DE69102956T2 - Verfahren zur Verbesserung von sekundären Kaffeeextrakten bei der Herstellung von löslichem Kaffee. - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung von sekundären Kaffeeextrakten bei der Herstellung von löslichem Kaffee.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Geschmacks von Kaffee-Extrakten, die durch einen zweiten Extraktionsschritt gewonnen werden, sogenannten sekundären Kaffee-Extrakten, insbesondere zur Herstellung von löslichem Kaffee, d.h. von Instantkaffee.
- Bei der Herstellung von Kaffee-Extrakten wird zunächst unter milden Temperatur- und Druckverhältnissen ein Primärextrakt aus Röstkaffee gewonnen. Dieser Primärextrakt ist normalerweise qualitativ hochwertig und erreicht nahezu die Qualität von in Haushalten gebräuchlichen Instantkaffee-Aufgüssen. Diese Primärextraktion kann beispielsweise in einer Kaffeemaschine mit heißem Wasser durchgeführt werden.
- Der Primärextraktionsschritt erzielt einen Ertrag von nur 20 bis 30 % und es ist daher offensichtlich diesen Ertrag durch einen zweiten Extraktionsschritt zu steigern. Diese zusätzliche Extraktion wird unter rigoroseren Temperatur- und Druckbedingungen durchgeführt (EP-A-151 772). Der resultierende Sekundärextrakt hat jedoch einen hohen Säuregehalt, der als geschmacklich unangenehm empfunden wird. Außerdem besitzt der besagte Extrakt unangenehme Geschmacksnoten, die oft als "hydrolytisch" bezeichnet werden. Diese unangenehmen Geschmacksnoten verschlechtern die Qualität des Endproduktes und steuern zum typischen Geschmack löslichen Kaffees bei, der sich von normaslen Röstkaffee-Aufgüssen unterscheidet.
- Es sind folglich eine Anzahl von Verfahren zur Behandlung des sekundären Kaffee-Extraktes vorgeschlagen worden. Die EP-A-78 121 beispielsweise offenbart die Entfernung unerwünschter Substanzen aus dem sekundären Kaffee-Extrakt durch eine flüssig/flussig-Extraktion mit Pflanzenöl. Die EP-A- 78 618 schlägt vor den Sekundärextrakt mit festen organischen Polymeren zu behandeln und die DE-A-34 00 768 schlägt vor, sie mit schwach-alkalischen Ionenaustauschern zu behandeln.
- Die DE-A-23 37 201 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Röstkaffee und Kaffee-Extrakt mit einem geringen Anteil an störenden Röstkomponenten. Unerwunschte Reizstoffe1 und nicht etwa die wesentlichen Geschmacksstoffe, werden aus dem Röstkaffee entfernt. Es wird vorgeschlagen, den Röstkaffee mit einem organischen Lösungsmittel zu behandeln, in dem alle Inhaltsstoffe des Kaffees aufgelöst werden. Anschließend werden die Inhaltsstoffe durch Destillation in einem Vakuum vom Lösungsmittel getrennt und die Aromastoffe mittels Molekularsiebung von den Reizstoffen befreit. Die eingesetzten Molekularsiebe haben einen Porendurchmesser von 25 Ängström.
- Die DD-A-268 151 betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung des Aromas gemahlenen Kaffees, das zu einem Röstkaffee mit verbesserten organoleptischen Eigenschaften und einer höheren Speicherstabilität führen soll. Es wird vorgeschlagen den gemahlenen Röstkaffee mit Adsorptionsmitteln, wie z.B. fein- oder grobporigem Kieselgel und synthetischen und natürlichen Zeolith zu behandeln.
- Die EP-A-13 451 offenbart ein Verfahren zur Entfernung des Koffeins aus wäßrigen Lösungen aus grünen oder gerösteten Kaffeebohnen mittels bestimmter kristalliner Zeolith Molekularsiebe vom Y-Typ, nämlich des UHP-Y, das eine hohe Selektivität für Koffein besitzt.
- Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Behandlung von sekundären Röstkaffee-Extrakten bereitzustellen, daß geeignet ist, den Geschmack des Sekundärextraktes wesentlich zu verbessern, ohne den Gehalt an gelösten, geschmacksverbessernden Substanzen des Extraktes zu vermindern.
- Diese Ziel wird durch die Behandlung des Sekundärextraktes mit alkalischen Molekularsieben erreicht.
- Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein alkalisches Molekularsieb mit einer Porengröße von etwa 0,3 bis 1 nm verwendet, um den Gehalt schwebenden Materials, d.h. den Gehalt von ungelösten und feinen, schwebenden Teilchen im Getränk zu vermindern. Die Molekularsiebe Merck Art.Nr. 5703, 5704, 5705, Fluka Art.-Nr. 69831, 69834, 3569844, 69848 und/oder 69855 sind für diesen Zweck besonders geeignet. Die Behandlung zur Beseitigung der Geschmacksfehler kann auf besonders vorteilhafte Weise durchgeführt werden, indem der sekundäre Kaffee-Extrakt über das sich in einer Kolonne befindliche Molekularsieb zirkuliert wird oder indem er direkt durch eine Kolonne mit einem Molekularsieb fließt, wobei die Verweilzeit durch die fließgeschwindigkeit oder die Länge der Kolonne bestimmt wird. Die Veränderung des pH-Wertes im Sekundärextrakt kann durch die Zirkulationszeit reguliert werden. Andererseits kann der entsprechende, während cier Behandlung ermittelte pH-Wert als Steuervariable für die Behandlungsdauer oder als Stellvariable für eine bestimmte Geschmacksnote betrachtet werden.
- Die Ergebnisse der Behandlung sind besonders vorteilhaft, wenn das Molekularsieb-Material vor der tatsächlichen Behandlung über einer Was serdampfphase vorbehandelt wird bis es einen Wasserabsorptionsgrad von 7 bis 30 % erreicht. Zur Regenerierung wird das Molekularsieb-Material mit einer verdünnten wäßrigen Natriumhydroxidlösung oder Kaliumhydroxidlösung in einer Konzentration von etwa 1 bis 5 % ausgewaschen und anschließend mit entmineralisiertem Wasser gespült bis das Spülwasser einen pH-Wert von etwa 9 erreicht hat. Das Verhältnis Molekularsieb/sekundärer Kaffee-Extrakt kann von etwa 1:30 bis 1:5 variieren. Besonders gute Ergebnisse werden mit einem Verhältnis zwischen 1:8 und 1:12 erreicht.
- Der aus der Behandlung des sekundären Kaffee- Extraktes mit dem Ionenaustauscher resultierende Extrakt unterscheidet sich von dem aus der Behandlung mit dem Molekularsieb resultierenden sekundären Kaffee-Extrakt dadurch, daß bei der letzteren Behandlung selektiv kleine organische Moleküle entfernt werden, während bei einer Ionenaustauscher-Behandlung unspezifische Absorption stattfindet. Anders als bei der Ionenaustauscher-Behandlung gehen bei der Molekularsieb-Behandlung keine Festteile verloren.
- Das in der Erfindung offenbarte Verfahren erreicht sowohl eine wesentliche Geschmacksverbesserung des Sekundärextraktes, als auch des durch Mischen des Primärextraktes mit dem Sekundärextrakt erzielten Endproduktes. Diese Verbesserung wurde durch Kaffee-Experten getestet und bestätigt und kann auch analytisch gemessen werden, und zwar durch eine Verminderung des furalgehaltes als Geschmacksfehler-Indikator in Instantkaffees. Die Behandlungsdauer variiert lediglich zwischen 5 und 20 Minuten und es findet kein oder nur ein geringfügiger Verlust an Feststoffen statt. Da jedoch andererseits eine wesentliche Verminderung des Gehaltes an Schwebeteilchen erzielt wird, d.h. eine verbesserte Lösbarkeit des Produktes, könnten auch positive Auswirkungen auf den Geschmackssinn beim konsumieren des Getränkes auftreten.
- Das Flußdiagramm beschreibt die vorliegende Erfindung gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispieles.
- Vor der Molekularsieb-Behandlung wurde das Material mit saurem Kaffee-Extrakt oder verdünnter Essigsäure mit einem pH-Wert von etwa 4.5 behandelt, um das bewegliche Aluminium auszuwaschen. Anschließend wurde das Material mit Na0H in einer Konzentration von 5% gewaschen und dann mit entmineral isiertem Wasser gespült bis das Spülwasser einen pH-Wert von etwa 9 erreicht hatte. Das Molekularsieb-Material befindet sich in einer Kolonne, die mit einer Kühl- oder Heizwand versehen ist. Das noch warme Sekundärextrakt wird aus einem Speichertank in einen Mischtank, der ein Rührwerk enthält, gepumpt und von dort in die auf 50 bis 70ºC erhitzte Kolonne geleitet. Nachdem der 35gewünschte pH-Wert erreicht ist, wird der behandelte sekundäre Kaffee-Extrakt in den Aufnahmetank weitergeleitet und dann in der üblichen Weise zu Instantkaffee verarbeitet.
- Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher illustrieren und das durch die Erfindung gelehrte Verfahren im Labormaßstab und im industriellen Maßstab beschreiben.
- Das Molekularsieb-Material Merck Art.-Nr. 5703 wurde in einem mit 300 ml Wasser gefüllten Exikator angepaßt, bis es einen Wassergehalt von 7,4 % aufwies. 25 g dieses Materials wurden in eine mit einer Heizwand ausgestattete Glaskolonne gefüllt. Eine zweite heizbare Kolon.ne diente als Puffer und Speichergefäß. 200 ml des Sekundärextraktes mit einem gravimetrisch ermittelten Festteilchenanteil von 2,75 % und einem pH-Wert von 4,38 wurde mit einem Durchflußverdichter etwa 9,5 Minuten über das Molekularsieb-Material gepumpt. Während dieses Vorgangs hatte die Heizwand eine Temperatur von 70ºC. Am Ende des Tests war der pH-Wert auf 5,68 angestiegen und es konnte kein Verlust an Feststoffen festgestellt werden. Die Menge titrierbarer Säure (bis 8 pH) war von etwa 80 mmol auf etwa 27 mmol, bezogen auf 100 g Feststoffe, gesunken. Die Bildung von Niederschlägen nach der Absenkzeit von 20 Stunden bei einer Temperatur von 20ºC war ebenfalls um etwa 25 % gesunken.
- In einem organoleptischen Test wurde der Sekundärextrakt in einem Verhältnis von 1:1 mit Primärextrakt vermischt und konsumiert. Ein Roh-Sekundärextrakt, der nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt worden war, wurde auf die gleiche Weise getestet. Kaffee-Experten bevorzugten eindeutig die Mischung mit dem behandelten Sekundärextrakt.
- 1,4 kg Molekularsieb-Material 10 A, Merck Art.-Nr. 5703 wurde in der oben beschriebenen Art und Weise vorbehandelt, bis es einen Wassergehalt von 11,8 % erreicht hatte. Wiederum wurde das Material in eine Kolonne der oben beschriebenen Art eingefüllt und 16 kg des sekundären Kaffee-Extraktes mit einem Feststoffgehalt von etwa 2,6 % wurden zyklisch durch die mit dem Molekularsieb gefüllte Kolonne mit einer Fließgeschwindigkeit von 2,3 l/min gepumpt. Nach einer durchschnittlichen Kontaktzeit von 16 Minuten wurde der Extrakt aus dem Zyklus herausgepumpt und nachdem Proben genommen waren wurde besagter Extrakt zusammen mit dem Primärextrakt zu löslichem Kaffe verarbeitet.
- Gravimetrisch konnte kein Verlust an Feststoffen festgestellt werden. Der pH-Wert steigerte sich auf 205,8 und die titrierbare Säuremenge sank von ungefähr 71 mmol auf etwa 23 mmol bezogen auf 100 g Feststoff in einer Titration bis zu pH 8. Ein nach dem herkömmlichen Verfahren zubereitetes Produkt wurde ebenfalls getestet und die Ergebnisse dieser Tests wurden in der folgenden Tabelle zusammengestellt. keine Behandlung Molekularsieb-Behandlung Wassergehalt (%) Koffein (%) titrierbare (mmol)* Säure Acetat (% Säure) formiat (% Säure) fural (ppm) Sulphatasche (% in trockener Substanz) * in einer Titration bis zu pH 9
- Die beiden Endprodukte wurden von Kaffee-Experten getestet mit dem überraschend eindeutigen Ergebnis, daß der behandelte Sekundärextrakt eindeutig überlegen war und als milder und sehr neutral empfunden wurde.
Claims (8)
1. Verfahren zur Verbesserung des Geschmacks von
Kaffee-Extrakten, sogenannten sekundären Kaffee-
Extrakten, die durch einen zweiten Extraktionsschritt
gewonnen werden, indem unerwünschte Substanzen nach
Maßgabe ihrer Größe vom besagten sekundären Kaffee-
Extrakt getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sekundärextrakt mit alkalischen Molekularsieben
behandelt wird um die besagten unerwünschten
Substanzen zu entfernen, und daß Molekularsiebe mit
einer Porengröße von etwa 0,3 bis 1,0 nm verwendet
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, daß die Molekularsiebe über einer
Wasserdampfphase vorbehandelt werden, bis sie eine
Wasseradsorption von etwa 7 bis 30 % erreicht haben.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärextrakt
wiederholt über das in einer Kolonne vorhandene
Molekularsieb zirkuliert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Extrakt durch eine
mit dem Molekularsieb gefüllte Kolonne fließt und die
Verweilzeit durch die Länge der Kolonne und/oder die
fließgeschwindigkeit geregelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Veränderung des pH-Wertes durch die Zirkulationszeit
reguliert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Veränderung
des pH-Wertes durch das Mengenverhältnis von
Molekularsieb und Sekundärextrakt reguliert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Mengenverhältnis von Molekularsieb und sekundärem
Kaffee-Extrakt auf 1:5 bis 1:30 reguliert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Mengenverhältnis von Molekularsieb und sekundärem Kaffee-
Extrakt auf 1:8 bis 1:12 reguliert wird.
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