PT98345A - Processo e dispositivo para a producao de cafe instantanio soluvel em po - Google Patents

Description

Descrição referente a patente de invenção de SOCIÉTÊ DES PRO-DUITS NESTLÊ S.A., suiça, industri. al e comercial, com sede em Vevey, Suiça, (inventores: Klaus Schlecht residente na Suíça), para "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A PRODUÇÃO DE CAFÊ INSTANTÂNEO SOLÚVEL EM PÔ"

DESCRIÇÃO A presente invenção refere-se a um processo e a um dispositivp para a produção de café instantâneo solúvel em pó. O café solúvel em pó é classicamente produzido por liofilizaçao ou atomizaçao após evaporaçao de um extracto de café obtido por filtragem de um líquido de extracçao através de células cheias de café torrado moldo (Sivetz - Coffee Processing Technology - Volume 1 - Págs. 262, 263 - AVI - 1963). A extracçao realiza-se em contra corrente, ou seja, a água, sob pressão, a uma temperatura que pode ser compreendida entre 150°C e 180°C, é introduzida na célula que contêm a quantidade de café torrificado moldo que foi mais enfraquecido, tendo sido submetido a N extracçoes na base desta. 0 extracto líquido desta célula de extracçao é em seguida levado a atravessar a célula de extracçao contendo a quantidade de café que foi utilizada (N-l) vezes, o que se segue até que o extracto líquido atravesse a célula que acaba de ser cheia de café torrificado moído fresco. 0 extracto final sai desta última 1

célula a uma temperatura da ordem dos 100SC.

Asiim, o café mais enfraquecido é submetido â temperatura mais elevada enquanto que o cafe fresco é submetido à temperatura mais baixa.

Distinguem-se classicamente as células quentes, que contêm o café mais enfraquecido, das células frias, que contêm o café menos enfraquecido.

No fim de cada ciclo de extracçao, esvazia-se a célula que contém o café mais enfraquecido, enche-se com café fresco e, após ter ligado convenientemente de novo as células entre si, começa um novo ciclo de extracçao

Embora o extracto final obtido na saída da célula de extracçao que contém o café mais fresco apresente apenas uma fraca quantidade de partículas de café moído, sendo sempre arrastadas algumas das mais finas, é necessário filtrar este extracto.

Por fim, após esta fase de filtragem que elimina as partículas superiores a cerca de 1 mm, existem ainda matérias solidas em suspensão como polisacáridos ou proteínas que devem ser eliminadas a fim de permitir, após a evaporação e liofilização ou atomizaçao deste extracto, obter um café em pó perfeitamente solúvel, nao originando o aparecimento de matérias sólidas na chávena.

Estas matérias sólidas em suspensão sao classicamente eliminadas por centrifugação, sendo a borra obtida decantada em seguida, e sendo o líquido de decantação que subsiste reintroduzido no extracto final filtrado enquanto que o resíduo sólido obtido ê eliminado.

Este processo apresenta, como inconveniente principal, originar uma borra que é necessário tratar de novo por decantaçao e cuja manipulação não ê fácil.

Alem disso, a centrifugação nem sempre permite eliminar de modo satisfatório as matérias em suspensão à requerente pôs-se portanto o proble-

O

ma de proporcionar um processo de produção de café solúvel instantâneo em pó, no qual a extracçao em fase líquida do café permite reduzir o conteúdo de matérias insolúveis no extracto final. A presente invenção tem portanto mais particularmente por objectivo um processo de produção de café instantâneo solúvel em pó no qual um líquido de extracçao é filtrado através de células cheias de café torrado moído, sendo o extracto líquido final transformado em .seguida em pó, processo segundo o qual, a seguir às células quentes que contem o café mais enfraquecido, a velocidade de filtragem do extracto líquido através das células de extracçao é reduzida.

Graças a esta redução da velocidade de filtragem através das células de extracçao, estas células comportam-se então como filtros que, tetendo as matérias em suspensão, permitem obter um extracto final apresentado uma fracça o nao solúvel muito reduzida em relaçao aos proce- ssos anter iores. Um objectivo da invenção- ref ere-se tamb em a um processo d o tipo atrás de-scril to, segundo o qual, apÓs a rec luçao da veloc :idade de filtragem, abaixo das c élulas onde esta redução se opera, a quantidad· s de escoamento de f ilt ragem é regulada para atingir o enfraqu ecimento dese jado. Um outro objectivo da presente inven- çao e um dispositivo para a realizaçao do processo atrás desc rito, segundo o qual, a seguir às célul as quentes co ntendo o café mais enfraquecido, sao previstos os meios para reduzir a velocidade de filtragem em pelo menos uma célula abaixo das referidas células quentes.

Um outro objectivo da presente invenção e um dispositivo do tipo acima descrito, no qual, a seguir a pelo menos uma célula em que a velocidade de filtragem e reduzida, sao previstos os meios para regular a quantidade de escoamento de filtragem nas células contendo o café torri- ficado mais fresco em função do enfraquecimento desejado.

Outras características e vantagens sao ilustradas mais pormenorizadamente na descrição que se segue, com referência a figura em anexo, dada unicamento a titulo de exemplo nao limitativo e que representa um esquema de um dispositivo para a realizaçao do processo de acordo com a invenção.

Como se verifica na figura única, um dispositivo de extracçao de café pode ser constituído x or várias células de extracçao, funcionando em série, cada ::ma delas constituída por uma coluna cuja parte inferior . stá ligada à parte superior da coluna que a precede e cuja parte superior está ligada à parte inferior da coluna que se segue.

Geralmente, um dispositivo de extracçao é constituído por quatro a oito células de extracçao e, preferivelmente, por seis células de extracçao. A célula 1 contém o café mais enfraquecido, enquanto que a célula 6 contém o café menos enfraquecido, diminuindo o nível de enfraquecimento da célula 1 até a célula 6. 0 liquido de extracçao, que pode ser constituído por água sob pressão a uma temperatura compreendida entre 150SC e 180SC, entra pela parte de baixo da célula 1, atravessa esta célula de baixo para cima, absorvendo o produto solúvel, saindo pela parte superior da célula 1 e atravessando sucessivamente cada uma das células até atravessar a célula 6, que é a última célula e que contém café torrificado moído fresco.

Na saída da célula 6 obtém-se portanto o extracto final que em seguida é filtrado e eventualmente centrifugado, depois evaporado, e por fim transformado em 6 por liofilizaçao ou atomização. em 0 parâmetro essencial a tomar 4 linha de conta para a compreensão da invenção reside na velocidade de filtragem do extracto líquido através de uma célula de extracçao.

Esta velocidade de filtragem deve er compreendida como uma relaçao entre a quantidade de escoamento de extracto líquido, expressa por exemplo em litros por minuto, e a secção da célula de extracçao, sendo o valor obtido dimensionalmente assimilável a uma velocidade.

Verifica-se assim que, para uma mesma quantidade de escoamento, uma velocidade de filtragem pode variar consideravelmente de uma célula de extracçao para outra se as secções das células forem diferentes. Pelo contrário, se as secções de todas as células de extracçao forem idênticas, a velocidade de filtragem, como a atrás definida, está ligada de modo biunívoco à quantidade de escoamento.

Ora, numa instalaçao de extracçao de café em fase líquida por filtragem através de células de extracçao, sendo todas as células destinadas a ocupar sucessivamente todas as fases de um ciclo de extracçao, estas apresentam todas a mesma geometria e portanto, em particular, a mesma secção.

Assim, uma redução, respectivamente um aumento, da quantidade de escoamento pressupõe reciproca-mente uma redução, respectivamente um aumento, da velocidade de filtragem.

Na descrição da presente invenção que se segue, as velocidades de filtragem serão expressas em centímetros por minuto e as quantidades de escoamento em litros por minuto.

Classicamente, a velocidade de filtragem do extracto líquido através das células de extracçao está compreendida entre 12 cm/min e 15 cm/min.

No processo de acordo com a invenção, a seguir às células quentes, saindo o extracto líquido a 5

uma temperatura superior a 1402C, a velocidade de filtragem é reduzida. Graças a esta redução da velocidade de filtragem a seguir às células quentes, observa-se uma redução clara da fracção não solúvel no extracto final. Apesar de tudo, verifica-se que, se a velocidade de filtragem for demasiado reduzida a seguir às células quentes, a quantidade de escoamento de extracto líquido torna-se insuficiente nas células de extracçao, o que penaliza o enfraquecimento que pode assim tornar-se insuficiente no âmbito de um processo industrial, em que todas as células sao idênticas.

Para evitar este incoveniente, pode ser vantajoso, após a redução, abaixo das células quentes, da velocidade de filtragem numa ou mais células de extracçao, regular a quantidade de escoamento da extracto líquido em função do enfraquecimento desejado medido no extracto final.

Sa as células tiverem todas a mesma secção, isso traduz-se por um aumento da velocidade de filtragem nas células abaixo daquelas em que a velocidade foi reduzida. No entanto, nao se deve, em nenhum caso, pôr em paralelo este aumento da velocidade com a diminuição da velocidade realizada precedentemente. obter convém seguir escoa-enfra-utras, massa qual secção

Com efeito, enquanto que para uma redução da fracçao nao solúvel no extracto final efectivamente diminuir a velocidade de filtragem a às células quentes, sendo a diminuição da quantidade de mento apenas um meio entre outros para o conseguir, o quecimento nas células de extracçao e a função, entre o da relaçao entre o volume do líquido a ser filtrado e a de café torrificado, independentemente do modo pelo esta massa de café está disposta, em leito fino de larga ou em coluna espessa de secção estreita. extracçao filtrado nao pela um ciclo de líquido a ser escoamento e

Assim, tendo uma duraçao determinada, o volume do e bem determinado pela quantidade de velocidade. 6 »

Os exemplos numéricos que se seguem ilustram mais detalhadamente o processo de acordo com a invenção, pondo em evidência a importância dos parâmetros escolhidos.

Numa instalaçao clássica de extracçao de cafe em fase líquida, a velocidade de filtragem nas células de extracçao é da ordem de 15cm/min, podendo a fracçao nao solúvel no extracto final atingir 3,3% e mais.

J 0 qudro que se segue, para uma instalaçao compreendendo duas células quentes, duas células intermediárias em que a velocidade de filtragem é reduzida, e duas células frias em que a quantidade de escoamento é regulada, efectuando-se a regulaçao de facto por aumento da velocidade, tendo todas as células a mesma secção, mostra a evolução da fracçao nao solúvel no extracto final em função da velocidade de filtragem nas células intermediárias.

Velocidade de filtragem nas células intermediárias cm/min % 15,0 3,3 13,6 2,9 12,9 2,8 10,3 1,4 9,6 0,8 9,1 0,4 Verifica-se assim que, para uma velo- cidade de filtragem de lOcm/min, a fracçao não solúvel é da ord em de 1,2%, o que é vantajoso como se verificará adiante

Fracçao nao solúvel no extracto final

Por outro lado, o quadro que se segue ilustra a influência do numero de células intermediárias sobrea fracçao nao solúvel no extracto final, comportando a instalaçao além disso duas células frias abaixo, em que a velocidade de filtragem é aumentada. 7

Por fim, o quadro que se segue mostra a influência da quantidade de escoamento nas células frias sobre o enfraquecimento medido no extracto final • Teste 1 Teste 2 Temperatura nas células quentes 180eC 180sC Quantidade de escoamento nas 24,8 1/min 24,7 1/min células quentes Quantidade de escoamento nas 33,0 1/min 31,5 1/min células frias Temperatura nas células frias 105SC 105BC Enfraquecimento medido no 42,7% 40,4% extracto final

Verifica-se assim claramente que, sendo todos os outros pontos iguais, o enfraquecimento e função da quantidade de escoamento nas células frias.

Sem querer conduzir a uma explicação do fenómeno constatado, verifica-se que a redução da fracçao não solúvel no extracto final se deve ao facto que, diminuindo a velocidade de filtragem, pelo menos nas células intermediárias, estas se comportam como filtros que retêm as matérias sólidas em suspensão arrastadas a partir das células quentes.

As matérias sólidas, retidas nestas células intermediárias seriam em seguida quer hidrolisadas, logo que as células intermediárias se tornem células quentes, quer simplesmente evacuadas, quando o resíduo contido na célula quente mais enfraquecida seja eliminado. 8

Este efeito de filtragem pode ser posto em evidência, calculando o enfraquecimento realizado por cada célula.

Observa-se assim que, para as células intermediárias, o enfraquecimento pode ser negativo, o que mostra bem que as matérias presentes no extracto antes da passagem nas células intermediárias já não estão presentes na salda das células e ficaram portanto fixadas no leito de café.

J 0 quadro que se segue ilustra . ste fenómeno para uma instalaçao de seis células, das quais duas células sao intermediárias.

Numero de células 6 5 4 3 2 1

Enfraquecimento realizado na célula (%) 11,83 5,83 -8,45 -2,06 12,39 18,57 acordo com preferencial

Para a realizaçao do processo de invenção, de acordo com o modo de realizaçao representado na figura única, proporciona-se, a seguir as duas células quentes, 1,2, meios 7 para reduzir a velocidade de filtragem em pelo menos uma célula 3 a seguir a ultima célula quente 2.

Os meios 7 poderão ser constituídos por um evaporador 7- que, diminuindo o volume do extracto líquido sai da célula 2 e se destina a ser filtrado através da célula 3, originará uma redução da quantidade de escoamento e portanto da velocidade na célula 3.

Para evitar que o enfraquecimento realizado nas células contendo o café mais fresco seja dema- 9

siado penalizado por esta redução de velocidade, e portanto de quantidade de escoamento, proporciona-se que, abaixo da célula 3, seja interposto entre duas células sucessivas de extracçao, por exemplo entre as células 4 e 5, um dispositivo 8 de aumento da quantidade de escoamento nas células seguintes 0 dispositivo 8 pode ser constituído por uma entrada suplementar de liquido de extracçao, por exemplo água quente que, adicionada ao extracto liquido que vem da célula 4, aumenta assim o volume do liquido a ser filtrado através das células 5 e 6. A utilização de uma entrada de água quente permite além disso regular a temperatura.

J

Graças ao processo e ao dispositivo de acordo com a invenção é assim possível obter facilmente um extracto final, na saída da célula 6, contendo o café torrificado mais fresco, que apresenta uma fracçao nao solúvel inferior a 1,2%.

Ora, nos diferentes ensaios verificou- que, para um extracto final apresentado numa fracçao nao úvel inferior a 1,2%, ê suficiente uma simples operaçao filtragem, sem centrifugação posterior, para obter um o que, após evaporaçao seguida de uma atomização ou de liofilizaç

se sol de suc uma em mat ao, permite em seguida obter um café instantâneo dissolve em água quente sem que surja qualquer pensão. pé que se * eria em sus 10

Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES - Ia - Processo para a preparaçao de café instantâneo solúvel em pó no qual um líquido de extracçao é filtrado através de células cheias de café torrado moído, sendo o extracto líquido em seguida transformado em pó, carac-terizado por, a seguir às células quentes contendo o cafe mais enfraquecido, a velocidade de filtraçao do extracto liquido através das células de extracçao ser reduzida. - 2a - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por após a redução de velocidade de filtraçao abaixo das células em que esta redução tem lugar, a quantidade de escoamento de filtraçao ser regulada para atingir o enfraquecimento desejado. - 3a - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a regulaçao da quantidade de escoamento ser realizada pela adiçao de líquido de extracçao ao líquido que sai da ou das células em que a velocidade de filtraçao foi reduzida. - 4a - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o enfraquecimento realizado em pelo menos uma célula em que a velocidade de filtraçao foi reduzida ser negativo. - 5a - Dispositivo para a realizaçao do processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por, a seguir às células quentes (1,2) contendo

   o café mais enfraquecido, se proporcionarem meios (7) para reduzir a velocidade de filtraçao em pelo menos uma célula (3) abaixo das referidas células quentes (1,2). - 6â - Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por os meios (7) para reduzir a velocidade de filtraçao serem constituídos pelos meios (7) de redução da quantidade de escoamento do extracto liquido a ser filtrado, ) - 7« - Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os meios (7) para reduzir a quantidade de escoamento do extracto líquido a ser filtrado serem constituídos por um evaporador (7). - 8ã - Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por, a seguir a pelo menos uma célula (3) em que a velocidade de filtraçao foi reduzida, se proporcionarem meios (8) para regular a quantidade de escoamento de filtraçao nas células que contêm o café torrado mais fresco em função do enfraquecimento desejado.· - 9â - Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por os meios (8) para regular a quantidade de escoamento de filtraçao serem constituídos por uma entrada suplementar de líquido de extracçao. A requerente reivindica a prioridade do pedido da patente Europeia apresentado em 18 de Julho de 1990, sob o Ne . 90113716.6. 12 Lisboa, 17 de Julho de 1991.