DE4038525A1 - Verfahren zur herstellung eines geschmacksverbesserten loeslichen kaffees - Google Patents

Description

Nachteile vieler im Handel erhältlicher Instantkaffees sind unerwünschte prozeßbedingte Off-Flavour-Noten, die dem Kaffee eine malzige, maggiartige Aromanote verleihen. Dies unterscheidet ihn deutlich von einem Röstkaffeeaufguß und ist die Ursache der Akzeptanzminderung der meisten Instantkaffees beim Verbraucher.

Derartige Off-Flavour-Stoffe können sich beim Herstellungs­ prozeß des Instantkaffees bilden, wenn der zur Extraktion eingesetzte Röstkaffee zu lange unter erhöhten Temperatu­ ren im Perkolator verbleibt, wenn keine geeigneten Vorkeh­ rungen zur schonenden Abtrennung der Aromafraktion getrof­ fen werden und im Falle von nachgeschalteten Teilextrak­ tionsschritten, - der sogenannten Sekundär- und Tertiär­ extraktion - verschärfte Extraktionsbedingungen angewandt werden.

Es hat viele Versuche zur Reduktion oder Entfernung uner­ wünschter geschmacksbeeinträchtigender Off-Flavour-Stoffe gegeben. So beschreibt die EP-A-0 1 51 772 (Bonne und Schweinfuth) ein Verfahren, bei welchem die Off-Flavour- Stoffe des Sekundärextrakts an schwachbasische Ionenaus­ tauscher gebunden werden. Die EP-A-00 78 618 (Hamell, Zanno und Hickernell) schlägt die Adsorption an polymere Harze vor, um die rauhen, bitteren und metallischen Noten aus Instantkaffee zu extrahieren. In der US-A-45 44 567 (Gottesman) wird die Entfernung mit Kaffeeöl empfohlen und gemäß EP-A-01 59 754 (Morrison) soll man die Off- Flavour-Stoffe aus dem Sekundärextrakt des Instantkaffee­ prozesses auch mittels Wasserdampfdestillation herausholen können. Die 95%-ige Entfernung des Furfurals - angeblich ein Off-Flavour-Indikator - wurde als Beweis für die Effi­ zienz dieses Verfahrens genannt.

Nachteilig ist bei allen bekannten Verfahren, daß die ge­ schmackliche Qualität des auf diese Weise hergestellten löslichen Kaffees noch nicht zufriedenstellend ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffees zur Verfügung zu stellen, mit dem es gelingt, die in den wässrigen Extrakten zum Teil vorhan­ denen Off-Flavour-Substanzen noch wirksamer zu entfernen.

Es wurde gefunden, daß man dieses Ziel erreichen kann durch Einsatz einer Extraktion mittels überkritischer oder flüs­ siger Kohlensäure bei hohem Druck. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffees, welches daduch gekennzeichnet ist, daß man einen oder meh­ rere, bei der wässrigen Extraktion des Röstkaffees anfal­ lende Extrakte vollständig oder Teile von diesen zur Ent­ fernung von Off-Flavour-Substanzen bei Temperaturen von etwa 20 bis 120°C und einem Druck von etwa 60 bis 400 bar mit überkritischem oder flüssigem CO₂ extrahiert.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Her­ stellung von löslichem Kaffee, bei dem man Röstkaffee zur Abtrennung und Gewinnung von wertvollen Aromabestandteilen zunächst einer Wasserdampfstrippung und den verbliebenen Röstkaffee dann einer mindestens zweistufigen wässrigen Extraktion unterzieht, die gegebenenfalls eingeengten Extrakte vereinigt und mit den Aromabestandteilen versetzt und den erhaltenen Extrakt auf übliche Weise gefrier- oder sprühtrocknet, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den in der zweiten Extraktionsstufe erhaltenen Extrakt oder einen Teil davon und jeden in einer zusätzlichen Extraktionsstufe erhaltenen Extrakt zur Entfernung von Off-Flavour-Substanzen bei Temperaturen von etwa 20 bis 120°C und einem Druck von 60 bis 400 bar mit überkritischem oder flüssigem CO₂ extrahiert. Das Verfahren wird vorzugs­ weise bei einer Temperatur von 60 bis 90°C und einem Druck von 80 bis 160 bar durchgeführt.

Es ist bekannt, daß wässrige Kaffee-Extraktlösungen zur Entfernung von Coffein einer CO₂-Extraktion unterzogen werden können. So beschreibt die EP-A-00 10 637 (Margolis) ein Verfahren zur Entcoffeinierung einer wäßrigen Röst­ kaffeelösung mit überkritischer Kohlensäure von 450 bar bei 80°C, wobei die CO₂-Extraktion in einer gepackten Säu­ le erfolgt. Der gleiche Effekt wird in der US-A-43 41 804 (Prasad, Gottesman und Scarella) beschrieben, wobei die Entcoffeinierung des Flüssigextraktes in einem mit Sieb­ böden versehenen Extraktor erfolgt. Die EP-A-03 89 747 (Hubert) beschreibt die Fluidextraktion mit Kohlensäure zwecks Entcoffeinierung der wässrigen Röstkaffeelösung, wobei der wässrige Extrakt in die Trennsäule dem nach oben strömenden komprimierten CO₂ in verschiedener Höhe mittels Einspritzdüsen eingegeben wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher - sofern nicht die gleichzeitige Extraktion des Coffeins gewünscht wird - erst auf den bei einer zweiten Extraktionsstufe anfallen­ den Extrakt angewendet werden, da praktisch das gesamte Coffein in der ersten Extraktionsstufe in Lösung geht.

Es ist überraschend, daß man die Off-Flavour-Substanzen mit Hilfe flüssiger oder überkritischer Kohlensäure bei hohem Druck entfernen kann. Man war bisher der Ansicht, daß es sich bei den den Geschmack des löslichen Kaffees negativ beeinflussenden Stoffen um solche mittlerer Polari­ tät handelt, die mit Kohlensäure nur schwer zu extrahieren wären. Daß sie sich trotzdem durch Kohlensäure extrahieren lassen, deutet darauf hin, daß es sich um lipophile Sub­ stanzen handelt. Durch gaschromatographisch-massenspektro­ metrische Analysen konnte bestätigt werden, daß in der CO₂-Phase als Off-Flavour-Substanzen u. a. 2-Hydroxy-alkyl­ 2-cyclopenten-1-one anzutreffen sind, die stark gewürzähn­ liche Noten aufweisen.

Bei der Herstellung eines qualitativ hochwertigen löslichen Kaffees in wirtschaftlicher Ausbeute ist es notwendig, Kaf­ fe-Extrakte, die zur Erhöhung der Ausbeute gewonnen werden und demzufolge über einen längeren Zeitraum einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden, geschmacklich zu verbessern. Dies trifft insbesondere auf die Sekundär- und Tertiär­ extrakte zu. Wie bereits oben erwähnt, wurde im Stand der Technik versucht, die in diesen Extrakten enthaltenen Off- Flavour-Substanzen mit schwachbasischen Ionenaustauschern, Polymerenharz und dergleichen zu entfernen. Das Resultat war jedoch nicht zufriedenstellend. Mit dem erfindungsge­ mäßen Verfahren, d. h. durch eine Hochdruckextraktion des Sekundärextrakts oder eines Teils des Sekundärextraktes und jedes weiteren Extraktes mit flüssigem oder überkriti­ schem CO₂ können die Off-Flavour-Substanzen auf sehr wir­ kungsvolle Weise entfernt werden, und man erhält einen löslichen Kaffee mit nahezu Röstkaffeequalität.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gemahlener Röst­ kaffee vorzugsweise zunächst auf übliche Weise zur Abtren­ nung wesentlicher Aromabestandteile mit Wasserdampf ge­ strippt. Anschließend erfolgt dann eine erste und dann eine zweite Extraktion des verbliebenen Röstkaffees, die ebenfalls auf im Stand der Technik übliche Weise durchge­ führt werden können. Aromastrippung und wäßrige Extrak­ tionen können beispielsweise in der Weise durchgeführt werden, wie sie in der EP-A-00 97 466 und US-A-47 07 368 oder in der gleichzeitig eingereichten deutschen Patentan­ meldung P ....., Aktenzeichen JS-01 beschrieben sind, deren gesamte Offenbarung hier mitumfaßt sein soll.

Der bei der zweiten Extraktion, die gewöhnlich bei höheren Temperaturen durchgeführt wird als die erste Extraktion, erhaltene Extrakt, der Off-Flavour-Substanzen enthält, wird ganz oder teilweise der erfindungsgemäßen CO₂-Extrak­ tion unterzogen. Das gleiche erfolgt mit den in zusätzli­ chen Extraktionsstufen erhaltenen weiteren Extrakten. Die Extraktion wird in einer Extraktionskolonne im Gegenstrom durchgeführt. Hierzu wird die Off-Flavour-Substanzen-halti­ ge Kaffee-Extraktlösung im oberen Bereich der Kolonne ein­ gespeist und im unteren Kolonnenbereich entnommen. Flüssi­ ges oder überkritisches CO₂ als Extraktionsmittel wird am unteren Ende der Kolonne eingespeist. Die Off-Flavour- Substanzen lösen sich in der fluiden Phase und werden am oberen Säulenende mit der Kohlensäure ausgetragen. Geeigne­ te CO₂-Extraktionsanlagen sind beispielsweise in der DE-A-29 05 078 beschrieben, deren gesamte Offenbarung hier mitumfaßt sein soll.

Durch geeignete Einbauten (Sulzer Packung) wird ein inten­ siver Austausch zwischen dem Extraktionsmittel CO₂ und dem Extrakt erreicht, so daß die am unteren Kolonnenende austretende Kaffee-Extraktlösung von Off-Flavour-Substanzen frei ist. Diese Lösung kann dann in bekannter Weise mit anderen Teilfraktionen aus dem Instantprozeß zu Trocken­ pulver verarbeitet werden.

Das Abscheiden der Off-Flavour-Substanzen aus dem CO₂ kann durch Druckabsenkung auf 20 bis 200 bar in einem dafür angelegten Abscheider oder durch Adsorption an geeigneten Adsorbentien, wie z. B. Ionenaustauscher, Aktivkohle oder Molekularsieben, erfolgen.

Der Prozeß der Extraktion der Off-Flavour-Substanzen aus der Kaffee-Extraktlösung und der Regeneration des CO₂ er­ folgt im Kreislauf. Mittels einer Pumpe wird die mit den Off-Flavour-Substanzen beladene Kohlensäure über eine Aktiv­ kohlesäule oder eine andere geeignete Säule, wie z. B. eine Molekularsiebsäule oder eine Ionenaustauschersäule, zur Entfernung der Off-Flavour-Substanzen geführt. Das regene­ rierte CO₂ kann anschließend wieder zur Extraktion von Off-Flavour-Substanzen aus Kaffee-Extraktlösungen einge­ setzt werden.

Durch diese Behandlung werden 1 bis 15% IC-typische, uner­ wünschte Kaffeeinhaltsstoffe, bezogen auf die eingesetzte Extraktmenge, extrahiert und verworfen. Nach dieser Behand­ lung ist das erhaltene Raffinat fast vollständig von den Off-Flavour-Substanzen befreit.

Beispiel

32 l Sekundärextrakt mit einer Feststoffkonzentration von 5%, der in üblicher Weise in der zweiten Stufe einer zwei­ stufigen Extraktion gewonnen worden war, wurde in einer CO₂-Druckextraktionskolonne (Packung Sulzer 13 BX) mit einem Durchmesser von d = 300 mm und einem Längen/Durchmes­ ser-Verhältnis von 20 : 1 im Gegenstrom mit CO₂ als Extrak­ tionsmittel bei einer Temperatur von 70°C und einem Druck von 120 bar während eines Zeitraumes von 30 bis 40 min extrahiert.

Das Abscheiden der Off-Flavour-Substanzen aus dem CO₂ er­ folgte durch Druckabsenkung auf 50 bar. Der Anteil der extrahierten Stoffe, bezogen auf die eingesetzte Extrakt­ menge, betrug 5%.

Der so behandelte Extrakt wurde auf übliche Weise in einem mehrstufigen Eindampfer auf 48% Feststoffkonzentration eingeengt und auf 8°C gekühlt.

Anschließend wurde der behandelte Sekundärextrakt zusammen mit dem Primärextrakt und den gewonnenen Aromen auf übliche Weise durch Gefrier- oder Sprühtrocknung zu löslichem Kaf­ feepulver weiterverarbeitet.

IC-typische, unerwünschte Geschmacksnoten waren nicht mehr feststellbar.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffees, dadurch gekennzeichnet, daß man einen oder mehrere, bei der wäßrigen Extraktion von Röstkaffee anfallen­ de Extrakte vollständig oder Teile von diesen zur Ent­ fernung von Off-Flavour-Substanzen bei einer Temperatur von etwa 20 bis 120°C und einem Druck von etwa 60 bis 400 bar mit überkritischem oder flüssigem CO₂ extrahiert.

2. Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee, bei dem man Röstkaffee zur Abtrennung und Gewinnung von wertvollen Aromabestandteilen zunächst mit Wasserdampf behandelt, den verbliebenen Röstkaffee dann einer min­ destens zweistufigen wässrigen Extraktion unterzieht, die gegebenenfalls eingeengten Extrakte vereinigt und mit den Aromen versetzt und den erhaltenen Extrakt auf übliche Weise gefrier- oder sprühtrocknet, dadurch gekennzeichnet, daß man den in der zweiten Extraktionsstufe erhaltenen Extrakt oder einen Teil davon und jeden in einer zusätzlichen Extraktionsstufe erhaltenen Extrakt zur Entfernung von Off-Flavour- Substanzen bei Temperaturen von etwa 20 bis 120°C und einem Druck von etwa 60 bis 400 bar mit überkritischem oder flüssigem CO₂ extrahiert.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die CO₂-Extraktion bei einer Tempera­ tur von 60 bis 90°C durchführt.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die CO₂-Extraktion bei einem Druck von 80 bis 160 bar durchführt.