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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von pulverförmigem Instant-Löskaffee.
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Löskaffeepulver wird klassisch durch Gefriertrocknung oder
Zerstäubung nach Verdampfung eines Kaffeeextraktes hergestellt,
das durch Perkolieren einer Extraktionsflüssigkeit über mit
gemahlenem, geröstetem Kaffee gefüllte Zellen erhalten wird
(Sivetz - Coffee Processing Technology - Band 1, Seiten 262,
263 - AVI - 1963).
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Die Extraktion wird im Gegenstromverfahren durchgeführt,
d.h. daß das Wasser unter Druck und auf einer Temperatur, die
zwischen 150ºC und 180ºC liegen kann, in die Zelle eingebracht
wird, welche jene Charge gemahlenen, gerösteten Kaffees
enthält, die am meisten ausgelaugt ist, weil sie N Extraktionen
unterzogen worden ist, und zwar an deren Basis. Das flüssige
Extrakt dieser Extraktionszelle wird anschließend über die
Extraktionszelle geführt, welche jene Kaffeecharge enthält, die
(N-1)-mal gedient hat, usw., bis das flüssige Extrakt jene
Zelle durchsetzt, welche soeben mit frischem, gemahlenem,
geröstetem Kaffee gefüllt worden ist.
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Das Endextrakt tritt aus dieser letzten Zelle mit einer
Temperatur in der Größenordnung von 100ºC aus.
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Somit wird der am stärksten ausgelaugte Kaffee der
höchsten Temperatur unterworfen, wogegen der frische Kaffee der
niedrigsten Temperatur unterworfen wird.
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Man unterscheidet klassisch die unter Druck stehende
Stufe, auch Autoklavabschnitt genannt und von den Zellen
gebildet, welche den am stärksten ausgelaugten Kaffee enthalten, von
der unter atmosphärischem Druck stehenden Stufe, die durch jene
Zellen gebildet wird, welche den am wenigsten ausgelaugten
Kaffee enthalten.
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Am Ende jedes Extraktionszyklus wird die den am stärksten
ausgelaugten Kaffee enthaltende Zelle geleert, mit frischem
Kaffee gefüllt, und, nachdem die Zellen entsprechend wieder
miteinander verbunden worden sind, beginnt ein neuer
Extraktionszyklus.
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Somit wird bei diesem klassischen Extraktionsverfahren
eine einzige Extraktionsflüssigkeit verwendet.
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Bei einem anderen, unter dem Namen "Split-Extraktion"
bekannten Verfahren, welches in der folgenden Beschreibung
"getrennte Extraktion" genannt wird, werden zwei
Extraktionsflüssigkeiten verwendet, wobei die Extraktionszellen in eine
unter Druck stehende Stufe und eine atmosphärische Stufe
unterteilt werden, wobei jede Stufe mit ihrer eigenen
Extraktionsflüssigkeit extrahiert wird.
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Der in der atmosphärischen Stufe enthaltene Kaffee wird
mit einer ersten Extraktionsflüssigkeit unter gemäßigten
Temperatur- und Druckbedingungen extrahiert, wogegen der in der
unter Druck stehenden Stufe enthaltene Kaffee mit einer zweiten
Extraktionsflüssigkeit bei wesentlich höheren Druck- und
Temperaturbedingungen extrahiert wird.
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Die EP 0 352 842 beschreibt ein Verfahren dieser Art, bei
welchem das von der atmosphärischen Stufe abgegebene Extrakt
bis auf einen Gehalt an Trockenmaterial von ungefähr 40% durch
Kryokonzentration oder inverse Osmose konzentriert wird, oder
durch Verdampfung nach einem Überführen in Dampf und einer
Kondensation der flüchtigen Aromastoffe, welche anschließend in
das konzentrierte Extrakt wieder eingebracht werden, wobei das
von der unter Druck stehenden Stufe abgegebene Extrakt durch
Verdampfung bis auf einen Gehalt an Trockenmaterial von
ungefähr 40% konzentriert wird, die beiden Extrakte gemischt
werden, und die Mischung eingefroren und/oder gefriergetrocknet
wird.
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Ein derartiges Verfahren ist auch in "Pintauro - Coffee
Solubilization", Seiten 41, 42, Noyes Data Corporation, 1975,
sowie in dem Dokument US 3 790 689 beschrieben.
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Es werden auf diese Weise zwei verschiedene flüssige
Extrakte erzeugt, welche nach einer teilweisen Verdampfung des
aus der Druckstufe kommenden Extraktes miteinander kombiniert
und anschließend mit Hilfe klassischer Verfahren in Pulverform
übergeführt werden können, beispielsweise durch Zerstäubung
oder Gefriertrocknung.
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Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, einen Kaffee
herzustellen, der klar verbesserte organoleptische
Eigenschaften besitzt, insbesondere auf Grund der Tatsache, daß die
Extraktionsflüssigkeit der atmosphärischen Stufe frei von
chemischen Verbindungen ist, welche in der Druckstufe extrahiert
worden sind.
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Bei dem in der US 3 790 689 beschriebenen Verfahren wird
das Extrakt aus der atmosphärischen Stufe keiner gesonderten
Verdampfung unterzogen, wogegen das Extrakt aus der Druckstufe
einer Verdampfung unterworfen wird, welche seinen Gehalt an
Trockenmaterialien auf ungefähr 50% erhöht. Die beiden Extrakte
werden anschließend vermischt und bilden so ein Endextrakt mit
einem Trockenmaterialgehalt von ungefähr 25%. Das erhaltene
Extrakt wird anschließend durch Verdampfung konzentriert, bevor
es in Pulverform übergeführt wird. Während dieser Verdampfung
gehen die flüchtigen Verbindungen, welche gleichzeitig aus dem
Extrakt aus der atmosphärischen Stufe und dem Extrakt aus der
Druckstufe kommen, verloren. Dies ist günstig Insoferne, als es
die flüchtigen Verbindungen aus der Druckstufe betrifft, welche
dafür bekannt sind, unangenehme anorganoleptische Eigenschaften
des Endproduktes hervorzurufen. Umgekehrt ist es ungünstig,
soweit es die flüchtigen Verbindungen betrifft, welche im Extrakt
aus der atmosphärischen Stufe enthalten sind und wiederum für
die angenehmen anorganoleptischen Eigenschaften verantwortlich
sind.
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Verschiedene Bemühungen wurden unternommen, um ein
Endextrakt nach der Vermischung herstellen zu können, das einen
Trockenmaterialgehalt aufweist, welcher 30% erreichen oder
sogar überschreiten kann, um insbesondere die Energie reduzieren
zu können, welche für die letzte Verdampfungsstufe vor der
Gefriertrocknung oder Zerstäubung erforderlich ist, um das
Extrakt auf einen Trockenmaterialgehalt in der Nähe von oder über
40 Gew.-% zu bringen.
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Unglücklicherweise sahen sich derartige Bemühungen einem
Problem gegenüber, welches im übrigen bereits bei dem in der
US 3 790 689 beschriebenen Verfahren vorhanden war.
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In der Tat ist es, um eine Endmischung erhalten zu können,
welche die höchstmögliche Konzentration besitzt, offensichtlich
erforderlich, jedes der beiden erzeugten Extrakte einer
Verdampfungsbehandlung zu unterwerfen.
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Unglücklicherweise zeigen sich somit zwei entgegengesetzte
Erfordernisse. An erster Stelle hat eine zu starke Verdampfung
des Extraktes aus der Druckstufe eine Blockierung der
Verdampfer auf Grund der speziellen Zusammensetzung dieses Extraktes
zur Folge. Tatsächlich treten, sobald man eine Konzentration
dieses Extraktes von über 25 Gew.-% erreichen will, unlösliche
Verbindungen in beträchtlicher Menge auf, eine Menge, welche
sehr stark mit der Konzentration ansteigt, den Verdampfer
blokkiert und das Verfahren industriell undurchführbar macht.
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An zweiter Stelle kann man diese Beschränkung der
Verdampfung des Extraktes aus der Druckstufe nicht durch eine Erhöhung
der Verdampfung des Extraktes aus der atmosphärischen Stufe
kompensieren. Tatsächlich kann dieses Extrakt auf Grund der
Verluste an Aromastoffen, welche eine Verdampfung abführt,
keiner zu starken Verdampfung unterworfen werden, Aromastoffe, die
im Unterschied zu den im Extrakt aus der Druckstufe enthaltenen
um jeden Preis beibehalten werden müssen.
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Aus diesem Grund hat das Verfahren der getrennten
Extraktion bis heute keine wirklichen industriellen Entwicklungen
erfahren.
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Die vorliegende Erfindung hat daher zum Ziel, dieses
Problem zu lösen.
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So wurde gefunden, daß es unter bestimmten Bedingungen
möglich ist, das Extrakt aus der atmosphärischen Stufe bis auf
eine Trockenmaterialkonzentration von 40 Gew.-% zu verdampfen,
und dabei das Extrakt aus der Druckstufe nur bis auf eine
Trockenmaterialkonzentration In der Nähe von 20 Gew.-% zu
verdampfen, wodurch eine Mischung mit einer
Trockenmaterialkonzentration hergestellt werden kann, die 30 Gew.-% überschreiten
kann, welche Mischung anschließend durch Verdampfung
konzentriert und dann mit Hilfe jedes bekannten Verfahrens in
Pulverform übergeführt werden kann.
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Es Ist In der Tat möglich, die Dämpfe wiederzugewinnen,
welche mit Aromastoffen beladen sind, die durch die Verdampfung
des Extraktes aus der atmosphärischen Stufe erzeugt worden
sind, diese Dämpfe zu kondensieren und das Kondensat mittels
jedweden bekannten Verfahrens zu konzentrieren, beispielsweise
durch Kryrokonzentration oder Inverse Osmose.
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Das erhaltene Konzentrat wird anschließend wieder In das
Verfahren eingebracht, beispielsweise in das flüssge Extrakt
gerade vor seiner Überführung in Pulverform. Es kann auch mit
einem Öl in Kontakt gebracht werden, welches die Aromastoffe
fixiert, wobei dieses Öl anschließend über dem Kaffeepulver
gemäß einem bekannten Verfahren zerstäubt wird.
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Die vorliegende Erfindung hat somit ein Verfahren zur
Herstellung von pulverförmigem Instant-Löskaffee durch getrennte
Extraktion von in Perkolationszellen enthaltenem gemahlenem
gerösteten Kaffee zum Ziel, indem ein erstes flüssiges Extrakt
aus der atmosphärischen Stufe und ein zweites flüssiges Extrakt
aus der Druckstufe erzeugt werden, das erste flüssige Extrakt
bis auf eine Trockenmaterialkonzentration von über 35 Gew.-%
und das zweite flüssige Extrakt bis auf eine
Trockenmaterialkonzentration von unter 25 Gew.-% verdampft wird, die beiden
flüssigen Extrakte anschließend vermischt werden, die Mischung
der beiden flüssigen Extrakte durch Verdampfung konzentriert
wird, um ihren Trockenmaterialgehalt auf über 40 Gew.-% zu
bringen, wobei die Dämpfe der Verdampfung des ersten flüssigen
Extraktes kondensiert und konzentriert werden und das erhaltene
Konzentrat in die Mischung aus den beiden flüssigen Extrakten
vor der Verdampfung der Mischung wieder eingebracht wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden
Beschreibung hervorgehen, welche auf Fig. 1 Bezug nimmt, die
ausschließlich als nicht einschränkendes Beispiel gegeben wird und
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt.
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Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine
Extraktionsvorrichtung aus mehreren Perkolationszellen aufgebaut, die mit
gemahlenem gerösteten Kaffee beladen sind, bevorzugt in einer
Anzahl von sechs Stück, und die untereinander durch ein
entsprechendes Leitungssystem verbunden sind. Die
Extraktionsvorrichtung ist in eine erste Gruppe von Zellen unterteilt, welche die
atmosphärische Stufe 1 bilden, und eine zweite Gruppe von
Zellen, die die Druckstufe 2 bilden, wobei die atmosphärische
Stufe 1 mit einer Extraktionsflüssigkeit über eine Leitung 11
gespeist und das erzeugte flüssige Extrakt über eine Leitung 12
abgezogen wird. In gleicher Weise weist die Druckstufe 2 eine
Speiseleitung 21 und eine Abzugleitung 22 auf.
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Am Ausgang der atmosphärischen Stufe 1 kann ein
Wiedererhitzer 3 vorgesehen werden, In dem das flüssige Extrakt auf
eine Temperatur zwischen 95ºC und 98ºC wiedererhitzt wird. Dieses
wiedererhitzte flüssige Extrakt kann anschließend einem mit
Dampf durchgeführten Mitreißvorgang in einer Vorrichtung 4
unterworfen werden, die beispielsweise durch eine Bodenkolonne
gebildet wird.
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Während dieses mit Dampf durchgeführten Mitreißvorganges
fließt das flüssige Extrakt nach unten im Gegenstrom zu einem
aufsteigenden Dampfstrom. Die flüchtigen Verbindungen werden
vom Dampfstrom mitgerissen und durch Kondensation dieses
Dampfes wiedergewonnen, wobei sie nicht den thermischen
Beanspruchungen unterworfen werden, die von den
Endverdampfungsbehandlungen hervorgerufen werden.
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Anschließend gelangt das flüssige Extrakt in einen
Verdampfer 5, der mit einer Vorrichtung 6 zur Kondensation und
Konzentration der erzeugten Verdämpfe ausgestattet ist,
beispielsweise durch Kryokonzentration oder inverse Osmose.
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Im Verlauf dieser Verdampfung steigt der
Trockenmaterialgehalt des Extraktes auf über 35 Gew.-%. In der Tat gibt es
keine echte Beschränkung bei diesem Konzentrationsvorgang durch
Verdampfung. Trotz allem hat sich gezeigt, daß, wenn der
Trockenmaterialgehalt 50 Gew.-% erreicht, das Extrakt zu viskos
wird, um anschließend einfach mit dem Extrakt aus der
Druckstufe 2 vermischt werden zu können.
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In gleicher Weise gelangt am Ausgang der Druckstufe 2 das
flüssige Extrakt in einen Verdampfer 7.
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Während dieses Schrittes wird der Trockenmaterialgehalt
des Extraktes aus der Druckstufe 2 auf 15 bis 25 Gew.-%
gebracht, bevorzugt in die Nähe von 20 Gew.-%.
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Anschließend werden die aus den Verdampfern 5 und 7
austretenden flüssigen Extrakte in einem Mischer 8 gemischt, und
die erhaltene Mischung wird neuerlich In einem Verdampfer 9
verdampft, um ihren Trockenmaterialgehalt in die Nähe von 40
bis 45 Gew.-% zu bringen. Es gibt tatsächlich keine echte
Grenze bei dieser Verdampfung, diese wird vielmehr durch die
Betriebsparameter der Anlage zur Überführung dieses Extraktes in
Pulverform vorgegeben.
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Bevorzugt wird der Trockenmaterialgehalt des Extraktes aus
der atmosphärischen Stufe in die Nähe von 40 Gew.-% gebracht.
In der Tat ist es nicht nützlich, das flüssige Extrakt aus der
atmosphärischen Stufe einer Verdampfungsbehandlung zu
unterziehen, welche seinen Trockenmaterialgehalt in die Nähe des
Trockenmaterialgehaltes der Endmischung bringen würde, welcher
für die Überführung dieser Mischung in Pulverform erforderlich
ist. Genauer gesagt ist es, weil das konzentrierte flüssige
Extrakt aus der atmosphärischen Stufe 1 in dem konzentrierten
flüssigen Extrakt aus der Druckstufe 2 verdünnt wird,
vorzuziehen, dieses flüssige Extrakt aus der atmosphärischen Stufe
nicht zwei Verdampfungsbehandlungen zu unterziehen, welche
seinen Trockenmaterialgehalt über 40 Gew.-% führen würden.
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Es ist erstaunlich, daß, obwohl es aus den oben genannten
Gründen nicht möglich ist, das Extrakt aus der Druckstufe 2
durch Verdampfung auf einen Trockenmaterialgehalt von über
25 Gew.-% zu konzentrieren, es sehr wohl möglich ist, die
Mischung der Extrakte aus der atmosphärischen Stufe und der
Druckstufe auf mehr als 40% zu konzentrieren. Ohne jetzt auf
eine Erklärung festgelegt werden zu wollen, scheint es, daß
dies auf die speziellen Verbindungen zurückzuführen ist, die in
dem Extrakt aus der atmosphärischen Stufe enthalten sind und
welche die Bildung von unlöslichen Stoffen aus den im Extrakt
aus der Druckstufe enthaltenen Verbindungen verhindern.
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Genau am Ausgang dieses Verdampfers 9 werden das von der
Vorrichtung 6 erzeugte konzentrierte Verdampfungskondensat
sowie das in der Vorrichtung 4 erzeugte Produkt des Mitreißens im
Dampf in das flüssige Endextrakt eingebracht, bevor dieses
Extrakt in Pulverform durch eine Vorrichtung 10 übergeführt wird,
welche eine Gefriertrocknungsanlage oder ein Zerstäubungsturm
sein kann.
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Die nachstehende Tabelle veranschaulicht die Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei diesen Versuchen wurde der Einfluß des Verhältnisses R
(Extraktgewicht pro Zyklus/Kaffeegewicht pro Zelle), auch "draw
off" genannt, jeweils für das aus der atmosphärischen Stufe und
das aus der Druckstufe erhaltene Extrakt getestet. Ebenso
wurden der Trockenmaterialgehalt Tc der Extrakte vor und nach der
Verdampfung gemessen sowie der Trockenmaterialgehalt der
Endmischung vor der Verdampfung und nach der Verdampfung vor ihrer
Überführung in Pulverform gemessen.
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In dieser Tabelle ist das Extrakt aus der atmosphärischen
Stufe mit EF und das Extrakt aus der Druckstufe mit EC
bezeichnet.
TC nach Verdampfung (%)
Tc der Mischung (%)
TC der Mischung nach Verdampfung
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Es ist klar ersichtlich, daß es mit Hilfe des
erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist, ein Endextrakt zu erzielen,
welches einen Trockenmaterialgehalt von über 40 Gew.-% aufweist
und das durch getrennte Extraktion erhalten wird, wobei das
Extrakt aus der Druckstufe nur auf einen Trockenmaterialgehalt in
der Nähe von 20 Gew.- und das Extrakt aus der atmosphärischen
Stufe auf einen Trockenmaterialgehalt in der Nähe von 40 Gew.-%)
konzentriert wird, und dies alles ohne das Extrakt aus der
atmosphärischen Stufe zu denaturieren, dessen flüchtige
Verbindungen vor den Verdampfungsbehandlungen wiedergewonnen und nach
diesen wieder in das Verfahren eingeführt worden sind, wogegen
die im Extrakt aus der Druckstufe enthaltenen flüchtigen
Verbindungen beseitigt sind.