DE3021251A1

DE3021251A1 - Verfahren zum schaelen und/oder coffeinfreimachen von kaffeebohnen

Info

Publication number: DE3021251A1
Application number: DE19803021251
Authority: DE
Inventors: Alois Raemy; Rinantonio Viani
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1979-06-14
Filing date: 1980-06-04
Publication date: 1981-01-08
Also published as: FR2459001A1; ES8103933A1; ES492198A0; DE3021251C2; JPH0233347B2; CH638379A5; JPS561849A; FR2459001B1

Description

SOCIETE DES PRODUITS NESTLE S.A.
CH-1800 Vevey / Schweiz

Verfahren zum Schälen und/oder Coffeinfreimachen von Kaffeebohnen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schälen und/oder Coffeinfreimachen von Kaffeebohnen mittels Ultraschall.

Ultraschall ist bereits bekannt als Extraktionshilfsmittel auf sehr verschiedenen Gebieten der Technik, wie in der Montanindustrie (Kohle, Kupfer usw.), in der Nahrungsmittelindustrie, beispielsweise in Zuckerfabriken, Brauereien und Ölmühlen, sogar in der pharmazeutischen Industrie (Gewinnung von Drogen und Wirkstoffen pflanzlichen Ursprungs). In diesem Zusammenhang stellt der Aufsatz von P.K. Chendke und H.S. Fogler mit dem Titel "Macrosonics in Industry, 4. Chemicalprocessing und erschienen in Ultrasonics, Jan. 1975, Seiten 31 bis 37, eine gute Zusammenfassung des Standes der Technik dar. Es ist übrigens in diesem Aufsatz angegeben, daß, was Pflanzen betrifft, Ultraschallwellen das Reissen von Zellgeweben hervorruft, woraus sich erkennen läßt, daß die Extraktion stark erleichtert werden kann.

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Ferner ist aus dem französischen Zusatzpatent 61 105 bekannt, daß die Ultraschallwellen dazu beitragen, den gerösteten Kaffee gleichzeitig von seinen Feststoffen und seinen aromatischen Stoffen freizumachen, wenn dieser in Pulverform in Wasser gebracht wird. In diesem Zusammenhang ist in der japanischen Patentschrift 291 664 angegeben, daß die Ultraschallwellen das Freisetzen in das umgebende Milieu der aromatischen Stoffe erleichtern, die in einem pulverförmigen Röstkaffee enthalten sind.

Im Gegensatz dazu wird das erfindungsgemäße Verfahren auf ganze Kaffeebohnen angewendet, d.h. auf ein Material mit einer intakten pflanzlichen Zellenstruktur, ohne daß diese eine Änderung erfährt. Die erste Wirkung der Ultraschallwellen ist eine beschleunigte Blähwirkung. Dieses Aufblähen kann einen völligen Bruch der Haut der Bohne nach sich ziehen. Es ermöglicht ausserdem einen engeren Kontakt zwischen der festen Phase, den aufgeblähten Bohnen, und der flüssigen Phase, dem verwendeten Lösungsmittel, und erleichtert daher das Coffeinfreimachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schälen und/oder Coffeinfreimachen der Kaffebohnen zu entwickeln, bei welchem die Kaffeebohnen in Suspension in eine Flüssigkeit gebracht werden, sodann die Suspension mit Ultraschallwellen von einer Frequenz bestrahlt wird, die zwischen 13 und 100 kHz mit einer Energie, die ausreicht, die Phänomene der Kavitation herbeizuführen, liegt.

Das Verfahren kann ebensogut auf grüne Kaffeebohnen wie auf geröstete Kaffeebohnen angewendet werden. Es kann nach drei verschiedenen Prinzipien durchgeführt werden, je nach der Art der Flüssigkeit, in welcher die Bohnen

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in Suspension gebracht sind, und gegebenenfalls der Bestrahlungszeit:

1.) Schälung allein

mit kaltem Wasser (20° C) beispielsweise, werden die Bohnen vor allem geschält. Die Arbeitsweise ist verhältnismässig langsam und es kann ein teil der Schale ir. der Falte der Bohne bleiben. Mit warmem Wasser (70° C) und Bestrahlungszeiten von etwa 5 bis 10 Minuten werden die Bohnen sehr wirksam geschält und der Vorgang geht rasch vor sich.

2.) Coffeinfreimachen allein.

Das verwendete Lösungsmittel kann ein chloriertes Lösungsmittel sein (beispielsweise CH^Cl?)/ ein Öl (Kaffeebohnenöl, Paraffinöl etc.) oder jedes andere organische Lösungsmittel des Coffeins. Das Coffeinfreimachen kann teilweise oder vollständig geschehen.

3.) Schälung und Coffeinfreimachen mit destilliertem warmem Wasser und einer Bestrahlungsdauer von mehr als 15 Minuten oder auch mit warmen. Wasser-öl-Gemischen erhält lan gleichzeitig Schälung und das Coffeinfreimachen.

Die Anteile Flüssigkeit/Kaffeebohnen müssen derart sein, daß der ganze Kaffee in Suspension gebracht werden kann. In der Praxis gewährleisten Gewichtsanteile zwischen 2/1 und 4/1 eine gute Energieverteilung.

Die Bestrahlung mit einer Frequenz zwischen 13 und 100 kHz, vorzugsweise zwischen 20 und 40 kHz, kann permanent oder in intermittierender Weise vorgenommen werden. Eine Leistung

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von 70 - 80 W ist beispielsweise bereits ausreichend, um Kavitationsphänomene und Stoßwellen im Inneren der Suspension zu erzeugen derart, daß die Kaffeebohnen aufgebläht werden, ohne die Zellenstruktur zu beschädigen. Es wurde festgestellt, daß Aufblähungsgrade von 45 % bis 50 % ohne größere Schwierigkeit erreicht werden können. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht unerläßlich, daß die Ultraschallbestrahlung zu einem sichtbaren Rühren der Bohnen führt.

Die Bestrahlungsdauer, vorteilhaft zwischen 3 und 45 Min., sowie die Temperatur der Suspension unter Bestrahlung werden in Abhängigkeit von der gewünschten oder den gewünschten Wirkungen gewählt. In warmem Wasser beispielsweise, werden die Kaffeebohnen rasch in 3 - 10 Minuten geschält, wobei die Schalen in feine Teilchen getrennt werden und im Wasser in Suspension bleiben, wenn die Bestrahlung aufhört. Sie können daher leicht beseitigt werden. Wenn auf der Bestrahlung bestanden wird, ist es sogar möglich, die Bohnenkeime, insbesondere nach einem Aufenthalt von 20 - 30 Minuten in warmem Wasser, zum Austreten zu bringen. Hinsichtlich des Coffeinfreimachens sind Grade von etwa 50 - 80 % ohne Problem erreichbar.

Hierbei ist zu erwähnen, daß beim Fehlen einer Kühlung die Zufuhr von Ultraschallenergie ebenfalls zu einer raschen und intensiven Erwärmung der Suspension führt.

Die durch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielten Ergebnisse sind bemerkenswert. Hervorzuheben sind die Leichtigkeit und die Einfachheit, mit welcher die Kaffeebohnen geschält werden. Ferner ist der Umstand zu erwähnen, daß die Schnelligkeit des Coffeinfreimachens wesentlich erhöht ist, mindestens um einen Faktor 4, mit bezug auf ein ähnliches Coffeinfreimachen.

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jedoch ohne Anwendung von Ultraschall. Die Extraktion -des Coffeins ist selektiver, die Mutterlaugen des Vorgangs zum Coffeinfreimachen enthalten reineres Coffein als die Mutterlaugen der durch einfaches mechanisches Rühren behandelten Bohnen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die grünen oder gerösteten Kaffeebohnen in dem 2- 4-fachen ihres Gewichts an Flüssigkeit in Kontakt gebracht. Sodann wird in das Gewicht eine Ultraschallsonde (Ultraschallumformer) getaucht und die Bestrahlung erfolgt permanent oder intermittierend unter einer Frequenz von 13 - 100 kHz, vorzugsweise zwischen 20 und 40 kHz, mit einer Leistung von mindestens 70 W. Die Bohnen werden vom Lösungsmittel auf einem beliebigen mechanischen Wege getrennt und, wenn es eine Schälung gegeben hat, können die Schalen von der Flüssigkeit getrennt werden, in welcher sie sich in Suspension befinden. Die Zellenstruktur der Bohnen hat sich durch die Behandlung, die sie erfahren haben, praktisch nicht geändert, wie durch das Lichtmikroskop festgestellt werden kann.

Der aus diesen Bohnen zubereitete Kaffee weist keine organoleptischen Unterschiede auf, wenn man ihn mit einem Kaffee vergleicht, der aus Bohnen zubereitet worden ist, die auf herkömmliche Weise geschält und/oder coffeinfrei gemacht worden sind.

Die folgenden Beispiele sollen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. In diesen Beispielen sind die Verhältnisse und Prozentsätze in Gewichtswerten ausgedrückt.

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Beispiele

Es werden Bohnen von cafe Arabica mexikanischen Ursprungs mit einer Flüssigkeit in einem Verhältnis Flüssigkeit/ Feststoff 4/1 in Kontakt gebracht, worauf das so erhaltene Gemisch mit Hilfe eines Ultraschallumformers, der eingetaucht wird, bestrahlt wird. Die Frequenz beträgt 20 kHz, die zugeführte Leistung beträgt etwa 90 W und die Bestrahlung geschieht in kontinuierlicher Weise. Die erhaltenen Ergebnisse sowie die Parameter des Vorgangs sind nachfolgend zusammengefaßt:

Bei spiel	Kaffee bohnen	Flüssigkeit	Temp.	Bestrah lungs dauer	mn	erzielte Wirkung
1	grün	Wasser	20°C	8	mn	Schalung
2	grün	Wasser	70°C	7	mn	Schälung
3	grün	Wasser	70°C	15	mn	Schalung und Coffeinfrei- machen
4	grün	Wasser	95°C	15	mn	Schalung und Coffeinfrei- machen
5	grün	Wasser	95°C	30	mn	Schalung und Coffeinfrei- machen
6	grün	Wasser- Kaffeeöl (40/60)	80°C	15	mn	Schälung und Coffeinfrei- machen
7	grün	Wasser- Paraffinöl (40/60)	80°C	15	mn	Schälung und Coffeinfrei- machen
8	grün	Wasser-öl aus mittel- kettiqen Tri-	80⁰C	15	Schälung und Coffeinfrei- machen

glyceriden
(40/60

-/9

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Bei- Kaffee- Flüssigkeit Temp. Bestrah- erzielte spiel bohnen lungs- wirkung

dauer

grün

CH₂Cl₂

30 C 20 mn

Coffeinfreimachen

10 geröstet

u.geschält Wasser 80°C 15 mn Coffeinfreimachen

Die Coffeinfreimachungsgrade, die mit dem warmen Wasser erhalten werden, betragen von 36 % beim Beispiel 3 bis 68 % beim Beispiel 4 und 80 % beim Beispiel 5.

Hierzu ist zu erwähnen, daß die Kaffeebohnen, welche die Ultraschallbehandlung erfahren haben, noch ihre Zellenstruktur aufweisen.

Ferner ist zu erwähnen, daß die Kaffees, die aus diesen Bohnen hergestellt werden, sich vollkommen den Kaffees gleichen, die aus den gleichen Bohnen erhalten werden, die in herkömmlicher Weise gebläht oder/und coffeinfrei gemacht worden sind ohne Ultraschall.

Zum Vergleich wird wiederholt, was in den Beisj-^J len 2 und 3 beschrieben ist, jedoch die Ultraschallwellenzufuhr durch eine intensive mechanische Rührbewegung ersetzt ist. Es läßt sich nur feststellen,

- daß die Bohnen 2-3mal so lang zum Aufblähen brauchen (Zeit gemessen für einen Volumenblähgrad von 32 %)

- daß die Geschwindigkeit der Coffeinfreimachung etwa 4x geringer ist (Beispiel 3)

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daß die Extraktion gegenüber dem Coffein weniger selektiv ist, die Mutterlaugen stärker gefärbt und weniger rein an Coffein sind (Beispiel 3).

Der/Patentanwalt

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Claims

SOCIETE DES PRODUITS NESTLE S.A. CH-18O0 Vevey / Schweiz Ansprüche :

1. Verfahren zum Schälen und/oder Coffeinfreimachen der Kaffeebohnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaffeebohnen in einer Flüssigkeit in Suspension gebracht werden, sodann die Suspension mit Ultraschallwellen von einer Frequenz bestrahlt werden, die zwischen 13 und 100 kHz liegt, mit einer Energie, die ausreicht, Kavitationsphänomene herbeizuführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaffeebohnen grüne oder geröstete Kaffeebohnen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit aus der Gruppe bestehend aus Wasser, organischen Lösungsmitteln, Ölen und Wasser/Öl-Gemischen ausgewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bestrahlung mit Ultraschallwellen von Frequenzen

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erfolgt, die zwischen 20 und 40 kHz liegen.

5. Verfahren nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit Ultraschallwellen mit einer Energie von mindestens 70 W erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit Ultraschallwellen während eines Zeitraums zwischen 3 und 45 Min. erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die grünen Kaffeebohnen in Suspension in warmes Wasser gebracht werden und mit Ultraschallwellen während eines Zeitraums zwischen 20 und 30 Min. bestrahlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die grünen Kaffeebohnen auf diese Weise entkeimt werden.

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