Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, die zum größten Teil entwickelt wurden, um lösliche Kaffeeprodukte herzustellen, deren Geschmack und Aroma sich dem von geröstetem und gemahlenem Kaffee nähern, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffeeprodukts mit einem Geschmack, in welchem die grünen/pikanten bzw. nußartigen Geschmacksnoten vorherrschen, da, obgleich dieses Kaffeeprodukt einen Geschmack und ein Aroma besitzt, die sich von denen gerösteten und gemahlenen Kaffees wesentlich unterscheiden, dieser Kaffee vom Verbraucher vorgezogen wird.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung von einem "grünen/pikanten bzw. nußartigen Geschmack" gesprochen wird, so entspricht dieser Ausdruck dem angelsächsischen Ausdruck "green/nutty flavour". Diese Bezeichnung wird von erfahrenen Geschmacksprüfern verwendet, um die nußartigen Geschmacksnoten zu bezeichnen, die für geröstete Nüsse charakteristisch sind, nämlich etwas süß und glatt bzw. wohlgefällig, und die grünen Geschmacksnoten sind mit rohem Gemüse und grünem Kaffee assoziiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem dem Endprodukt ein bestimmter, grün/pikanter bzw. nußartiger Geschmack verliehen wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung macht gewisse Vorschriften hinsichtlich der Aufbereitung des Extraktkonzentrats, die unerläßlich sind, um die gewünschte Geschmacksrichtung zu erzielen. Weiterhin gibt die Erfindung gewisse Verbreiterungen der Bereiche gegenüber dem Stand der Technik an, in denen die Parameter bei der Zerstäubung des Konzentrats liegen können. Diese Verbreiterung der Parameterbereiche macht die Einhaltung der Arbeitsbedingungen bei der Zerstäubung des Konzentrats leichter.

Von der Erfindung werden nicht nur Merkmale aus den beiden vorgenannten Patentveröffentlichungen miteinander kombiniert, sondern es werden insbesondere aus der zweitgenannten Druckschrift bekannte Parameter modifiziert, um zu dem gewünschten Ergebnis zu kommen.

Es hat sich herausgestellt, daß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale einzuhalten sind, damit man das gewünschte Ergebnis erzielt, was insbesondere für die Umgebungsbedingungen bei der Destillation und der Rekondensation der Aromastoffe gilt. Vergleicht man diese Werte mit dem Stand der Technik, so sieht man den wesentlichen Unterschied. Während bei der Erfindung der Druck bei der Destillation von etwa 540 hPa bis Atmosphärendruck reichen kann, wird im Stand der Technik mit einem Druck gearbeitet, der unter 1/10 des geringstzulässigen Drucks bei der Erfindung liegt. Im Stand der Technik wird bezüglich der Kondensation der Aromastoffe ein Umgebungsdruck angegeben, der nochmals tiefer liegt, nämlich geringer als 1/30 des niedrigsten, beim erfindungsgemäßen Verfahren anzuwendenden Drucks ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Kontrollfaktoren hinsichtlich der Menge der flüchtigen Komponenten, die durch Verdampfen von dem Extrakt abgestreift werden, die relative Flüchtigkeit der Komponenten (genommen bei unbegrenzter Verdünnung) und der Prozentgehalt des Wassers, der aus dem Extrakt verdampft wird, sind. Die Temperatur (absoluter Druck) in der Verdampfungszone, bei der die flüchtigen Komponenten durch Verdampfung von dem Extrakt abgestreift werden, ist relativ unwichtig für die Gesamtmenge an Geschmacksverbindungen, die aus dem Extrakt entfernt werden. Damit die gewünschte Menge an abgestreiften Geschmackskomponenten erhalten wird, muß jedoch ein relativ erhöhter absoluter Druck im Bereich von 540 hPa bis Atmosphärendruck (und dementsprechend die erhöhte Gleichgewichtstemperatur) verwendet werden, und für einen Kaffeeextrakts, der aus der Extraktionsbatterie mit einem löslichen Feststoffgehalt im Bereich von 12 bis 30% (Gew./Gew.) entnommen wird, müssen mindestens 5 bis 15% Wasser in dem Beschickungsextrakt mit den Geschmackskomponenten entfernt werden. Der Extrakt aus der Extraktionssäulenbatterie sollte eine Temperatur unter 20°C besitzen, damit die Zersetzung der Geschmackskomponenten darin minimal gehalten wird, und er sollte geklärt sein.

Das Abstreifen der Aromafraktionen aus dem Kaffeeextrakt kann ebenfalls bei niedrigen absoluten Drücken und Temperaturen erfolgen, wie es in der GB-PS 8 71 984 beschrieben wird, und bei absoluten Zwischendrücken von etwa 20 bis etwa 50 hPa mit der entsprechenden Zwischentemperatur), wie es in der GB-PS 12 65 206 beschrieben wird.

Jedoch ist die Entfernung eines ausgewählten Anteils der Geschmacksverbindungen mit der gewünschten Qualität durch die Kontrolle des absoluten Drucks in der Verdampfungszone allein schwierig.

Die Partialkondensation des die Aroma- und Geschmackskomponenten enthaltenden, wäßrigen Dampfes aus dem Abstreifer ist jedoch ein mögliches und kontrollierbares Verfahren für die Gewinnung einer ausgewählten Fraktion an Geschmackskomponenten für die Wiederzugabe zu dem konzentrierten Kaffeeextrakt.

Die ausgewählte Fraktion der flüchtigen Materialien, die von dem Kaffeeextrakt während des Verdampfungsabstreifverfahrens abgestreift wird, wird durch ein sorgfältig kontrolliertes Kondensationsverfahren erhalten. Es wurde gefunden, daß ein sorgfältig kontrolliertes Kondensationsverfahren einen ausgewählten Teil der abgestreiften, aromatischen Verbindungen als wäßriges Kondensat ergibt, das vorwiegend grüne/nußartige bzw. pikante Geschmacksnoten aufweist. Dieses Kondensat verleiht, wenn es zu der konzentrierten Hauptmasse des Extrakts zugegeben wird und das Gemisch dann solchen Temperaturbedingungen unterworfen wird, daß das im folgenden beschriebene Sprühtrocknen bei kontrollierter, niedriger Temperatur durchgeführt wird, dem fertigen, sprühgetrockneten Produkt einen grünen/nußartigen Geschmack.

Sorgfältig kontrollierte Agglomerationsbedingungen, bei denen der Ausdruck des grünen/nußartigen Geschmacks nicht verbessert wird, werden dann zur Umwandlung des sprühgetrockneten Pulvers in Granulatform verwendet. Das entstehende Produkt ist somit ein sprühgetrocknetes Pulver mit einem ausgeprägten grünen/nußartigen bzw. pikanten Geschmack oder, alternativ, ein sprühgetrocknetes Pulver, das zu Granulatform agglomeriert wurde, wobei der nußartige Geschmack etwas geringer ist.

Die Kontrollfaktoren, die die Menge und Eigenschaften der Geschmackskomponenten in dem Kondensat der Dämpfe, der aus der Verdampfungsabstreifzone entnommen wird, bestimmen, sind der absolute Druck in dem Kondensator bzw. Kühler (der gleich oder nicht gleich sein kann, wie der in der Verdampfungsabstreifzone), die Temperatur des Kondensats (die durch die Temperatur der verwendeten Kühloberfläche bestimmt wird) und, was von Bedeutung ist, die Menge an nichtkondensierbaren Gasen, die aus den Kühlern bzw. Kondensoren entweichen (oder besser das Verhältnis von nichtkondensierbarem Gasvolumen zu Kondensatgewicht pro Zeiteinheit). Die nichtkondensierbaren Gase können aus undichten Stellen in der Vorrichtung wie auch aus mitgerissenen Gasen im Extrakt, der in die Verdampfer eingeleitet wird, stammen. Zusammengefaßt gilt, je höher der Druck in den Kühlern ist, je niedriger die Kondensattemperatur und je niedriger das nichtkondensierbare Gasverhältnis ist, umso größer wird die Wirksamkeit bei der Kondensation sein.

Die Zusammensetzung des Kondensats wird daher eindeutig durch die genauen Bedingungen in dem Kühler bestimmt, und diese Kühlerbedingungen sind für die Auswahl der gewünschten Fraktion an Geschmackskomponenten wichtiger als der absolute Druck in der Verdampfungsabstreifzone.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die flüchtigen Geschmackskomponenten im Wasser von dem Kaffeeextrakt abgestreift, bevorzugt indem man den Extrakt kontinuierlich durch einen einstufigen Plattenverdampfer leitet, der bei einem Druck von 540 hPa bis Atmosphärendruck (absoluter Druck) betrieben wird, so daß 5 bis 15% des ursprünglich in dem Extrakt vorhandenen Wassers verdampfen, vorzugsweise 5 bis 10%. Man kann irgendeine Art von Verdampfer verwenden, obgleich ein Verdampfer des Filmtyps bevorzugt ist. Es ist bevorzugt, nahe bei Gleichgewichtsbedingungen zu arbeiten, um eine passende Verdampfungsoberfläche zu erhalten. Die Entfernung von 80 bis 96% der flüchtigen Substanzen, die einen relativen Flüchtigkeitswert von mehr als 80 bei unendlicher Verdünnung besitzen, ist eine geeignete Richtlinie für die Praxis, und man stellt fest, daß sie mit einer 5 bis 15%igen Entfernung des Wassers aus dem Kaffeeextrakt erreicht wird.

Die Menge an flüchtigen Substanzen kann für diesen Zweck zweckdienlich aus den gesamten gaschromatographischen Zählungen analysiert werden, die über dem Kopfraum einer geringen Menge an Extrakt nach Standardverfahren bestimmt werden, indem man Kopfraumgas in eine geeignete, gaschromatographische Vorrichtung injiziert, aufzeichnet und die Peakfläche der Spur integriert.

Die durch Verdampfung abgestreiften Materialien werden dann unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen teilweise kondensiert. Die Kondensation der durch Verdampfung abgestreiften Materialien in einem Rohrkühler mit Mantel geeigneter Kondensationskapazität kann durchgeführt werden.

Damit man erfindungsgemäß ein Kondensat erhält, das eine grüne/nußartige Geschmacksfraktionszusammensetzung aufweist, ist eine Kondensattemperatur von 0 bis 21,1°C zufriedenstellend und bevorzugt, wobei der absolute Druck im wesentlichen gleich ist, wie der in der Verdampfungsabstreifzone (zwischen 540 hPa und Atmosphärendruck).

Das Kondensationssystem und die Vakuumpumpe sind bevorzugt mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Menge oder des Volumens oder nichtkondensierbarer Gase (der Einfachheit halber bestimmt bei Atmosphärendruck) ausgerüstet. Diese Variable kann durch Einleiten nichtkondensierbarer Gase in das Partialkondensationssystem reguliert werden. Die nichtkondensierbaren Gase besitzen einen materiellen Einfluß auf die Zusammensetzung des Kondensats und stellen eine andere Möglichkeit für die selektive Fraktionierung der gesamten, abgestreiften Geschmackskomponenten dar, die zur Gewinnung einer spezifischen Fraktion aus Geschmackskomponenten führt. Eine Menge an nichtkondensierbaren Gasen im Bereich von 2,8 bis 56 l, die in die Kondensationszone pro 0,45 kg Kondensat eingeleitet wird, ist bevorzugt.

Somit wird ein potentieller Verlust an irgendwelchen besonders flüchtigen Komponenten, insbesondere den flüchtigeren, d. h. solchen, die hohe Werte oder relative Flüchtigkeit besitzen (betrachtet bei unendlicher Verdünnung), bezogen auf die geringen Mengen dieser Verbindungen, die vorhanden sind, hauptsächlich durch die Variablen, wie Temperatur und Druck (Vakuum), innerhalb des Kühlers und die Menge an austretenden, nichtkondensierbaren Gasen bestimmt.

Wie zuvor angegeben, hat man festgestellt, daß ein gewisser Verlust an flüchtigen Komponenten für den besten Endgeschmack bevorzugt ist und daß eine maximale Retention bei der Kondensationsstufe nicht notwendigerweise das wichtigste Kriterium für die Geschmacksqualität ist, was man in der Vergangenheit angenommen hatte. In der Tat hat man festgestellt, daß ein Kondensat, das 40 bis 90% der abgestreiften Geschmackskomponenten enthält bzw. in dem diese zurückgehalten sind, ein Endprodukt mit dem allerbesten Geschmack ergibt.

Die ausgewählte Fraktion an kondensierten, aromatischen Verbindungen wird zu dem Kaffeeextrakt, nachdem der Kaffeeextrakt auf eine Konzentration von mindestens 37 Gew.-% an löslichen Stoffen, die tatsächlich so hoch wie 55% sein kann, konzentriert wurde, zurückgegeben. Die Verdampfung des abgestreiften Massenextrakts kann in einem geeigneten Verdampfer, vorzugsweise in einem zweistufigen Filmverdampfer, durchgeführt werden. Geeignete Drücke im Verdampfer betragen etwa 510 hPa oder höher (absoluter Druck) für die erste Stufe und 135 hPa oder niedriger bei der zweiten Stufe. Das Kondensat aus diesem Verdampfer wird verworfen. Die abgestreiften Materialien sollten sofort in das Konzentrat bei dem richtigen stöchiometrischen Wert, bezogen auf die Menge an vorhandenen, löslichen Feststoffen, abgemessen werden, wobei sichergestellt wird, daß ein homogenes Produkt für die nachfolgende Niedrigtemperatur-Sprühtrocknung erhalten wird. Da die Zugabe der abgestreiften Materialien zu dem konzentrierten Extrakt notwendigerweise seine Konzentration an löslichen Stoffen um einige Prozent erniedrigt, sollte die Konzentration des Extrakts vor dem Sprühtrocknen nicht unter 35% liegen.

Der entstehende, verstärkte, konzentrierte Kaffeeextrakt wird dann sprühgetrocknet, so daß der Geschmack darin in maximalem Ausmaß erhalten bleibt. Bei Extraktkonzentrationen von etwa 35 bis 40% wird ein an sich bekannter Sprühtrockner mit Zentrifugenspraydüsen verwendet. Man kann auch das in der US-PS 12 89 439 beschriebene Verfahren verwenden.

Die bevorzugte Extraktbeschickungstemperatur beträgt im allgemeinen 21,1°C oder weniger und eine Temperatur bis zu -2,28°C ist von Vorteil. Die richtige Auswahl der Art, der Größe oder der Düsen und des Betriebsdrucks ist wichtig, z. B. sollte bei einer Extraktkonzentration von 36% ein Düsendruck im Bereich von 49 · 10³ bis 98 · 10³ hPa, eine niedrige Auslaßtemperatur von 93,3 bis 98,9°C und eine relativ niedrige Einlaßtemperatur von 216 bis 227°C verwendet werden. Bei einer Extraktkonzentration von 38% kann eine Einlaßlufttemperatur bis zu 288°C verwendet werden. Diese Bedingungen hängen natürlich etwas von der tatsächlichen Konzentration des Extrakts und der gewünschten Größe der Tröpfchen, die getrocknet werden sollen, ab. Es ist leicht erkennbar, daß sie sich von den üblichen Sprühtrocknungsbedingungen, bei denen niedrigere Zentrifugen- Düsendrücke verwendet werden, und von den Spraytrocknungsverfahren mit höheren Lufttemperaturen und kontrollierte Zerstäubung unterscheiden. Es ist ein wesentliches Merkmal, daß die durchschnittliche Teilchengröße des erhaltenen Pulvers etwas geringer ist und zwischen 100 und 300 µm, bevorzugt etwa 200 µm, liegt.

Wenn das Produkt in der anderen, agglomerierten, granularen Form hergestellt wird, muß das Pulver nur auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 4 bis 6% getrocknet werden, wodurch ein weiterer Vorteil einer Geschmacksretention erhalten wird. Wenn das fertige Produkt ein sprühgetrocknetes Pulver ist, ist es dann erforderlich, das Produkt auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 4% oder weniger zu trocknen.

Bei einer Extraktkonzentration von 40 bis 55%, die normalerweise erhalten wird, sind die erforderlichen Sprühtrocknungsbedingungen für eine maximale Geschmacksretention der flüchtigen Bestandteile ähnlich, ausgenommen, daß es, um eine zufriedenstellende Sprühbildung zu Erzielung der gleichen Teilchengröße zu erhalten, erforderlich ist, einen Beschickungsextrakt mit etwas höherer Temperatur bis zu etwa 93,3°C zu verwenden, wobei man jedoch ähnliche Betriebsdüsendrücke, wie zuvor beschrieben, verwendet. Man stellt fest, daß man eine etwas höhere Retention der flüchtigen Komponenten bei diesen höheren Konzentrationen des Extrakts erhält, insbesondere wenn niedrigere Einlaßtemperaturen verwendet werden.

Beispielsweise kann ein Extrakt mit einer Konzentration von 40 bis 55% sprühgetrocknet werden unter Verwendung einer Zentrifugendruckdüse mit einem Druck von 63,3 · 10³ bis 176 · 10³ hPa in einer Sprühtrocknungskammer bei einer Einlaßlufttemperatur von 121,1 bis 288°C und einer Auslaßlufttemperatur von 82,2 bis 93,3°C, wobei der Extrakt eine Temperatur zwischen 60 und 93,3°C am Einlaß zu dem Trockner aufweist.

Alternativ und bevorzugter, wegen des Aussehens und der Schüttdichte, kann das sprühgetrocknete Produkt unter Bildung eines Granulats agglomeriert werden, vorzugsweise in der in der US-PS 12 24 807 beschriebenen Vorrichtung.

Das sprühgetrocknete Pulver wird zuerst zu einer feinen Teilchengröße vermahlen, wie es ebenfalls in dieser Patentschrift beschrieben ist, aber die gemahlene Pulverbeschickung wird dann durch Dampf-Fusion bei milderen Lufttemperaturen, als es im allgemeinen beschrieben wird, agglomeriert. Die bevorzugten Temperaturen sind:

Einlaßlufttemperatur: 138 bis 149°C

Auslaßlufttemperatur: 71,1 bis 93,3°C

Das wichtigste Merkmal des Agglomerationsverfahrens ist die Einstellung der erforderlichen Fusionstemperatur bzw. Verschmelzungstemperatur für die Agglomerate (zwischen 37,8 und 121,1°C, wobei die Luft die niedrigst mögliche Temperatur besitzt. Auf diese Art werden die flüchtigen Geschmacksbestandteile in höherer Menge zurückgehalten, als es sonst bei diesem Verfahren möglich ist. Der Feuchtigkeitsgehalt des agglomerierten oder granularen Produkts kann jedoch so hoch wie 6 bis 7% sein. Dieser Feuchtigkeitsgehalt wird dann auf 4%, bevorzugt nicht mehr als 3,5% und weniger, wie es für eine gute Lagerungsstabilität des fertigen, gesiebten Produktes erforderlich ist, nach einem darauffolgenden, milden Nachtrocknungsverfahren erniedrigt.

Es wurde gefunden, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte einen wesentlich besseren Geschmack besitzen als solche, bei denen der Kaffeeextrakt direkt verdampft oder sprühgetrocknet und nach bekannten Verfahren agglomeriert wurde, ohne daß die flüchtigen Geschmackskomponenten wieder zugegeben wurden und ohne daß darauf geachtet wurde, daß bei den Trocknungs/Agglomerationsstufen eine maximale Geschmacksretention erreicht wird.

Wie aus den obigen Erläuterungen hervorgeht, wird erfindungsgemäß eine ausgewählte Fraktion an Kaffeegeschmacksstoffen zu einem konzentrierten Kaffeeextrakt zugegeben, der zuvor von seinen flüchtigen Geschmackskomponenten abgestreift wurde, und dann wird dieser verstärkte, konzentrierte Kaffeeextrakt einem Dehydratisierungsverfahren unterworfen, wodurch die Retention der ausgewählten Fraktion an aromatischen Kaffeeverbindungen maximal in dem fertigen Produkt möglich wird und ein lösliches Kaffeeprodukt erhalten wird, das einen ausgeprägten grünen/nußartigen bzw. pikanten Geschmack aufweist und das, wie gezeigt werden konnte, vom Verbraucher gern angenommen wird.

Die wesentlichsten Merkmale der vorliegenden Erfindung sind die beiden folgenden:

(1) Die Technik der Partialkondensation der Geschmacksfraktionen durch sorgfältig kontrollierte Kühlerbedingungen, damit man gerade den Teil der gesamten Kaffeegeschmackskomponenten erhält, die ursprünglich in einem technischen Kaffeeextrakt vorhanden sind, wodurch ein fertiges Produkt mit überwiegendem nußartigen bzw. pikanten/grünen Geschmack erhalten wird, und

(2) das Niedrigtemperatur-Trocknungs/Agglomerationsverfahren für den konzentrierten Extrakt, der mit einer Auswahl an Kaffeegeschmackskomponenten verstärkt ist.

Der Fachmann wird leicht erkennen, daß ein mehrfaches Kühlersystem verwendet werden kann, um ähnliche Partialkondensationswirkungen zu erhalten, und daß es durch Variation der Kühlerverfahrensbedingungen möglich ist, unterschiedliche Fraktionen an Geschmackskomponenten auszuwählen, die Kaffeeprodukte ergeben mit Geschmacksnoten, die sich von denen, die als grün/nußartig bezeichnet werden, unterscheiden.

Solche mehrfachen Kühlersysteme können so angeordnet sein, daß sie Betriebsdrücke in der Kühlerzone aufweisen, die sich von dem Betriebsdruck in der tatsächlichen Verdampfungsabstreifzone unterscheiden. Einer der Kühler eines mehrfachen Kondensationssystems kann mit einer Gefrierkühlung verwendet werden, um die Geschmackskomponenten in gefrorener Form zu erhalten.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffeeproduktes, gemäß dem ein Partialkondensat der flüchtigen Geschmackskomponenten zu einem konzentrierten Kaffeeextrakt zugegeben wird, der zuvor von den flüchtigen Geschmackskomponenten abgestreift wurde, und bei dem dieser verstärkte, konzentrierte Kaffeeextrakt einem Dehydratisierungsverfahren unterworfen wird, wodurch die Retention der Geschmackskomponenten maximal gehalten wird und ein lösliches Kaffeeprodukt mit ausgeprägten grünen/nußartigen bzw. pikanten Aromanoten erhalten wird.