. 6 er et fotografi tatt av kaffepulver erholdt gjennom tradisjonell oppmaling og tatt ved hjelp av elektron-mikroskopet. Fig. 6a viser det kromatografiske diagram for de carbonylholdige kortkjedede forbindelser trukket ut fra flytende kaffe ved 37°C, erholdt fra kaffepulveret vist i fig. 6.

Figurene er tatt med en forstørrelse (30 ganger) som

er større enn ved fotografiene fra 3 til 6. Spesielt har for-størrelsen av fotografiene 1 og 2 en verdi på 1800, mens for-størrelsen av de øvrige fotografier er 600.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gir et første driftstrinn hvorunder den tradisjonelle oppmaling av brent kaffe erstattes av mikronisering derav, hvorigjennom en oppmaling av bønnene i mindre partikler (dvs. mye mindre størrelse) oppnåes. Ved undersøkelse av figurene 1 og 2 som henholdsvis viser mikronisert kaffe, og kaffe oppmalt ifølge den tradisjonelle teknikk, kan det faktisk sees at strukturen til den brente bønne i den mikroniserte kaffe er fullstendig brutt ned til svært små partikler med en størrelse fra 1 til 10 um. Ved den tradisjonelle oppmalingsfremgangsmåte kan strukturen fortsatt tydelig sees i det erholdte pulver.

Kaffe som er oppmalt i rett tid og pulverisert ved hjelp av mikroniseringsfremgangsmåten gjør det mulig å oppnå

de følgende bemerkelsesverdige fordeler.

Sammenlignet med oppmalt kaffe har den mikroniserte kaffe for det første en større kontaktoverflate med oppløs-ningsmidlet (f.eks. vann) og gjør det derfor mulig å oppnå

en bedre ekstraksjon av de aromatiske stoffer. Dessuten forårsaker oppmaling ved hjelp av mikronisering ingen økning i temperatur, slik det skjer i tilfellet med den tradisjonelle oppmaling, og regulerer derfor omdannelsen av kaffefor-bindelsene slik at det dannes forbindelser med aktive sulf-hydrylgrupper som har en ugunstig innvirkning på smaken og på aromaen til det erholdte pulver, og derfor på den endelige drikk. Ut fra dette synspunkt vil, når driftsfasene for er-holdelse av flytende kaffe beskrives, det være nyttig å hen-vise til de kromatografiske diagrammene som er å finne i figurene 3a til 6a.

Mikroniserings- eller pulveriseringstrinnet (som f.eks. turbooppmalingen) er koblet til et luftklassifiseringstrinn.

På denne måte er det mulig å oppnå oppdeling av strukturen til de vegetabilske vev i kaffebønne. Ut fra dette fåes det svært små partikler, med størrelse på noen få mikrometer, og med forskjellige fysiske egenskaper avhengig av typen forbindelse som kjennetegner dem. Det er så mulig, ut fra de egenskaper som skal tilføres pulveret utformet for de etterfølgende trinn, å separere fraksjoner med forskjellige fysiske egenskaper, og derved å fjerne de uønskede fraksjoner. I dette tilfelle fraskilles f.eks. cellulosefraksjonene.

Videre skal det legges merke til at det heller ikke i luftklassifiseringstrinnet skjer noen økning i temperaturen.

Kaffepulveret erholdt ved hjelp av mikronisering og behandlet gjennom luftklassifisering sendes så til det neste driftstrinn av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvorigjennom de aromatiske stoffer i kaffen ekstraheres fra det mikroniserte pulver.

En slik ekstraksjon utføres under trykk i autoklav ved temperaturer som er høyere enn 100°C, f.eks. ved et trykk fra 1 til 1,7 atm og en temperatur fra 110 til 150°C, fortrinns-vis ved en temperatur fra 115 til 120°C og et trykk på 1 atm i 4 minutter. Det anvendte oppløsningsmiddel vil i dette tilfelle være vann, forutsatt at den endelige drikk som ønskes å oppnå er cappuccino. For andre drikker vil imidlertid opp-løsningsmidlet kunne være hvilket som helst ernæringsoppløs-ningsmiddel.

I dette driftstrinnet gjør den kombinerte virkning av trykk og temperatur, sammen med det faktum at kontaktover-flaten med oppløsningsmidlet er forøkt (mikronisering av kaffebønne), det mulig å oppnå en svært behagelig kaffesmak med et mer enn tilstrekkelig styrkenivå under anvendelse av en pulvermengde som er lik med eller mindre enn halvparten av den som vanligvis anvendes i de tradisjonelle ekstraksjons-systemer ved filtrering eller ved hjelp av ekspresskaffe-maskin eller annet.

Suspensjonen erholdt ved slutten av trinnet ovenfor, dannet ved hjelp av flytende kaffe hvor de brukte små partikler foreligger i dispersjon, dvs. de hvorfra de aromatiske stoffene er blitt ekstrahert, sendes til det etter-følgende trinn i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvor den flytende kaffe separeres fullstendig fra de brukte partikler.

Det ovenfor nevnte mål nåes ved å sende suspensjonen til sentrifugering. Driftshastigheten ved dette trinnet behøver til og med ikke være høy, f.eks. noen få tusen omdreininger, og kan variere avhengig av den anvendte apparatur. Fortrinns-vis må det nåes en sentrifugalakselerasjon fra 6000 G til 8000 G, og helst fra 7500 G til 8000 G, og denne opprett-holdes i 3 minutter.

De brukte partikler av mikronisert kaffe, som i seg selv har en svært liten størrelse, blir kompakte under sentrifugeringen, noe som muliggjør separasjon av kaffe-drikken fra partiklene. Dette resultat oppnåes ettersom cellulosefraksjonene som har en lavere spesifikk egenvekt,

er blitt separert fra de øvrige fraksjoner og fjernet i et av de forløpende trinn i fremgangsmåten, og særlig gjennom luftklassifiseringen. Separasjonen av det brukte kaffepulver fra flytende kaffe utføres derfor ved slutten av sentrifugeringen kun ved hjelp av dekantering, noe som eliminerer alle filtreringsoperasjoner som er nødvendige når kaffepulver oppdeles i grovere partikler, slik det skjer ved den tradisjonelle oppmaling.

På bakgrunn av det som fremgår ovenfor er det åpenbart at separasjon av kaffe fra det mikroniserte pulveret ved hjelp av sentrifugering viser seg å være svært fordel-aktig ettersom den erholdte væske er fullstendig fri for avsetningsfenomener av uoppløselige partikler, og den erholdte kaffe er derfor aksepterbar for bruk ut fra dette synspunkt. Dessuten favoriserer elimineringen av de uopp-løselige partikler de etterfølgende operasjoner under fremgangsmåten, samt blandingen med melk eller andre flytende blandinger.

Den flytende kaffe som fåes ved sentrifugering kan, som forklart ovenfor, åpenbart anvendes slik den er og kan, takket være fraværet av grut, pakkes i egnede beholdere etter å være blitt sendt til en steriliseringsbehandling. På denne måte blir den en drikk med langvarig konservering, eller lang holdbarhet som utviser jevn smak og aroma på grunn av fraværet av sekundære ekstraksjonsfenomener på eventuelle stoffer som er tilstede i gruten, og som over tid gjennomgår fenomener av lytisk og oxydativ natur.

Dersom størrelsen på partiklene av mikronisert kaffe er særlig liten, f.eks. med diameter som er mindre enn noen mikrometer, er det mulig å få en ekstrakt som igjen kan lyo-filiseres slik at den passer for fremstilling av hurtig opp-løselig kaffepulver.

De organoleptiske egenskaper til den flytende kaffe som fåes i henhold til oppfinnelsen, utviser de ovenfor nevnte fordeler, noe som særlig skriver seg fra at partiklene av kaffepulver er små og fra den hurtige fjerning av gruten ved slutten av sentrifugeringstrinnet. I den erholdte kaffe fåes det derfor en annen sammensetning av de kortkjedede carbonylforbindelser, slik det fremgår ved undersøkelse av de kromatografiske diagrammer som er vist i figurene fra 3a til 6a, idet det også henvises til figurene fra 3 til 6.

De kromatografiske spektra som er vist i figurene fra 3a til 6a synes faktisk å være forskjellige fra hverandre,

og vil kort bli omtalt nedenunder.

Dataene som fremgår av slike diagrammer er i alle tilfeller fastlagt av oppfatningen om de organoleptiske egenskaper til visse kaffetyper erholdt på den tradisjonelle måte, og gjennom fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, bestemt av en gruppe smakere som har uttrykt en klar preferanse for kaffe erholdt ifølge oppfinnelsen, som svarer til figurene fra 3 til 5, og en klart lavere vurdering av kaffe erholdt på den tradisjonelle måte, som svarer til kaffepulveret vist i fig. 6. Nærmere bestemt økte vurderingstallet for kaffe ifølge oppfinnelsen med avtakende partikkelstørrelse i kaffe-pulvrene, slik at den største tilfredshet ble uttrykt for kaffe erholdt fra kaffepulver svarende til det som er vist i fig. 5, dvs. til den største grad av mikronisering.

Når det gjelder figurene fra 3a til 6a, må det angis at de er kromatografiske diagrammer av de kortkjedede carbonylforbindelser tatt opp med "head space"-teknikken fra flytende kaffe ved 37°C.

Den gasskromatografiske undersøkelse av "head space" er for alle diagrammene i figurene fra 3a til 6a blitt utført ved hjelp av DANI-utstyr (mod. 6800).

Eksempel

Etter tilsetning av 5 g NaCl ble 15 g kaffeekstrakt innstilt på 37°C ved hjelp av en termostat og holdt på denne temperatur i 60 minutter. Det ble anvendt en kolonne med en diameter på 2 mm og en lengde på 2 m, fylt med silanisert

(60 - 80) mesh "Q Poropack", nitrogenstrømmen ble holdt på

30 ml/minutt ved en programmert temperatur på 100 - 180°C

med en gradient på 6°C/minutt.

Detektortemperaturen (FID) og injektortemperaturen

ble holdt på 200°C.

I diagrammene betyr punktene eller toppene 1, 2, 3,

4 og 5 elueringsposisjonene for henholdsvis methylalkohol, acetaldehyd, ethylalkohol, aceton og propionaldehyd, diacetyl. Alle disse forbindelsene er tilstede i kaffearoma, som imidlertid består av en blanding av 363 forbindelser, hvorav. 131 er acykliske, 73 er isocykliske (hvorav 16 har en ikke-aromatisk ring og 57 har en aromatisk ring) og 159 hetero-cykliske. De ovenfor nevnte elueringstopper svarer til acykliske forbindelser og særlig til alkoholer, aldehyder og ketoner med kort kjede, som kan være dårlig separert fra hverandre under elueringsbetingelsene.

I praksis kan toppene også representere blandingen av mange forbindelser, f.eks. som topp nr. 4 som svarer til både aceton og propionaldehyd når det gjelder elueringshastighet.

Selv om det ikke er lett å gi en fullstendig beskrivelse av sammensetningen av forbindelsene som bestemmer kaffe-aromaen til de forskjellige pulvertyper erholdt gjennom mikronisering eller oppmaling, hovedsakelig på grunn av det store antallet, som angitt ovenfor, er begrensningene ved de vedlagte diagrammer ikke store, og i alle tilfeller er de slik at man ikke forhindres fra å se at i tilfellet med mikronisert kaffe (figurene fra 3a til 5a) er det en større grad av ekstraksjon av forbindelsene med en forholdsvis lang kjede, ettersom toppene fra 1 til 4 ikke er så dominerende som i tilfellet med kaffepulver erholdt gjennom oppmaling med de tradisjonelle systemer (fig. 6a). En ytterligere bekreftelse på denne fortolkning fremgår av den gradvis tiltagende rela-tive forhøyelse av toppen merket med X, når man betrakter mer finoppmalte pulvere.

Ut fra den siste analyse kan det konkluderes med at det tradisjonelle oppmalingssystemet har en negativ innvirkning på de aromatiske egenskaper hos drikken, slik at oppfatningen til det ovenfor nevnte smakspanel bekreftes.

Som beskrevet ovenfor, sendes den flytende kaffe erholdt fra brent, mikronisert kaffe, separert fra det brukte pulver ved hjelp av sentrifugering, til et steriliseringstrinn som gjør den langvarig konservert. Dette siste trinnet kan også utføres etterpå, etterat det til den flytende kaffe er til-satt litt melk, som kan være naturlig melk eller tørrmelk som er gjendannet, for å oppnå en "cappuccino" eller, endelig kan blandes med en dispersjon av en blanding basert på melkeproteiner for å oppnå en drikk som ligner cappuccino, men med andre egenskaper, slik det er angitt nedenunder.

Den ovenfor nevnte blanding kan være sammensatt av natriumkaseinat, lipider, sukkere og fortyknings- eller sus-penderingsstoffer, slik som f.eks. alginater. Denne blanding gjør det mulig å blande opp kaffesmaken på en fullstendig lignende måte som det skjer ved å bruke naturlig eller gjendannet melk.

Blandingen basert på natriumkaseinat gir bedre egenskaper enn melk når det gjelder å tåle varmebehandlingen ved sterilisering. I virkeligheten inneholder den ikke noen serumproteiner som er rike på aminosyrer med sulfhydryl-grupper, som får melken til å smake "kokt" når den underkastes varmebehandling. Videre forårsaker natriumkaseinat ikke fenomenet med uoppløselighet som fåes fra serumproteiner.

Endelig bør det legges merke til at det i den nevnte blanding, i motsetning til i melk, ikke finnes kalsiumfosfater som blir uoppløsbare under varmebehandlingen, slik som f.eks. trikalsiumfosfat, og forårsaker avsetninger i anleggene og i beholderne.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en kaffeekstrakt som omfatter findeling av brent kaffe, oppdeling av den brente kaffe i kaffe- og cellulosefraksjoner, ekstraksjon av den erholdte kaffefraksjon med varmt vann under trykk, dispergering av kaffepartiklene i vann og sentrifugering, karakterisert ved at findelingen av den brente kaffe for å forbedre ekstraktens kvalitet og stabilitet, utføres ved hjelp av mikronisering til en partikkelstør-relse fra 1 til 10 pm ved støtknusing hvorved kaffen kastes ved høy hastighet mot en fast vegg slik at de forskjellige partiklene brytes ned til et pulver, og oppdelingen i fraksjoner utføres ved hjelp av luftklassifisering hvorved det erholdte pulver transporteres langs en bane ved hjelp av en luftstråle slik at partikler med forskjellig spesifikk vekt faller ned på forskjellige steder langs banen for å fraskille cellulosefraksjonen, og etter sentrifugeringen blandes kaffeekstrakten eventuelt med flytende additiver og steriliseres .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sentrifugeringen ut-føres inntil det nås en sentrifugalakselerasjon fra 6000 G til 8000 G.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at væsken som fås fra sentrifugeringen separeres fra gruten som er sammensatt av de brukte små partikler av utgangsmaterialet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at ekstraksjonen av de aromatiske stoffene utføres i en autoklav ved en temperatur over 100°C.