SE505114C2

SE505114C2 - Method for continuous production of coffee extracts

Info

Publication number: SE505114C2
Application number: SE9503816A
Authority: SE
Inventors: Goeran Leufstedt
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-06-30
Also published as: CO4750768A1; SE9503816D0; SE9503816L; WO1997016073A1

Abstract

The disclosure relates to a method of producing a high-quality coffee extract. The roasted coffee beans are positively fed into water and are ground in a colloid mill (10) during simultaneous mixing to form a coffee suspension. The coffee suspension is extracted in at least one decanter centrifuge (21) to form a liquid coffee extract of high quality. The coffee concentrate possibly passes through a filter (28) before being cooled in, for example, a plate heat exchanger (29). The system for carrying the method into effect is a closed system (32) from the infeed of the coffee beans into water, and until the finished coffee extract has been cooled.

Description

15 20 25 30 35 IV 505 114 Det är därför önskvärt att kunna tillverka ett kaffeextrakt som har bibehållit de flesta av de aromämnen som finns i kaffebönorna och som utvecklas under rostningen. 15 50 25 30 35 IV 505 114 It is therefore desirable to be able to produce a coffee extract which has retained most of the flavorings present in the coffee beans and which develops during roasting.

Huvudsyftet är att åstadkomma ett högkvalitativt kaffeextrakt, som dock inte utesluter en god kvantitativ avkastning av den färdiga produkten.The main purpose is to achieve a high-quality coffee extract, which, however, does not exclude a good quantitative return on the finished product.

Detta och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att metoden av den inledningsvis beskrivna typen, getts kännetecknen av att de rostade kaffebönorna tvångsmatas in i vatten, varefter de males till en kaffesuspension, vilken matas in i, åtminstone en extraheringsanordning för kontinuerlig extraktion, samt att kaffesuspensionen och kaffeextraktet behandlas i ett slutet system tills det att det färdiga extraktet är kylt.This and other objects have been achieved according to the invention by the method of the type initially described, being given the characteristics that the roasted coffee beans are forcibly fed into water, after which they are ground into a coffee suspension, which is fed into at least one extraction device for continuous extraction, and the coffee suspension and the coffee extract are treated in a closed system until the finished extract is cooled.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen har vidare getts de av underkraven framgående kännetecknen.Preferred embodiments of the invention have further been given the features set forth in the subclaims.

En föredragen form av uppfinningen kommer nu närmare att beskrivas, med hänvisning till bifogade ritningar av vilka: Fig. 1 visar ett funktionsdiagram över metoden enligt uppfinningen Fig. 2 visar en del av funktionsdiagrammet Fig. 3. visar principen för en kolloidkvarn Fig. 4. visar principen för en dekantercentrifug I Fig. 1 visas i ett funktionsdiagram de olika komponenterna och processtegen som inkluderas i metoden enligt uppfinningen. De rostade kaffebönorna mellanlagras i en bufferttank 1, alternativt matas direkt fràn rostningen till extraktionsprocessen. För att bibehålla en god kvalitet redan frän början bör de färdigrostade kaffebönorna lagras så kort tid som möjligt och de bör således processas samma dag som rostningen sker.A preferred form of the invention will now be described in more detail, with reference to the accompanying drawings, of which: Fig. 1 shows a functional diagram of the method according to the invention. Fig. 2 shows a part of the functional diagram Fig. 3 shows the principle of a colloid mill Fig. 4. shows the principle of a decanter centrifuge Fig. 1 shows in a functional diagram the various components and process steps included in the method according to the invention. The roasted coffee beans are temporarily stored in a buffer tank 1, or alternatively fed directly from the roasting to the extraction process. In order to maintain a good quality from the outset, the ready-roasted coffee beans should be stored for as short a time as possible and should therefore be processed on the same day as the roasting takes place.

En enkel princip av matning från bufferttanken 1 visas i Fig. 1, där ett utmatningsrör 2 från tanken 1 mynnar i en behållare ellertratt 3. Då tratten 3 är fylld till önskad nivå stoppar bönorna i utmatningsröret 3, tills dess nivån i tratten 3 sjunker igen. Tratten 3 kan vara sluten för att minska exponeringen av kaffebönorna till den omgivande luften.A simple principle of feeding from the buffer tank 1 is shown in Fig. 1, where a discharge pipe 2 from the tank 1 opens into a container or funnel 3. When the funnel 3 is filled to the desired level, the beans stop in the discharge pipe 3 until the level in the funnel 3 drops again. . The funnel 3 may be closed to reduce the exposure of the coffee beans to the ambient air.

Tratten 3 mynnar i ett rör 4, i vilket är anordnat en skruv 5, med en elmotor 6.The funnel 3 opens into a tube 4, in which a screw 5 is arranged, with an electric motor 6.

Eftersom de rostade kaffebönorna är så lätta att de flyter i vatten, måste bönorna tvångsmatas medelst skruven 5. Genom att variera mängden kaffebönor, som doseras in, kan man erhålla kaffeextrakt med varierad koncentration.Since the roasted coffee beans are so light that they float in water, the beans must be force-fed by means of screw 5. By varying the amount of coffee beans that are dosed in, one can obtain coffee extracts with varied concentration.

Vatten av 10-10006, företrädesvis ca 75°C, föres in i ett kärl 7 med en nivåmätare 8, vilken reglerar att systemet hela tiden har erforderlig mängd vatten.Water of 10-10006, preferably about 75 ° C, is introduced into a vessel 7 with a level gauge 8, which regulates that the system always has the required amount of water.

Genom att systemet hela tiden ärfyllt med vatten hindras luften från att få tillträde, vilket minimerar oxidationen av kaffets aromämnen samtidigt som flyktiga ämnen förhindras att avgå. vattnets temperatur, ca 7506, är vald så att vattnet skall kunna dra 10 15 20 25 30 35 3 505 114 ut de flesta arom- och smakämnena ur de malda kaffebönorna, utan negativ påverkan av dessa ämnen. Kärlet 7 har öppen kommunikation med röret 9, till vilket röret 4 också mynnar. Genom den öppna kommunikationen mellan rören 9 och 4, kommer kärlet 7 och röret 4 att fungera såsom kommunicerande kärl, så att vätskenivån i kärlet 7 och vätskenivån i röret 4 kommer att ligga på samma nivå. Röret 9 bildar också inlopp till en kolloidkvarn 10.Because the system is constantly filled with water, the air is prevented from gaining access, which minimizes the oxidation of the coffee's aromas while volatile substances are prevented from escaping. the temperature of the water, approx. 7506, is chosen so that the water can extract most of the aromas and flavors from the ground coffee beans, without adversely affecting these substances. The vessel 7 has open communication with the tube 9, to which the tube 4 also opens. Through the open communication between the tubes 9 and 4, the vessel 7 and the tube 4 will function as communicating vessels, so that the liquid level in the vessel 7 and the liquid level in the tube 4 will be at the same level. The tube 9 also forms an inlet to a colloid mill 10.

Kolloidkvarnen 10 är av konventionell typ, vilkens arbetsprincip visas i Fig. 3.The colloid mill 10 is of conventional type, the working principle of which is shown in Fig. 3.

Kolloidkvarnen 10 beståri princip av en stator 11 och en rotor 12. Flotorn bringas att rotera med hjälp av en elmotor 13. l mellanrummet 14 mellan stator 11 och rotor 12 finns två landade ytor 15, 16 av vilken den ena 16, roterar med hög hastighet. De med vatten blandande kaffebönorna utsättes i kvarnen 10 för höga skjuv- och friktionskrafter, men också en stark turbulens som bidrar till att kaffebönorna finmales och blandas» till en homogen kaffesuspension. Kvarnens 10 malningsgrad justeras genomaxiell förskjutning av statorn 11 eller rotorn 12.The colloid mill 10 basically consists of a stator 11 and a rotor 12. The float is caused to rotate by means of an electric motor 13. In the space 14 between the stator 11 and the rotor 12 there are two landed surfaces 15, 16 of which one 16 rotates at high speed . The coffee beans mixing with water are exposed in the mill 10 to high shear and frictional forces, but also a strong turbulence which contributes to the coffee beans being finely ground and mixed into a homogeneous coffee suspension. The degree of grinding of the mill 10 is adjusted by axial displacement of the stator 11 or the rotor 12.

Genom att kaffebönorna under hela malningsprocessen omgives av vatten, kommer detta vatten att verka som ett kylmedium under malningen så att det finmalda kaffet med sin stora exponeringsyta kyles ner omedelbart, vilket minskar avgången och påverkan av de flyktiga aromämnena.Because the coffee beans are surrounded by water throughout the grinding process, this water will act as a cooling medium during grinding so that the finely ground coffee with its large exposure area cools down immediately, which reduces the release and impact of the volatile aromas.

Den blandade kaffesuspensionen lämnar kvarnen 10 genom utloppet 17.The mixed coffee suspension leaves the mill 10 through the outlet 17.

Utloppsröret 17 har öppen kommunikation med röret 9. Kolloidkvarnen 10 har en så stor pumpverkan, att det erfordras ett arrangemang såsom visas i Fig. 1 och 2, där rören 4, 9 och 17 samt kvarnen 10, tillsammans bildar en cirkulationskrets 18 av typen "feed-bleed".The outlet pipe 17 has open communication with the pipe 9. The colloid mill 10 has such a large pumping action that an arrangement is required as shown in Figs. 1 and 2, where the pipes 4, 9 and 17 and the mill 10 together form a circulation circuit 18 of the type " feed-bleed ".

En kapacitetsbestämmande pump 19, av typen kugghjuls- eller excenterskruv- pump, transporterar vidare en viss mängd kaffesuspension genom rörledningen 20. Övrig mängd kaffesuspension cirkuleras i cirkulationskretsen 18. Röret 20 ger en viss hålltid och bildar inlopp till en kontinuerlig extraheringsanordning, vilken i den föredragna utföringsformen, utgöres av en dekantercentrifug 21.A capacity determining pump 19, of the gear or eccentric screw pump type, further transports a certain amount of coffee suspension through the pipeline 20. The other amount of coffee suspension is circulated in the circulation circuit 18. The tube 20 provides a certain holding time and forms an inlet to a continuous extraction device, which in the preferred embodiment, consists of a decanter centrifuge 21.

Funktionen hos en dekantercentrifug 21 visas i Fig. 4. l en dels konisk, dels cylindrisk rotor 22 finns anordnat en skruvtransportör 23. Skruvtransportören 23 roterar i samma riktning som rotorn 22, men med i regel lägre hastighet. Produkten, i detta fall kaffesuspensionen, matas in i rotor 22 via inloppet 20. Det vätskeblandade produkten, kaffesuspensionen tvingas att sedimentera i rotorn 22, så att det fasta materialet ansamlas i rotorns 22 konisk ände 24, där det fasta materialet lämnar dekanter- centrifugen genom utloppet 25. Vätskan avskiljs under tryck medelst skalskivor 26 och lämnar centrifugen 21 via utloppsledningen 27. 10 15 20 25 sus 114 'f Extraktionen av kaffe i en dekantercentrifug 21 är helt kontinuerlig. Processen kan utföras i en Centrifug 21 som, med speciella anordningar kan göras i det närmaste tillsluten, för att förhindra tillträde av luft och förlust av aromämnen. Uppehàllstiden i processen är vidare mycket begränsad och kaffeextraktet kommer således att processas på kortast möjliga tid. Det flytande kaffeextraktet som lämnar centrifugen 21 via rörledningen 27 är ett mycket högkvalitativt kaffeextrakt som i minsta möjligaste mån utsatts för värme eller luft som kan förflyktiga och oxidera aromämnena.The function of a decanter centrifuge 21 is shown in Fig. 4. In a partly conical and partly cylindrical rotor 22 a screw conveyor 23 is arranged. The screw conveyor 23 rotates in the same direction as the rotor 22, but at a generally lower speed. The product, in this case the coffee suspension, is fed into the rotor 22 via the inlet 20. The liquid-mixed product, the coffee suspension, is forced to settle in the rotor 22, so that the solid material accumulates in the conical end 24 of the rotor 22, where the solid material leaves the decanter centrifuge through the outlet 25. The liquid is separated under pressure by means of shell discs 26 and leaves the centrifuge 21 via the outlet line 27. '114 114 f The extraction of coffee in a decanter centrifuge 21 is completely continuous. The process can be carried out in a Centrifuge 21 which, with special devices, can be made almost closed, to prevent access of air and loss of flavorings. The residence time in the process is furthermore very limited and the coffee extract will thus be processed in the shortest possible time. The liquid coffee extract which leaves the centrifuge 21 via the pipeline 27 is a very high quality coffee extract which has been exposed as little as possible to heat or air which can volatilize and oxidize the flavors.

Det färdiga kaffeextraktet transporteras vidare, eventuellt via ett filter 28 av konventionell typ, alternativt en centrifug. Beroende på önskad kaffetyp, med olika mängd suspenderat material, kan alternativt det färdiga kaffeextraktet ledas direkt till en kylare 29, medelst en konventionell centrifugalpump 30. För t.ex. tillverkning av kaffeextrakt till typ expresso erfordras inget filter 28, medan ett sådant kan vara önskvärt vid tillverkning av extrakt för mera klara, bryggda kaffetyper.The finished coffee extract is transported further, possibly via a filter 28 of conventional type, or alternatively a centrifuge. Depending on the desired type of coffee, with different amounts of suspended material, alternatively the finished coffee extract can be led directly to a cooler 29, by means of a conventional centrifugal pump 30. For e.g. For the manufacture of coffee extracts for the expresso type, no filter 28 is required, while such a filter may be desirable in the manufacture of extracts for clearer, brewed types of coffee.

Kylaren 29 kan som i Fig. 1 utgöras av en plattvärmeväxlare med kallvatten som kylmedium. l plattvärmeväxlaren tvingas kaffeextraktet cirkulera mellan plattorna och på motstående sida plattorna cirkuleras kallvatten så att man erhåller en kontinuerlig kylprocess.The cooler 29 can, as in Fig. 1, consist of a plate heat exchanger with cold water as cooling medium. In the plate heat exchanger, the coffee extract is forced to circulate between the plates and on the opposite side of the plates, cold water is circulated so as to obtain a continuous cooling process.

Det kylda färdiga kaffeextraktet transporteras vidare till någon form av lagrings- eller bufferttank 31. Det nu kylda extraktet är inte lika känsligt för inverkan av luft och frånvaron av värme gör att aromämnena inte så lätt förflyktigas. Det färdiga extraktet kan nu, eventuellt efter viss hållbarhetsökande värmebehandling, förpackas antingen i stora aseptiska behållare för vidare transport till förpackning i konsumentförpackningar, eller, efter formulering, d.v.s. spädning och tillsats av ingredienter såsom socker, mjölk eller smakämnen, förpackas direkt i dylika konsumentförpackningar.The cooled finished coffee extract is transported further to some form of storage or buffer tank 31. The now cooled extract is not as sensitive to the action of air and the absence of heat means that the flavors are not so easily volatilized. The finished extract can now, possibly after some durability-increasing heat treatment, be packaged either in large aseptic containers for further transport to packaging in consumer packaging, or, after formulation, i.e. dilution and addition of ingredients such as sugar, milk or flavorings, are packaged directly in such consumer packaging.

Det kaffeextrakt som är resultatet efter den ovan beskrivna metoden håller en hög kvalitativ klass genom att hela utvinningen av kaffetextraktet skett i ett slutet system 32. Det slutna systemet 32, där lufttillförseln och aromförlusterna reduceras till ett minimum, omfattar hela den ovan beskrivna processen, från inmatningen av rostade kaffebönor i hetvatten tills det att det färdiga kaffeextraktet är färdigkylt.The coffee extract resulting from the method described above maintains a high qualitative class in that the entire extraction of the coffee extract took place in a closed system 32. The closed system 32, where the air supply and aroma losses are reduced to a minimum, comprises the whole process described above, from feeding roasted coffee beans in hot water until the finished coffee extract is completely cooled.

För att ytterligare öka det kvantitativa utbytet av processen, kan man som visas i Fig. 1, använda ytterligare en dekantercentrifug 33. Till det, i det närmaste fasta material som lämnar den första dekantercentrifugen 21, via utloppet 25, tillsättes vatten via vattenledningen 34. Härvid erhålles en ny kaffesuspension av betydligt lägre kvalitet än den som processats i den första centrifugen 21. Den nya suspensionen samlas eventuellt i en behållare 35 för att därefter pumpas medelst en centrifugalpump 36, i rörledningen 37 som bildar inlopp till den andra centrifugen 33. 10 15 20 5 505 114 Den andra centrifugens 33 funktion överensstämmer i princip med den första centrifugens 21 funktion, vilken är beskriven ovan. Det fasta materialet som lämnar centrifugen 33 via utloppet 38 innehåller nu mycket lite av kaffets smak- och aromämnen och detta material transporteras bort för eventuellt Kompostering. Den extraherade vätskan lämnar centrifugen 33 via utloppet 39. Denna vätska utgöres av ett extrakt av betydligt sämre kvalitet än det extrakt som utvinnes medelst den första centrifugen 21. Vätskan från centrifugen 33 innehàller emellertid vissa lösliga smak- och aromämnen, vilka kan bidra till att det kvantitativa utbytet av hela processen ökas.To further increase the quantitative yield of the process, as shown in Fig. 1, an additional decanter centrifuge 33 can be used. To the, almost solid material leaving the first decanter centrifuge 21, via the outlet 25, water is added via the water line 34. This results in a new coffee suspension of considerably lower quality than that processed in the first centrifuge 21. The new suspension is optionally collected in a container 35 and then pumped by means of a centrifugal pump 36, into the pipeline 37 which forms the inlet to the second centrifuge 33. 15 20 5 505 114 The function of the second centrifuge 33 corresponds in principle to the function of the first centrifuge 21, which is described above. The solid material leaving the centrifuge 33 via the outlet 38 now contains very little of the coffee's flavors and aromas and this material is transported away for possible composting. The extracted liquid leaves the centrifuge 33 via the outlet 39. This liquid consists of an extract of considerably lower quality than the extract recovered by means of the first centrifuge 21. However, the liquid from the centrifuge 33 contains certain soluble flavors and aromas, which may contribute to quantitative yield of the whole process is increased.

Via rörledningen 40 föres denna vätska tillbaka till vattenkärlet 7, där den kommer att utgöra en del av blandningsmediet för de nytillförda kaffebönorna.Via the pipeline 40, this liquid is returned to the water vessel 7, where it will form part of the mixing medium for the freshly supplied coffee beans.

Den andra dekantercentrifugen 33 med sina rörledningar 37 och 40 innefattas inte i det slutna systemet 32, då resultatet av den kontinuerliga extraktionen i denna centrifug 33, är ett extrakt av lägre kvalitet.The second decanter centrifuge 33 with its pipelines 37 and 40 is not included in the closed system 32, as the result of the continuous extraction in this centrifuge 33, is an extract of lower quality.

Som framgått av ovanstående beskrivning àstadkommes med föreliggande uppfinning en metod att kontinuerligt tillverka ett kaffeextrakt av hög kvalitet, vilket har kvar sina arom- och smakämnen genom att kaffet under den slutna processen i möjligaste mån inte utsatts för onödig värme- eller luftpåverkan, samt att arom- förlusterna minimerats. Dessutom kan koncentrationen på kaffeextraktet varieras genom att olika mängd kaffe kaffebönor doseras in. Detta ger möjlighet att tillverka ett koncentrerat extrakt utan att något extra processteg som t.ex. indunstning.As can be seen from the above description, the present invention provides a method of continuously producing a high quality coffee extract, which retains its aroma and flavor by not exposing the coffee to unnecessary heat or air exposure during the closed process, and to aroma - losses have been minimized. In addition, the concentration of the coffee extract can be varied by dosing different amounts of coffee coffee beans. This gives the opportunity to produce a concentrated extract without any extra process step such as. evaporation.

Claims

10 15 20 25 30 35 505 114 6 PATENTKHAV

Method for the continuous production of coffee extract, in which the roasted coffee beans are ground and mixed with water to a suspension, which is continuously extracted and cooled, characterized in that the roasted coffee beans are forcibly fed into water, after which they are ground into a coffee suspension, which is fed into at least one continuous extraction device (21) for extraction, and that the coffee suspension and the coffee extract are treated in a closed system (32) until the finished extract is cooled.

Method according to claim 1, characterized in that the extraction of the coffee suspension takes place in two, successive extraction devices (21, 33), in order to increase the quantitative yield of the process.

Method according to Claim 1, characterized in that the extraction device (21) consists of a decanter centrifuge.

Method according to claim 1, characterized in that the cat beans are ground in a colloid mill (10).

Method according to claim 1, characterized in that the water has a temperature of about 7500.

Method according to claim 1, characterized in that the closed system (32) comprises a water vessel (7), the feed of coffee beans (3, 4, 5), the colloid mill (10) with pipelines (9, 17, 18) a capacity determining pump (19), the continuous extraction device (21) with pipelines (20, 27), a cooler (29), a centrifugal pump (30), and optionally a filter (28).

Method according to claim 1, characterized in that the caffeine beans are forcibly fed into water by means of a screw (5) placed in a pipe (4), which pipe has free communication with the pipe (9) in which the water is supplied to the process.