NO301684B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av opplöselig ferdigkaffe i pulverform - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av oppløselig ferdigkaffe i pulverform.

Oppløselig kaffepulver fremstilles konvensjonelt ved frysetørking eller spraytørking etter fordampning av et kaffeekstrakt oppnådd ved perkolering av en ekstraksjonsvæske gjennom celler fylt med nedmalt brent kaffe (med innhold som angitt).

Ekstraksjon utføres i motstrøm, d.v.s. vannet under trykk ved en temperatur på 150 til 180 °C innføres i cellen inneholdende porsjonen av malt brent kaffe som er blitt mest intenst ekstrahert (har gjennomgått N ekstraksjoner) ved bunnen av denne cellen. Det flytende ekstraktet fra denne ekstraksjonscellen føres deretter gjennom ekstraksjonscellen inneholdende porsjonen av kaffe som er blitt ekstrahert (N-l) ganger o.s.v., inntil det flytende ekstraktet passerer gjennom cellen som nettopp er fylt med fersk nedmalt brent kaffe.

Det endelige ekstraktet forlater denne siste cellen ved en temperatur av størrelsesorden 100°C.

Den mest intenst ekstraherte kaffen underkastes derved den høyeste temperaturen, mens den nye kaffen underkastes den laveste temperaturen.

Et skille trekkes normalt mellom trykktrinnet som også er kjent som autoklavdelen og som består av celler inneholdende den mest intenst ekstraherte kaffen, og det atmosfæriske trinnet som består av celler inneholdende den minst intenst ekstraherte kaffen.

Etter hver ekstraksjonssyklus tømmes cellen inneholdende den mest intenst ekstraherte kaffen, fylles med ny kaffe og, etter at cellene er forbundet med hverandre på hensiktsmessig måte, begynner en ny ekstraksjonssyklus.

Følgelig benyttes bare en ekstraksjonsvæske i denne konvensjonelle ekstraksjonsprosessen.

I en annen prosess, kjent som splitte-ekstraksjon, anvendes to ekstråksjonsvæsker, ekstraksjonscellene er oppdelt i et trykktrinn og et atmosfærisk trinn. Hvert trinn ekstraheres med sin egen ekstraksjonsvæske.

Kaffen i det atmosfæriske trinnet ekstraheres med en første ekstraksjonsvæske under moderate betingelser for temperatur og trykk, mens kaffen i trykktrinnet ekstraheres med en andre ekstraksjonsvæske under langt høyere temperatur- og trykk-betingelser.

En slik prosess er for eksempel beskrevet i Pintauro, "Coffee Solubilization", side 41, 42, Noyes Data Corporation, 1975, og i US-PS 3.790.689.

To forskjellige flytende ekstrakter fremstilles følgelig og, etter delvis fordampning av ekstraktet fra trykktrinnet, kan de kombineres med hverandre og deretter overføres til pulverform ved konvensjonelle prosesser, for eksempel ved spraytørking eller frysetørking.

Det er ved denne prosessen mulig å oppnå en kaffe som har klart forbedrede organoleptiske kvaliteter, spesielt på grunn av det faktum at ekstraksjonsvæsken fra det atmosfæriske trinnet er fri for forbindelser ekstrahert i trykktrinnet.

I fremgangsmåten i følge US-PS 3.790.689 underkastes ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet ikke splittet fordampning, mens ekstraktet fra trykktrinnet underkastes fordampning for å bringe tørrstoffinnholdet til rundt 50 %. De to ekstraktene blandes deretter for å danne et endelig ekstrakt som har et tørrstof f innhold på rundt 25 %. Det oppnådde ekstraktet konsentreres deretter ved fordampning før det overføres til pulverform. Under dette fordampningstrinnet tapes flyktige forbindelser som stammer fra ekstraktene fra det atmosfæriske trinnet og trykktrinnet. Dette er for-delaktig når det gjelder de flyktige forbindelsene fra trykktrinnet, som er kjent for å forårsake ubehagelige organoleptiske egenskaper i sluttproduktet. Derimot er dette tapet uheldig i tilfelle de flyktige forbindelsene i ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet som er ansvarlige for fordelaktige og organoleptiske egenskaper.

Forskjellige forsøk har vært gjort på å fremstille et endelig ekstrakt etter blanding som har et tørrstoffinnhold på, eller sågar overskridende, 30$, spesielt med tanke på å redusere mengden energi som kreves for det endelige fordampningstrinnet før frysetørking eller spraytørking for å bringe ekstraktet til et tørrstoffinnhold på rundt 40 vekt-# eller høyere,

Uheldigvis har alle disse forsøkene støtt på et problem som egentlig allerede var til stede i fremgangsmåten beskrevet i US-PS 3.790.689.

For å være i stand til å oppnå en endelig blanding som har den høyest mulig konsentrasjonen er det åpenbart nødvendig å underkaste hvert av de to ekstraktene som fremstilles en fordampningsbehandling.

Uheldigvis innbefatter dette to motstridende krav. For det første resulterer omfattende fordampning av ekstraktet fra trykktrinnet i blokkering av fordamperne på grunn av den spesielle sammensetningen av ekstraktet. Dette skyldes at når det er ønskelig å bringe dette ekstraktet til en konsentrasjon over 25 vekt-# opptrer uoppløselige forbindelser i store mengder - raskt økende med konsentrasjonen - slik at fordamperen blokkeres og prosessen blir ugjennomførlig i industriell målestokk.

For det andre kan denne begrensningen av fordampningen av ekstraktet fra trykktrinnet ikke kompenseres ved en økning i fordampningen av ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet. Grunnen til dette er at ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet ikke må underkastes omfattende fordampning på grunn av det tapet av aroma som dette ville innebære. I motsetning til de i ekstraktet fra trykktrinnet må aromastoffene i ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet bevares for enhver pris.

Det er av denne grunnen at prosessen med splittet ekstraksjon enda ikke har funnet noen virkelig industriell anvendelse.

Formålet med foreliggende oppfinnelse var følgelig å løse dette problemet.

Det er nå funnet at det, under visse betingelser, er mulig å fordampe ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet til en tørrstoffkonsentrasjon på 40 vekt-#, og bare fordampe ekstraktet fra trykktrinnet til en tørrstoffkonsentrasjon på rundt 20 vekt-#, slik at det oppnås en blanding som har en tørrstoffkonsentrasjon over 30 vekt-3&, og som deretter kan konsentreres ved fordampning og omdannes til pulverform ved en hvilken som helst kjent prosess.

Dette skyldes at de aromaholdige dampene produsert ved fordampning av ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet kan gjenvinnes og kondenseres, og kondensatet kan konsentreres ved en hvilken som helst kjent prosess, for eksempel ved kryokonsentrasjon eller ved omvendt osmose.

Det oppnådde konsentratet kan deretter gjeninnføres, for eksempel i det flytende ekstraktet like før det omdannes til pulverform. Det kan også bringes i kontakt med en olje som fikserer aromastoffene, og som deretter sprayes på kaffepul-veret ved en kjent prosess.

Følgelig vedrører foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av oppløselig ferdigkaffe i pulverform ved splitte-ekstraksjon av malt, brent kaffe i perkoleringsceller for å fremstille et første flytende ekstrakt fra det atmosfæriske trinnet, og et andre flytende ekstrakt fra trykktrinnet. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den innbefatter: fordampning av det første flytende ekstraktet til en tørrstoffkonsentrasjon på fra over- 35$ til under 50 vekt-#, kondensasjon og konsentrering av fordampningsdampen av det første flytende ekstraktet,

fordampning av det andre flytende ekstraktet til en tørr-stoffkonsentrasjon på fra 15$ til under 25$,

blanding av de to flytende ekstraktene,

konsentrering av blandingen av de to flytende ekstraktene ved fordampning for å bringe tørrstoffinnholdet til mer enn 40 vekt-#, og

gjeninnføring av de konsentrerte dampene av det første flytende ekstraktet i blandingen av de to flytende ekstraktene etter fordampning derav.

Andre trekk og fordeler vil fremgå av følgende beskrivelse i forbindelse med Fig. 1, som må betraktes utelukkende som et eksempel og som illustrerer et anlegg for utførelse av prosessen.

Som vist i Fig. 1 består et ekstraksjonsanlegg av flere, fortrinnsvis 6, perkoleringsceller som er fylt med malt, brent kaffe og som er forbundet med hverandre ved hjelp av et egnet rørsystem. Ekstraksjonsanlegget er oppdelt i en første gruppe celler som utgjør det atmosfæriske trinnet 1, og tilføres ekstraksjonsvæske gjennom et rør 11 og det flytende ekstraktet som er produsert fjernes gjennom et rør 12. Tilsvarende har trykktrinnet 2 et tilførselsrør 21 og et tømmerør 22.

En varmeinnretning 3 kan være tilveiebragt ved utløpet fra det atmosfæriske trinnet 1 for å oppvarme det flytende ekstraktet til en temperatur på 95 til 98°C. Det oppvarmede flytende ekstraktet kan deretter underkastes splitting med damp i en kolonne 4, for eksempel en platekolonne.

I denne splittefasen flyter det flytende ekstraktet nedover i motstrøm til en oppadgående strøm av damp. De flyktige forbindelsene oppfanges av dampen og gjenvinnes ved kondensasjon av dampen uten å undergå noen av de aggressive varmeeffektene som fremkommer ved de etterfølgende for-dampningsbehandlingene.

Det flytende ekstraktet passerer deretter inn i en fordamper 5 utstyrt med innretninger 6 for kondensasjon og konsentrering av de dannede dampene, for eksempel ved kryokonsentrasjon eller omvendt osmose.

Under dette fordampningstrinnet øker tørrstoffinnholdet av ekstraktet til mer enn 35 vekt-#. Det finnes i realiteten ingen reell grense på denne konsentrasjonen ved fordampning. Imidertid er det funnet at dersom tørrstoffinnholdet når 50 vekt-#, blir ekstraktet for viskøst til deretter lett å kunne dannes med ekstraktet fra trykktrinnet 2.

Tilsvarende trer det flytende ekstraktet, ved utløpet fra trykktrinnet 2, inn i en fordamper 7.

Under denne operasjonen bringes tørrstoffinnholdet av ekstraktet fra trykktrinnet 2 til 15-25 vekt-# og fortrinnsvis til rundt 20 vekt-5é.

De flytende ekstraktene fra fordamperne 5 og 7 blandes deretter i en blander 8, og den oppnådde blandingen gjenfor-dampes i en fordamper 9 for å bringe tørrstoffinnholdet til rundt 40-45 vekt-56. Det finnes i realiteten ingen reell grense for denne fordampningen som bestemmes av driftspara- metrene for anlegget for omdanning av ekstraktet til pulverform.

Tørrstoffinnholdet av ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet bringes fortrinnsvis til rundt 40 vekt-#. Det er i realiteten ikke noe behov for å underkaste det flytende ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet en fordampningsbehandling som vil bringe tørrstoffinnholdet til nærheten av tørrstoffinnholdet for den endelige blandingen som er nødvendig for omdanning av denne blandingen til pulverform. Siden nærmere bestemt det konsentrerte flytende ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet 1 fortynnes i det konsentrerte flytende ekstraktet fra trykktrinnet 2, er det foretrukket ikke å underkaste dette flytende ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet to for-dampningsbehandlinger som ville bringe dets tørrstoffinnhold under 40 vekt-#.

Selv om det ikke er mulig av årsakene omtalt ovenfor, å konsentrere ekstraktet fra trykktrinnet 2 ved fordampning til et tørrstof f innhold over 25 vekt-56, er det overraskende lett mulig å konsentrere blandingen av ekstrakter fra de atmosfæriske og trykktrinnene til mer enn 40 %. Selv om dette ikke er en endelig forklaring, synes det at dette skyldes de spesielle forbindelsene som er til stede i ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet som inhiberer dannelsen av uoppløselige komponenter fra forbindelsene som er til stede i ekstraktet fra trykktrinnet.

Det er ved utløpet av fordamperen 9 at det konsentrerte fordampningskondensatet fremstilt ved hjelp av innretningen 6 og dampsplittproduktet oppnådd i kolonnen 4 innføres i det endelige flytende ekstraktet før dette ekstraktet omdannes til pulverform i en enhet 10, for eksempel et frysetørke-anlegg eller et spraytørketårn.

Den følgende tabellen illustrerer anvendelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Under disse testene ble innvirkningen av forholdet R (vekt av ekstrakt pr. syklus/vekt av kaffe pr. celle) også kjent som "avtrekk", undersøkt for hvert av ekstraktene fremstilt ved det atmosfæriske trinnet og trykktrinnet. Tilsvarende ble tørrstoffinnholdet Tc for ekstraktene før og etter fordampning målt, såvel som tørrstoffinnholdet for den endelige blandingen før fordampning og etter fordampning, før dens omdanning til pulverform.

I denne tabellen betegnes ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet som EF og ekstraktet fra trykktrinnet som EC. Det fremgår klart at det ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er mulig å oppnå et endelig ekstrakt som har et tørrstoffinnhold over 40 vekt-#, oppnådd ved splitte-ekstraksjon hvori ekstraktet fra trykktrinnet konsentreres til et tørrstoffinnhold på bare rundt 20 vekt-$, mens ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet konsentreres til et tørrstoffinnhold på rundt 40 vekt-#, uten noen denaturering av ekstraktet fra det atmosfæriske trinnet, hvorfra de flyktige forbindelsene ble utvunnet før fordampningsbehand-lingene og gjeninnført deretter, mens de flyktige forbindelsene i ekstraktet fra trykktrinnet elimineres.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av oppløselig ferdigkaffe i pulverform ved splitt-ekstraksjon av malt, brent kaffe i perkoleringsceller for å fremstille et første flytende ekstrakt fra det atmosfæriske trinnet og et andre flytende ekstrakt fra trykktrinnet,karakterisertved at den innbefatter: - fordampning av det første flytende ekstraktet til en tørrstoffkonsentrasjon på fra over 35$ til under 50 vekt-#, - kondensasjon og konsentrering av fordampningsdampen av det første flytende ekstraktet, fordampning av det andre flytende ekstraktet til en tørr-stoffkonsentrasjon på fra 15$ til under 25$, blanding av de to flytende ekstraktene, konsentrering av blandingen av de to flytende ekstraktene ved fordampning for å bringe tørrstoffinnholdet til mer enn 40 vekt-#, og - gjeninnføring av de konsentrerte dampene av det første flytende ekstraktet i blandingen av de to flytende ekstraktene etter fordampning derav.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det første flytende ekstraktet, når det forlater det atmosfæriske trinnet og før konsentrasjon ved fordampning, underkastes spalting med damp, dampen som oppnås kondenseres og gjeninnføres i blandingen av de to flytende ekstraktene etter fordampning av denne blandingen.