DE69707079T2

DE69707079T2 - Löslicher Espresso Kaffee

Info

Publication number: DE69707079T2
Application number: DE69707079T
Authority: DE
Inventors: William Arthur Jeffs; Safwinder Singh Panesar; Evan Joel Turek
Original assignee: Kraft Foods Inc
Current assignee: Mondelez International Inc
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: JP4596573B2; DE69707079D1; CA2216852A1; EP0839457B1; MX9708258A; CA2216852C; JPH10150915A; KR19980033288A; KR100466996B1; ATE206286T1; US5882717A; DK0839457T3; AR009395A1; EP0839457A1; ES2167664T3; PT839457E

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung eines Instant-Kaffees, insbesondere eines sprühgetrockneten Instant-Kaffees, der beim Aufgießen mit heißem Wasser einen Schaum erzeugt, der den bei Espresso gebildeten Schaum vortäuscht, der aus geröstetem und gemahlenem Espresso-Kaffee erzeugt worden ist. In speziellerer Weise betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen Espresso-Kaffeemehls, welches zu einem Instant-Espresso-Produkt mit einer deutlich verbesserten Schaumstruktur und -stabilität führt im Vergleich zu löslichen Espresso-Produkten, die für den Verbraucher derzeit erhältlich sind. In Abhängigkeit von den bei der Gasbehandlung und Trocknung des Kaffee-Extrakts angewandten Verfahrensstufen weist das durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte lösliche Espresso-Kaffeemehl in seine Struktur eingearbeitete Gasblasen auf, von denen ein überwiegender Anteil kleiner als 10 Mikron ist. Die winzige Größe dieser Gasblasen ist von wesentlicher Bedeutung für die Erzeugung des verbesserten Schaums in der Tasse.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Die weltweite Popularität des Kaffees und sein wachsender Verbrauch hat ihn im internationalen Handel zusammen mit Weizen, Sojabohnen und Mais zu einem der führenden landwirtschaftlichen Produkte gemacht. Das Kaffeegetränk selbst umfaßt eine wäßrige Lösung der meist wasserlöslichen Bestandteile der gerösteten und gemahlenen Bohnen der Kaffeepflanze, die der Familie der Rubiaceae angehört. Obgleich es zahlreiche Arten der Kaffeepflanze gibt, machen Arabica-Kaffee und Robusta-Kaffee etwa 99% der weltweiten Erzeugung aus. Andere Arten, wie beispielsweise Liberica-Kaffee bilden die restlichen 1%. Jede Art umfaßt verschiedene Varietäten, und jede Varietät kann in Abhängigkeit des Herkunftsgebietes und der Bedingungen, unter denen sie gewachsen ist, ein unterschiedliches charakteristisches Aroma aufweisen. Kommerzielle Röstunternehmen mischen Varietäten viele Male, um ein bevorzugtes Aroma zu erreichen. Demzufolge existieren zahlreiche unterschiedliche Arten von Kaffee.
Im allgemeinen wird der Kaffee-Extrakt gebrüht, indem der geröstete und gemahlene Kaffee für eine vorherbestimmte Aufgußzeit mit kochendem oder nahezu kochendem Wasser in Berührung gebracht wird. Der Extrakt, der die löslichen Bestandteile enthält, wird dann von den unlöslichen Bestandteilen abgetrennt, um das fertige Getränk zu erhalten, das sofort verbraucht wird. Es gibt heutzutage jedoch einen deutlichen Trend zu bequemen Lebensmitteln, und der Genuß von Instant-Kaffees wird von einem Teil der Kaffeeverbraucher bevorzugt.
Ein Instant-Kaffee besteht im wesentlichen aus dem getrockneten wäßrigen Extrakt von geröstetem, gemahlenem Kaffee. Die zur Herstellung des Instant-Kaffees verwendeten Bohnen werden wie bei der Herstellung von normalem Kaffee gemischt, geröstet und gemahlen. Zur Herstellung des Instant- Kaffees wird der geröstete und gemahlene Kaffee dann in Säulen gefüllt, die als Perkolatoren bezeichnet werden, durch welche heißes Wasser gepumpt wird, was zu einem konzentrierten Kaffee-Extrakt führt. Der Extrakt wird dann getrocknet, gewöhnlich durch entweder Sprühtrocknen oder durch Gefriertrocknen, um das fertige Kaffeepulver zu erzeugen, welches dann an den Endverbraucher verkauft wird. Durch einfache Zugabe von heißem Wasser zu dem getrockneten Kaffeepulver erhält man einen Kaffee, ohne daß man die üblichen und komplizierteren Brühschritte durchlaufen muß.
Wie in dem kanadischen Patent Nr. 670 794 (von Standard Brands Incorporated) erklärt wird, besteht getrockneter Instant-Kaffee aus hohlen Kügelchen oder Aggregaten davon, die einen feinen und beständigen Schaum bilden, wenn dem Kaffeepulver heißes Wasser zugesetzt wird. Dies steht im Gegensatz zu dem gröberen und schneller zusammenfallenden Schaum, der gebildet wird, wenn ein Heißwasserextrakt von gemahlenem, geröstetem Kaffee in eine Tasse gegossen wird. Da ein in typischer Weise gebrühter Kaffee keinen solchen Schaum aufweist, ist demzufolge der von dem sprühgetrockneten Instant-Kaffee erzeugte Schaum unerwünscht. Deshalb sind zahlreiche Verfahren entwickelt worden, um die Schäumungseigenschaften von sprühgetrocknetem Instant-Kaffee zu verringern, zu verändern oder zu eliminieren. Beispielsweise wird im Rahmen des kanadischen Patents Nr. 690 794 eine kleine Menge eines Monoglycerids einer höheren Fettsäure in den sprühgetrockneten Kaffee eingearbeitet, um das Erscheinungsbild des Schaumes, der bei dem Aufgießen mit heißem Wasser erzeugt wird, zu verändern. Der neue Schaum besitzt eher die Eigenschaften des Schaumes einer Tasse gebrühten Kaffees als des beständigeren feinen Schaums, der normalerweise im Zusammenhang mit sprühgetrocknetem Instant-Kaffee auftritt.
Auf der anderen Seite ist die Erzeugung von Schaum auf dem Kaffee nicht immer unerwünscht. Insbesondere ist Espresso- Kaffee eine spezielle Art Kaffeegetränk, das sich zunehmender Beliebtheit bei den Verbrauchern erfreut. Espresso-Kaffee besteht typischerweise aus feingemahlenen dunkelgerösteten Bohnen, die schnell mit unter Druck stehendem Wasser/Dampf gebrüht werden, was zur gleichen Zeit zur Bildung von Schaum in der Tasse führt. Das erhaltene Espresso-Getränk besitzt Körper- und Aromaeigenschaften, die sich von der normalen Tasse Kaffee deutlich unterscheiden. Espresso soll ein dunkles, reiches Aroma und Aussehen besitzen, begleitet von einer Krone aus hellerfarbenem Schaum oder Schäumung, was von begeisterten Espresso-Getränk-Anhängern als essentiell angesehen wird. Der Schaum enthält kolloidale Öltröpfchen und feste Teilchen, die dem Espresso seine charakteristische Struktur und Mundgefühl verleihen. Es ist hervorzuheben, daß die Schäumungs- oder Schaumeigenschaften von Espresso-Kaffee in keiner Weise denen des Schaums ähnlich sind, der von dem oben beschriebenen, sprühgetrockneten Instant-Kaffee gebildet wird.
Aufgrund seiner einzigartigen Aromaeigenschaften und anderen Eigenschaften ist es erwartungsgemäß nicht leicht, Espresso-Kaffee herzustellen. Um ein gleichmäßig hochqualitatives Espresso-Getränk zu erzeugen, muß der Brühprozeß sehr genau kontrolliert werden, d. h. eine sehr kurze Brühzeit, spezielle Drücke, Temperaturen, Wassermengen, die zu dem Mahlgut befördert werden, das Erfordernis für präzise Einstellungen, etc. Demzufolge sind Espresso-Brühmaschinen relativ kompliziert, groß und teuer und erfordern zur Bedienung eine gewisse Menge an Erfahrung. Demzufolge wäre es wünschenswert, ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Espresso-Getränkes zu finden, welches einfacher und leichter anwendbar ist.
Obgleich das Aroma von Espresso-Kaffee durch die Verwendung von dunkel gerösteten Arabica-Sorten und durch Anwendung von Extraktionsverfahrensbedingungen nachgeahmt werden kann, können die Schaumeigenschaften von Espresso nicht so leicht nachgebildet werden, da die Schaumbildung von geröstetem und gemahlenem Espresso in erster Linie durch den von der Espresso-Maschine gelieferten, unter hohem Druck stehenden Dampf erzeugt wird. Der Hochdruckdampf stellt eine Quelle für zerstäubtes Gas dar, welches mit Hilfe von in dem Kaffee vorhandenen oberflächenaktiven Spezies Schaumzellen bildet. Das Brühen von Espresso führt auch zu einer Emulgierung von Öl in den Aufguß und den Schaum. Der entstehende Schaum besteht aus Wasser, Gas, oberflächenaktiven Spezies und Öl, und er besitzt eine cremige Erscheinung und Struktur.
Die US-Patente Nr. 4 830 869 und 4 903 585, beide von Wimmers et al., beschreiben ein Verfahren zur Herstellung eines Kaffee-Getränks, das auf seiner Oberfläche eine dicke Schicht geschäumten Kaffees enthält, welche dem Erscheinungsbild von Cappuccino-Kaffee ähnlich ist. Eine abgemessene Menge an sprühgetrocknetem Instant-Kaffee und eine kleine Menge kaltes Wasser werden unter heftiger Rührung vereinigt und bilden ein geschäumtes Kaffeekonzentrat. Anschließend wird zur Herstellung eines Kaffeegetränks heißes Wasser hinzugefügt.
Das US-Patent Nr. 4 618 500 von Forquer beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines gebrühten Kaffeegetränks vom Typ Espresso, das auf der Oberfläche des Getränks ein Schaumhütchen aufweist. Zur Erzeugung des Schaumes wird in das gebrühte Kaffeegetränk relativ trockener Dampf eingeblasen.
Das US-Patent Nr. 3 749 378 von Rhodes beschreibt eine Vorrichtung zur Aufschäumung eines Kaffee-Extraktes. In den Kaffee-Extrakt wird Gas eingeführt, und der aufgeschäumte Kaffee wird dann zur Herstellung eines löslichen Kaffee- Produktes sprühgetrocknet, welches eine Schüttdichte von weniger als 0,8 g/cm³ aufweist. Der aufgeschäumte Extrakt wird zur Erzeugung eines feinen Schaumes behandelt, und es wird ein sprühgetrocknetes Pulver erhalten, das innerhalb der Wände der sprühgetrockneten Teilchen kleine Gasblasen eingeschlossen enthält. Der aufgeschäumte Extrakt wird bei einem Druck von etwa 15 bar und einer Auslaßtemperatur von etwa 125ºC getrocknet.
Die EP-A-0 706 763 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kaffee-Extrakt. Der aufgeschäumte Kaffee-Extrakt wird vor dem Sprühtrocknen unter einem Druck von 3,5 bis 6 bar homogenisiert. Der Trockner hat eine Auslaßtemperatur von 80 bis 100ºC.
Das US-Patent Nr. 2 788 276 beschreibt ein Verfahren zum Sprühtrocknen von wäßrigen Extrakten von Tee und geröstetem Kaffee. Zur Trocknung von geschäumten Kaffee-Extrakt wird eine Hochdruckzerstäubung (beispielsweise 280 bar) angewandt. Kurz vor dem Trocknen können starke Scherkräfte auf den Schaum ausgeübt werden, um die Größe und die Zahl der einzelnen Blasen in dem Schaum zu verringern.
Als Reaktion auf das zunehmende Verbraucherinteresse an Premium- und Spezial-Kaffees wäre demzufolge für die Verbraucher ein löslicher Espresso-Kaffee interessant, wenn er die charakteristischen Eigenschaften eines Espresso-Produktes liefern könnte, ohne daß dafür eine Espresso-Maschine benötigt würde, oder die speziellen Erfordernisse der oben erwähnten Patente, und wobei gleichzeitig die Bequemlichkeit und die Vorzüge eines löslichen Kaffees zum Tragen kämen.
Bei einem löslichen Kaffee-Produkt gibt es kein chemisches oder mechanisches Verfahren zur Erzeugung von Schaum beim Aufgießen des Produktes, weshalb das Produkt vor dem Trocknen aus einem Schaumzustand bearbeitet werden muß, und es in der Lage sein muß, diesen Zustand bei der Zubereitung für den Verbrauch wiederzuerlangen.
Bei richtiger Trocknung wird ein geschäumter Kaffee- Extrakt kleine Gasblasen innerhalb der Wände der sprühgetrockneten Teilchenenthalten. Wenn auf diese Teilchen heißes Wasser gegossen wird, werden die Gasblasen bei der Auflösung des Kaffees freigesetzt, und die Blasen schwimmen zur Oberfläche des Getränks. Wenn in dem Aufguß genügend oberflächenaktive Mittel vorhanden sind, werden die Blasen durch die Adsorption dieser Verbindungen an der Gasblasen/Wasser-Grenzfläche stabilisiert, und sie werden in Form einer Schaumschicht auf der Oberfläche festgehalten.
Obgleich verschiedene lösliche Espresso-Kaffee-Pulver im Handel erhältlich sind, ergeben sie nicht die von dem wahren Espresso-Kenner gewünschten Schaumeigenschaften. Im allgemeinen weist das erhaltene Espresso-Getränk nicht genügend Schaum auf, oder der Schaum verschwindet zu schnell, oder es liegt eine Kombination von beiden vor. Demzufolge ist ein löslicher Espresso-Kaffee wünschenswert, der die Schaumeigenschaften eines auf konventionelle Weise hergestellten Espresso-Getränkes besitzt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der vermehrten Schaumbildung von Instant-Kaffee, oder genauer, sie ist damit befaßt, den Schaum dazu zu bringen, das Aussehen und die Struktur des Schaumes von gebrühtem Espresso anzunehmen. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen Espresso-Kaffee-Pulvers, umfassend die Stufen des Schäumens des Extraktes durch Einblasen von Gas, des Homogenisierens des geschäumten Extraktes, um die Gasblasengröße zu verringern, und des Sprühtrocknens des homogenisierten Extraktes unter ausreichenden Trocknerauslaßtemperaturen und Sprühdruckbedingungen, um Teilchen mit darin eingeschlossenen Gasblasen zu erhalten, wobei der überwiegende Anteil der Gasblasen eine Größe von 10 Mikron oder weniger besitzt.
Das vorliegende Verfahren führt zur Herstellung von Espresso-Produkten, die im Vergleich zu im Handel erhältlichen löslichen Espresso-Kaffee-Getränken eine verbesserte Schaumstruktur und -stabilität aufweisen. Dies ist auf die Anwesenheit einer großen Anzahl von eingearbeiteten Gasblasen zurückzuführen, die eine Größe von weniger als 10 Mikron aufweisen. Der Schaum in dem durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Espresso-Getränkes wird ohne den Einsatz eines schaumbildenden Sahnezusatzes gebildet.
Obgleich das vorliegende Verfahren speziell ein Espresso-Getränk betrifft, ist auch an andere lösliche Kaffees gedacht, die in der Tasse Schaum bilden, so beispielsweise Spezialkaffees, wie Cappuccino, griechischer Kaffee-Frappe und spanische Kaffees.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluß der Kaffee-Extrakt-Temperatur auf den sich in der Tasse ergebenden Schaum zeigt, welcher von einem löslichen Espresso-Pulver erzeugt wird, welches nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluß der Kaffee-Extrakt-Konzentration des erhaltenen Schaums in der Tasse zeigt, welcher mit einem löslichen Espresso- Pulver erzeugt wurde, der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm der bevorzugten Ausführungsform, bei welcher eine Homogenisiervorrichtung in Verbindung mit einer Rückführung eingesetzt wird, um Gasblasen mit einer Größe von weniger als 5 Mikron zu erzeugen.
Fig. 5 ist eine Mikrophotographie eines Abtast- Elektronenmikroskops (SEM), welche die Gasblasengröße in dem aufgeschäumten Extrakt zeigt.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluß des in dem Sprühtrockner angewandten Sprühdruckes auf den erhaltenen Schaum in der Tasse zeigt, welcher von einem löslichen Espresso-Pulver erzeugt wurde, der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung der Teilchengrößenverteilung, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bei variierenden Sprühdrücken erhalten wird.
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluß des prozentualen Feuchtigkeitsgehaltes des löslichen Espresso-Pulvers, welches nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, auf den erhaltenen Schaum in der Tasse zeigt.
Fig. 9 ist eine SEM-Mikrophotographie der Teilchen des löslichen Espresso-Pulvers, welches nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist. Fig. 9A stellt eine Vergrößerung von 200X dar; Fig. 9B zeigt eine Vergrößerung von 1000X.
Fig. 10 ist eine SEM-Mikrophotographie eines im Handel erhältlichen, löslichen Espresso-Pulvers, welches als Espresso-Pulver A bezeichnet wird. Fig. 10A stellt eine Vergrößerung von 200X dar; Fig. 10B zeigt eine Vergrößerung von 1000X.
Fig. 11 ist eine graphische Darstellung, die die Teilchengrößenverteilung zeigt, die bei dem löslichen Espresso- Kaffee-Pulver gefunden wurde, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, im Vergleich zu der Teilchengrößenverteilung, die in dem Espresso-Pulver A aufgefunden wurde.
Fig. 12 ist eine SEM-Mikrophotographie eines weiteren, im Handel erhältlichen Espresso-Pulvers, das als Espresso-Pulver B bezeichnet wird. Fig. 12A stellt eine Vergrößerung von 200X dar; Fig. 12B zeigt eine Vergrößerung von 1000X.
Fig. 13 ist eine SEM-Mikrophotographie des löslichen Espresso-Pulvers, das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, jedoch mit der Ausnahme, daß in den Kaffee-Extrakt kein Gas eingeblasen wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen Espresso-Kaffee-Pulvers, umfassend die Stufen:
(1) Schäumen von Kaffee-Extrakt durch Einblasen von Gas;
(2) Homogenisieren des geschäumten Extrakts von Stufe (1), um die Gasblasengröße auf 5 Mikron oder weniger zu verringern; und
(3) Sprühtrocknen des homogenisierten Extrakts von Stufe (2) unter einer Trocknereinlaßtemperatur von 140º bis 190ºC und einer Trocknerauslaßtemperatur von 85º bis 105ºC und Sprühdruckbedingungen von 21,7 bis 139 bar (etwa 300 bis 2000 psi), welche wirksam sind, um in das erhaltene Pulver kleine Gasblasen einzubringen und darin zu halten, derart, daß ein überwiegender Teil des Hohlraums in dem löslichen Espresso- Kaffee-Pulver aus Gasblasen einer Größe von 10 Mikron oder weniger besteht.
Das erhaltene lösliche Kaffee-Pulver besitzt eine einzigartige Struktur, die einen Hohlraum umfaßt, der aus relativ homogenen Gasblasen besteht, von denen ein überwiegender Anteil eine Größe von 10 Mikron oder weniger aufweist.
Ein schematisches Diagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Der Kaffee-Extrakt wird in ein ummanteltes Gefäß 2 gegeben, in welchem er mit Hilfe eines Rührers 4 mit variabel einstellbarer Geschwindigkeit gerührt wird, um die Homogenität aufrechtzuerhalten. Das ummantelte Gefäß 2 ist von einem Mantel 6 umgeben, welcher eine Kühlflüssigkeit enthält, so daß der Extrakt gekühlt und für das Einblasen von Gas vorbereitet werden kann. Der gekühlte Extrakt wird mit Hilfe einer Rotationsdrehkolbenpumpe 8 an einem Gaseinblaspunkt 10 vorbeigepumpt, an welchem mit Hilfe einer Sinterdüse kontinuierlich Gas eingeblasen wird. Der Gasnachschub 12 wird bei einem spezifischen Druck und einer spezifischen Fließgeschwindigkeit zu der Gaseinblasdüse geführt. Der Druck wird mit Hilfe eines Druckreglers 14 kontrolliert, während ein Gasfließmeßgerät 16 die Fließgeschwindigkeit des Gases überwacht. Der mit Gas beaufschlagte Extrakt wird dann von dem Gaseinblaspunkt. 10 zu einer Homogenisiervorrichtung 18 geführt, wo er homogenisiert und die Gasblasen auf eine Größe von 5 Mikron oder weniger verringert werden. Der homogenisierte Extrakt, oder geschäumte Extrakt, wird dann unter Verwendung einer Hochdruckpumpe 22 zu einer Sprühdüse 24 eines Sprühtrockners 26 geführt. Zwischen der Homogenisiervorrichtung 18 und der Hochdruckpumpe 22 befindet sich ein Ablaßventil, welches dazu dient, die Dichte des geschäumten Extrakts zu überprüfen, bevor er in den Sprühtrockner 26 gelangt. Der geschäumte Extrakt wird unter Herstellung eines sprühgetrockneten Produktes 28, dem löslichen Espresso-Pulver, sprühgetrocknet.
Der Kaffee-Extrakt, der bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden soll, wird auf übliche Weise erhalten. Obgleich jeglicher Kaffee-Extrakt oder jede Extrakt-Mischung in Abhängigkeit von den Wünschen der Verbraucher im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist festgestellt worden, daß der zur Herstellung des Extrakts verwendete Kaffee-Typ die Schäumbarkeit des erhaltenen löslichen Espresso-Pulvers deutlich beeinfluß hat. Es wurde insbesondere festgestellt, daß ein nur von Robusta- Kaffee erhaltener Extrakt zu besseren Schaumeigenschaften in der Tasse führte als ein Extrakt von Arabica-Kaffee oder einem Extrakt, der aus einer Mischung von Robusta-Kaffee und Arabica-Kaffee bestand. Von dem Röstgrad des Extraktes wurde festgestellt, daß dieser keinen wesentlichen Einfluß auf die Schaumeigenschaften des erhaltenen löslichen Espresso-Pulvers hat.
Der erste entscheidende Schritt bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist das Schäumen des Kaffee-Extraktes durch Einblasen von Gas. Um den Kaffee für das Einblasen des Gases richtig vorzubereiten, wird der Extrakt auf eine Temperatur von unter 27ºC abgekühlt. Eine Extrakt-Temperatur im Bereich von etwa 10 bis etwa 27ºC wird bevorzugt, und ein Temperaturbereich von etwa 10 bis etwa 15ºC wird besonders bevorzugt.
Wie in Fig. 2 gezeigt wird, bleibt die Neigung zum Schäumen in der Tasse des erhaltenen Produktes bei Extrakt- Temperaturen unterhalb etwa 27ºC konstant. Im Gegensatz dazu kann eine deutliche Verringerung bei der Schäumungsneigung beobachtet werden, wenn die Extrakt-Temperatur eine Temperatur oberhalb 27ºC annimmt. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, daß die Temperatur des Extraktes seine Viskosität beeinflußt, welcher ihrerseits die Schaumstabilität beeinflußt. Beispielsweise erhöhen niedrigere Temperaturen die Viskosität des Kaffee-Extraktes. Eine Zunahme der Viskosität unterstützt die Aufrechterhaltung der kleinen Gasblasen in dem Schaum, indem das Abfließen von Flüssigkeit aus den Schaumzellwänden verzögert wird, was schließlich das Zusammenfallen des Schaumes behindert. Demzufolge korrelieren niedrigere Temperaturen mit der Existenz kleinerer Blasen in dem Schaum, kleinere Blasen korrelieren mit Hohlräumen, die in den durch das Verfahren erzeugten Teilchen vorhanden sind, und die Hohlräume korrelieren mit einer Zunahme des Schaumes in der Tasse.
Die Tatsache, daß die Temperatur des Kaffee-Extraktes die Viskosität des Extraktes beeinflußt, ist auch insofern wichtig, als Schäume von variierender Viskosität aufgrund der Tröpfengröße unterschiedliche Trocknungscharakteristiken zeigen können, was zu einem Einschluß von Hohlräumen unterschiedlicher Größe führen kann. Wie die Fig. 2 zeigt, führte die Zunahme der Extrakt-Temperatur von 27ºC auf 38ºC zu einer 40%igen Abnahme des Schaumvolumens in der Tasse.
Das Kühlen des Kaffee-Extraktes kann auf jede herkömmliche Weise durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Extrakt in ein Gefäß gegeben werden, das von einem Kühlmantel umgeben ist. Dere Kühlmantel kann mit irgendeiner Kühlflüssigkeit gefüllt werden, wobei Beispiele für solche Kühlmittel Glykol, Ammoniak und Fluorkohlenwasserstoffe umfassen. Der Extrakt sollte zur Aufrechterhaltung der Homogenität auch gemischt oder gerührt werden. Es kann jeder herkömmliche Rührertyp verwendet werden. Geschwindigkeiten von etwa 20 bis etwa 100 UpM wurden als ausreichend befunden.
Neben der Extrakt-Temperatur kann auch die Konzentration des Extraktes die Schäumungseigenschaften des Produktes beeinflussen. Die Fig. 3 zeigt den Einfluß der Extrakt-Konzentration auf das Schaumvolumen in der Tasse, während der Sprühdruck konstant gehalten und die Trocknertemperatur variiert wurden, um einen Feuchtigkeitsgehalt von 3,25% zu erreichen. Es ist deutlich, daß das Schaumvolumen in der Tasse mit zunehmender Extrakt-Konzentration abnimmt. Obgleich eine Zunahme der Extrakt-Konzentration von 40 auf 50% lösliche Feststoffe ("ss") die Viskosität des geschäumten Extraktes erhöht, und dies gewöhnlich die Schaumbildung unterstützt, wird angenommen, daß die Abnahme des Wassergehaltes vermutlich eine größere nachteilige Wirkung hatte, was zu den dargestellten Ergebnissen führte.
Extrakt-Konzentrationen im Bereich von etwa 35 bis etwa 55% ss wurden als ausreichend befunden, wobei ein Bereich von etwa 37 bis etwa 43% ss bevorzugt wird.
Der gekühlte Extrakt wird dann zu dem Gaseinblaspunkt gepumpt, wo kontinuierlich Gas eingeblasen wird. Obgleich verschiedene Arten von Gasen eingesetzt werden können, wie beispielsweise Stickstoff, Distickstoffoxid und Kohlendioxid, wurde festgestellt, daß Stickstoffgas die besten Ergebnisse liefert.
Es wurden Untersuchungen durchgeführt, um den Schaum in der Tasse von Espresso-Pulvern zu vergleichen, die mit Stickstoff, Distickstoffoxid und Kohlendioxid geschäumt worden sind. Es wurde ein einfaches Untersuchungsverfahren zur quantitativen Bestimmung des Schaumes in der Tasse angewandt (welches nachfolgend als quantitative Bestimmung des Schaumes in dere Tasse bezeichnet wird). Dieses Verfahren beruht auf der Verwendung eines 100 ml-Meßzylinders aus Glas mit einem Durchmesser von 25 mm, in welchen 1,8 g Kaffee abgewogen werden, und worauf 70 ml bei 80ºC gegossen werden. Die Schaumvolumina werden in Zeitintervallen von 1 & 10 Minuten notiert. Typische Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Alle Messungen wurden doppelt durchgeführt. Tabelle 1: Einfluß der Art des Gases auf den Schaum in der Tasse
Wie den Ergebnissen, die in Tabelle 1 zusammengestellt sind, entnommen werden kann, ergab der mit Stickstoffgas geschäumte Extrakt klarerweise einen überlegenen Schaum in der Tasse im Vergleich zu den Extrakten, die mit Kohlendioxid geschäumt wurden. Aufgrund der Tatsache, daß Kohlendioxid etwa 55mal löslicher in Wasser ist als Stickstoffgas, wird angenommen, daß das Kohlendioxid unter den Schäumungsbedingungen vor der Zerstäubung gesättigt im Extrakt vorliegt, und daß er sich bei der Bildung der Tröpfchen vermutlich aufwärmt und ein Teil des Kohlendioxids aus der. Lösung ausgetrieben wird. Dieses Kohlendioxid addiert sich seinerseits zu den vorliegenden Gasblasen, was zu größeren Gasblasen und in der Folge zu einem schlechteren Schaum in der Tasse führt. Obgleich bei der Verwendung von Distickstoffoxid einiger Schaum in der Tasse erhalten wurde, wurde Stickstoffgas als das bevorzugte Gas befunden.
Es wurde auch festgestellt, daß neben der Art des verwendeten Gases auch die in dem Extrakt vorhandene Menge an Gas die Menge an in der Tasse erzeugtem Schaum nach der Rekonstituierung des Produktes beeinflußt. Jedoch ist die Menge an Gas, die in den Extrakt eingearbeitet werden kann, durch Spezifikationen der Schüttdichte für das Endprodukt beschränkt. Das heißt, daß die Schaumdichte des Kaffee-Extraktes direkt von der Menge an Gas, die in die getrockneten Teilchen eingearbeitet ist, abhängt. In idealer Weise wäre eine sehr geringe Schaumdichte wünschenswert, jedoch führen die intrinsischen Eigenschaften des geschäumten Extraktes in Verbindung mit der Verarbeitungsvorrichtung und den Spezifikationen für das Endprodukt zu Beschränkungen.
Beispielsweise nimmt die Viskosität des Schaumes mit abnehmender Dichte zu. Obgleich die Abhängigkeit anfänglich linear ist, wird sie bei Dichten von weniger als 600 g/l exponentiell. Dies ist von besonderer Bedeutung, da die Änderung der Viskosität bei Dichten unterhalb von 600 g/l schwerwiegende Folgen für die Pumpbarkeit der geschäumten Extrakte haben kann.
An der Gaseinlaßstelle wird Gas mit einer Fließgeschwindigkeit und einem Druck in den gekühlten Kaffee-Extrakt eingeblasen, welche ausreichend sind, um die gewünschte Schaumdichte des geschäumten Extraktes zu erreichen. Das Einblasen des Gases kann mit Hilfe jedes herkömmlichen Mittels durchgeführt werden. Es hat sich herausgestellt, daß eine Gaseinblasdüse oder eine Sinterdüse gut arbeiten. Das Gas sollte kontinuierlich bei einem Verhältnis von etwa 0,1 : 1 bis etwa 2 : 1 von Gas zu Extrakt, vorzugsweise etwa 0,6 : 1 bis 1,4 : 1, in den gekühlten Extrakt eingeblasen werden.
Das Einblasen des Gases in den Kaffee-Extrakt ist weiterhin dadurch definiert, daß es bei den oben angegebenen Verhältnissen und bei einem Druck durchgeführt werden soll, der größer ist als der Extrakt-Druck, wobei der Gasdruck typischerweise 10 bis 20 psi höher ist als der Extrakt-Druck.
Sowohl die Verteilung als auch die Größe der Gasblasen, die sich infolge der Gaseinblasstufe ergeben, diktieren die intrinsischen Eigenschaften (beispielsweise die Viskosität) des Schaumes. Eine kleinere Größe der Gasblasen sowie auch eine engere Verteilung der Blasen sind für die Herstellung der löslichen Espresso-Teilchen wünschenswert. Das heißt, kleine und einheitliche Gasblasen ergeben die größte Schaumstabilität und die cremigste Struktur. Große Blasen laufen schneller aus und fallen schneller in sich zusammen, was zu einem kurzlebigen Schaum in der Tasse führt. Die größeren Blasen wirken auch als Keim dafür, daß kleinere Blasen zusammenfallen, was wiederum die Schaumlebensdauer dieser kleineren Blasen verkürzt.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise Gasblasen mit Größen von 5 Mikron oder weniger unter Verwendung einer Homogenisiervorrichtung in Verbindung mit einer Rückführung erzeugt. Ein bevorzugtes Verfahren kommt in dem schematischen Diagramm zum Ausdruck, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die Bezugszeichen der gemeinsamen Elemente sind die gleichen, die zuvor bei der Diskussion der Fig. 1 verwendet wurden. Der in einem ummantelten Gefäß 2 vorhandene Extrakt wird mit Hilfe eines Rührers 4 mit variabel einstellbarer Geschwindigkeit gerührt. Als Kühlflüssigkeit wird Glykol verwendet, das in einem Mantel 6 enthalten ist, der das Gefäß umgibt. Der Extrakt wird gekühlt, um vor dem Einblasen des Gases die bevorzugte Temperatur zu erreichen. Der Extrakt wird mit Hilfe einer Rotationsdrehkolbenpumpe 8 von dem ummantelten Gefäß zu dem Gaseinblaspunkt 10 transportiert. Die Gasquelle 12 sorgt für einen Stickstoffgasfluß, der mit Hilfe eines Sinterzerstäubers am Gaseinblaspunkt in den Extrakt eingeblasen wird. Ein feines Nadelventil 13 und ein Fließmeter 16 kontrollieren die dem Extrakt zugeführte Menge an Gas. Die Mischung aus Gas und Extrakt wird durch eine Homogenisiervorrichtung 18 geführt, die für die gründliche Vermischung ein Schersieb mit einer Vielzahl von rechteckigen Öffnungen in dem Sieb mit Abmessungen von 0,4 mm · 0,4 mm enthält. Eine Hochgeschwindigkeits-Fließschleife, die eine Verdrängungspumpe 19 umfaßt, sorgt für eine Rückführung des geschäumten Extraktes zu der Homogenisiervorrichtung, was zu einer Verringerung der Gasblasengröße auf weniger als 5 Mikron führt. Daneben ist die Hochfließgeschwindigkeits-Rückführungsschleife in der Lage, den Druck des geschäumten Extraktes bis zu der Hochdruck(HP)-Sprühtrockner-Zuführungspumpe 22 oberhalb einer Untergrenze aufrechtzuerhalten, die die Kavitation der HP- Pumpe verhindert. Zusammengefaßt erlaubt die oben beschriebene Verarbeitung, daß der Extrakt leicht zu annehmbaren Dichten geschäumt werden kann, wobei der Schaum aus sehr kleinen Gasblasen besteht. Die Dichte des geschäumten Extraktes wird durch Änderung der Menge an Gas variiert, die in den Extrakt eingeblasen wird, und sie wird geprüft, indem bei dem Ablaßventil 20 vor der HP-Pumpe Proben entnommen werden. Dieses Verfahren führt zu einer Verringerung der Gasblasen in dem Kaffee-Extrakt auf eine Größe von weniger als 5 Mikron oder weniger mit einer durchschnittlichen Größe von etwa 2 Mikron, wie dies in Fig. 5 gezeigt wird.
Nachdem der geschäumte Extrakt die Homogenisiervorrichtung verlassen hat und bevor er mit Hilfe der Hochdruckpumpe zu dem Sprühtrockner geführt wird, wird zur Überwachung der Schaumdichte an dem Ablaßventil eine Probe des geschäumten Extraktes gezogen. Wie bereits oben erwähnt, ist eine niedrige Schaumdichte erwünscht. Speziell ist eine Schaumdichte im Bereich von etwa 500 bis etwa 750 g/l erwünscht. In noch bevorzugterer Weise ist bei einem mit Stickstoffgas geschäumten Extrakt eine Schaumdichte im Bereich von etwa 600 bis 650 g/l erwünscht. Die bevorzugte Schaumdichte des Extraktes kann durch Einstellen der Menge an Gas erreicht werden, die in den Kaffee-Extrakt eingeblasen wird.
Ebenso wichtig wie die Stufe der Beaufschlagung mit Gas oder der Aufschäumung ist die Zerstäubung und das Trocknen des homogenisierten Extraktes. Die Zerstäubungs- und Trocknungsbedingungen sind kritisch, um das eingeschlossene Gas und die Blasenstruktur in dem getrockneten Produkt beizubehalten.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird der geschäumte Extrakt für die Zerstäubung mit einer Hochdruckpumpe zu einer Sprühdüse eines Sprühtrockners geführt. Die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzte Hochdruckpumpe ist eine Pumpe von der Art einer Kolbenverdrängungspumpe. Der von der Hochdruckpumpe erzeugte Druck ist eine Funktion der Schaumdichte. Der Gasanteil des Schaumes wird durch die Pumpenkolben komprimiert, was zu einem verringerten volumetrischen Fluß am Auslaß und damit zu einer Verringerung des Sprühdruckes führt. Darüber hinaus beginnt die Pumpe einen Hohlsog zu entwickeln, wenn der Druck des Schaumes hin zum Hochdruckpumpeneinlaß unter einen kritischen Wert von ca. 4,45 bar (50 psi) fällt. Demzufolge muß ein ausreichender Druck zum Hochdruckpumpeneinlaß hin aufrechterhalten werden, um einen Hohlsog der Pumpe zu vermeiden. Wenn sehr geringe Schaumdichten erreicht werden, ergeben sich sehr niedrige Drücke, die zu einer Beendigung des Zerstäubungsprozesses führen. Dies kann durch Erhöhen des Flusses und des Druckes zum Hochdruckpumpeneinlaß hin korrigiert werden, was zur Wiederaufnahme der Zerstäubung führt, bis die Schaumdichte korrigiert werden kann.
Das letztlich durch Sprühtrocknen des geschäumten Extraktes erhaltene lösliche Kaffee-Pulver wird durch eine Reihe von Betriebsgrößen beeinflußt, wie beispielsweise Schaumdichte, Sprühdruck, Art der Sprühdüse und Trocknertemperatur. Wie bereits oben erwähnt, wird die Schaumdichte des Extraktes vor seiner Einführung in den Sprühtrockner kontrolliert und überwacht.
Die bei der Zerstäubung erzeugten Sprühdrücke spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Tröpfengröße, von der angenommen wird, daß sie nach dem Trocknen mit der Größe der Teilchen korreliert. Höhere Sprühdrücke neigen zur Veranlassung von Hohlkegel-Sprühmustern, welche im allgemeinen zu kleineren Teilchen mit enger Verteilung führen. Die Fig. 6 zeigt den Einfluß des Sprühdruckes auf den erhaltenen Schaum in der Tasse und zeigt deutlich, daß das Schaumvolumen in der Tasse mit zunehmendem Sprühdruck anwächst. Die Fig. 7 zeigt den Einfluß des Sprühdruckes auf die Teilchengrößenverteilung, wobei sich bei einem höheren Sprühdruck eine engere Verteilung der Teilchen ergab.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird der geschäumte Extrakt mit Hilfe der Hochdruckpumpe bei einem Druck von 21,7 bis 139 bar (etwa 300 bis etwa 2000 psi), wobei ein Bereich von etwa 49,3 bis etwa 70 bar (etwa 700 bis etwa 1000 psi) bevorzugter ist, zu der Sprühdüse eines Sprühtrockners gepumpt. Ein Druck von etwa 70 bar (etwa 1000 psi) ist besonders bevorzugt.
Wie bereits oben erwähnt, beeinflußt auch die Wahl der in dem Sprühtrockner eingesetzten Art der Düse das Endprodukt. Die Wahl der Art der Düse erfolgt in einer herkömmlichen Weise, d. h. unter Berücksichtigung des Teilchengrößenbedarfs, der Fließgeschwindigkeit zur Düse und des Sprühdruckes. Eine Düse, die ein feines Hohlkegel-Sprühmuster erzeugt, wird bevorzugt, da diese Art von Muster kleine Teilchen mit einer engen Größenverteilung erzeugt. Es wurde festgestellt, daß die Zunahme der Düsenkerngröße zu einem abnehmenden Sprühwinkel führt, welcher infolge geringfügig größere Teilchen erzeugte, welche ihrerseits zu einem verringerten Schaum in der Tasse führten. Darüber hinaus führte die Zunahme der Düsenkerngröße auch zu einer Verringerung des Druckes, was zu einer Erhöhung der Feuchtigkeit und schließlich auch zu einem verringerten Schaum in der Tasse führte. Vorzugsweise wurden Spraydry & Whirljet (The Spraying Systems Co.)-Niederkapazitäts- und -Hochdruck(35-105 bar)(500-1500 psi)-Düsen eingesetzt, die speziell ein feines Hohlkegel-Sprühmuster erzeugten.
Es wurde weiterhin festgestellt, daß im Rahmen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bei einem Teilchen- Feuchtigkeitsgehalt von 3,25% (siehe Fig. 8) ein optimales Schaumvolumen in der Tasse erzeugt wurde. Es sollte erwähnt werden, daß der Teilchen-Feuchtigkeitsgehalt selbst von den Zerstäubungs- und Trocknungsbedingungen, d. h. Luftfluß, Temperatur, etc., kontrolliert wird. Es wurde festgestellt, daß der Feuchtigkeitsgehalt eine umgekehrt proportionale Abhängigkeit zur Trocknertemperatur besitzt. Demzufolge wird ein Teilchen- oder Pulver-Feuchtigkeitsgehalt von etwa 3 bis etwa 3,5% bevorzugt.
Die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung angewandte Trocknereingangstemperatur des Sprühtrockners sollte von etwa 140 bis etwa 190ºC betragen. Die Trocknerauslaßtemperatur sollte von etwa 85 bis etwa 105ºC reichen, wobei eine Temperatur von etwa 90 bis etwa 100ºC bevorzugt wird.
Gegebenenfalls kann die Zugabe von für Nahrungsmittel zugelassenen oberflächenaktiven Mitteln die Höhe und die Stabilität des Schaumes in der Tasse noch weiter verbessern. So kann man die Produktgüte durch Zugabe von etwa 0,1 bis etwa 2,0 Gew.-% nahrungsmittel-geeigneten, oberflächenaktiven Mitteln verbessern. Solche nahrungsmittel-geeigneten oberflächenaktiven Mittel umfassen Biofoam (Propylenglykolalginat), Hyfoama (Weizenprotein), Saponin (Glycosid), Carboxymethylcellulose, Tween (Polysorbat) und Gummi arabicum, Mischungen davon und dergleichen.
Es ist festgestellt worden, daß die Produktgüte mit der Zugabe von nahrungsmittel-geeigneten oberflächenaktiven Mitteln verbessert werden kann. In Abhängigkeit der Art der verwendeten oberflächenaktiven Mitteln kann eine zugesetzte Konzentration von etwa 1% oberflächenaktives Mittel zu dem Extrakt zu einem verbesserten Schaum in der Tasse im Bereich von etwa 35 bis 45% Zunahme bei dem 1-minütigen Zeitintervall nach der Rekonstitution und zu einer etwa 80 bis 100%igen Zunahme bei dem 10-minütigen Zeitintervall im Anschluß an die Rekonstituierung führen.
Das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte lösliche Espresso-Pulver ergibt nach der Rekonstitution ein Espresso-Getränk mit verbessertem Schaum in der Tasse. Das heißt, das nach dem vorliegenden Verfahren aus dem löslichen Espresso-Pulver hergestellte Espresso-Getränk führt zur Bildung von Espresso-Produkten mit verbesserter Schaumstruktur und Schaumstabilität, verglichen mit Espresso-Getränken, die aus im Handel erhältlichen Espresso-Pulvern hergestellt worden sind. Die Schaumcharakteristiken, die mit dem löslichen Espresso-Kaffee erzielt werden, der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellt worden ist, ähneln sehr denjenigen von traditionell hergestelltem Espresso-Kaffee.
Das nach der vorliegenden Erfindung hergestellte lösliche Espresso-Kaffee-Pulver besteht aus Teilchen mit einer Größe im Bereich von etwa 5 bis etwa 400 Mikron bei einer durchschnittlichen Größe von etwa 100 bis etwa 150 Mikron.
Der Feuchtigkeitsgehalt, der in den Teilchen vorliegt, reicht von 2,5 bis 4%, wobei ein Feuchtigkeitsbereich von etwa 3 bis etwa 3,5% bevorzugt wird.
Die Dichte der löslichen Espresso-Kaffee-Teilchen reicht von 0,12 bis 0,22 g/cm³, wobei eine Dichte von etwa 0,16 bis etwa 0,19 g/cm³ bevorzugt wird.
Die im Handel erhältlichen löslichen Espresso-Kaffee- Pulver zeigen eine höhere Dichte (0,2 bis 0,25 g/cm³), einen niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt (2 bis 2,5%) und besitzen eine breitere Teilchengrößenverteilung (10 bis 700 Mikron) im Vergleich zu dem Produkt der vorliegenden Erfindung.
Die Mikrostruktur der löslichen Espresso-Teilchen umfaßt, wie oben beschrieben, einen inneren Hohlraum, der aus einer Mehrheit von Gasblasen einer Größe von 10 Mikron oder weniger und einer Minderheit aus Hohlraum einer Größe über 10 Mikron besteht. Vorzugsweise weist eine Mehrheit der Gasblasen Größen von 5 Mikron oder weniger auf.
Aufgrund der einzigartigen physikalischen Parameter des nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten löslichen Espresso-Kaffee-Pulvers ergibt die Rekonstitution des Kaffee-Pulvers ein espresso-ähnliches Getränk mit einem ausgezeichneten Schaum in der Tasse. Insbesondere bei der Servierung in einer durchschnittlichen Größe bildet sich auf der Oberfläche der Kaffee-Lösung eine dicke Schaumschicht in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 6 mm, und diese ist für einen Zeitraum von mehr als 5 Minuten stabil. Diese Schaumcharakteristiken sind denjenigen überlegen, die mit im Handel erhältlichen löslichen Espresso-Pulvern erzielt werden.
Die oben beschriebene einzigartige Struktur der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Pulverteilchen ist auf der in Fig. 9 gezeigten SEM-Mikrophotographie der Teilchen zu sehen. Der Mikrophotoraphie kann leicht entnommen werden, daß die Pulverteilchen eine große Anzahl an eingearbeiteten Gasblasen kleiner Größe enthalten. Der Schaum in der Tasse ist das Ergebnis der Freisetzung dieser Gasblasen aus den Teilchen, wenn man heißes Wasser auf sie gießt.
Wie in Fig. 9 dargestellt und wie oben beschrieben, ist die Mikrostruktur der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Pulverteilchen ausgeprägter im Vergleich zu anderen löslichen Espresso-Pulvern.
Ein solches erhältliches Espresso-Pulver, welches als Espresso-Pulver A bezeichnet wird, ergab bei der Rekonstitution eine 3 bis 4 mm dicke Schaumschicht, die für einen Zeitraum von weniger als 5 Minuten stabil war. Das Espresso-Pulver A wurde mit heißem Wasser rekonstituiert, und es wurden Untersuchungen durchgeführt, um mit Hilfe der weiter oben beschriebenen quantitativen Bestimmung des Tests in der Tasse den Schaum in der Tasse mengenmäßig zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Die Mirkostruktur des Espresso- Pulvers A kann der in Fig. 10 dargestellten SEM-Mikrophotographie entnommen werden. Obgleich die Mikrophotographie dieser Teilchen ähnliche Gasblasen einer kleinen Größe zeigt, die in die Teilchen eingebettet sind, sind die in den nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Pulverteilchen vorliegenden Blasen (wie in Fig. 9 gezeigt) einheitlicher verteilt und im Durchschnitt kleiner.
Darüber hinaus weisen die Teilchen des Espresso- Pulvers A ziemlich große Hohlräume in ihrem Mittelpunkt auf, welche für das Schaumvolumen in der Tasse schädlich sind. Die großen Hohlräume ergeben bei der Auflösung der Teilchen in Wasser große Schaumzellen. Die kleinen Schaumzellen (die von den kleinen Gasblasen erzeugt werden) koaleszieren auf diesen größeren Schaumzellen und bilden noch größere Schaumzellen. Diese Schaumzellen zerplatzen leicht und schnell. Das Ergebnis davon ist, daß die nach der vorliegenden Erfindung erzeugten Pulverteilchen gegenüber diesem im Handel erhältlichen Produkt eine verbesserte Schäumbarkeit und Schaumstabilität besitzen.
Die Fig. 11 ist eine graphische Darstellung, die den Unterschied in der Teilchengrößenverteilung des nach der vorliegenden Erfindung hergestellten löslichen Espresso-Pulvers im Vergleich zu derjenigen des Espresso-Pulvers A zeigt. In deutlicher Weise ist offensichtlich, daß das Produkt der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem Handelsprodukt kleinere Teilchen mit einer engeren Verteilung aufweist. Die Teilchengrößenverteilung des löslichen Espresso-Pulvers der vorliegenden Erfindung variiert zwischen 5 bis 350 Mikron, wobei 60% der Gesamtheit eine mittlere Teilchengröße von 150 Mikron aufwiesen, im Vergleich zu 5 bis 650 Mikron für das Espresso- Pulver A, wobei 35% der Gesamtheit eine mittlere Teilchengröße von 300 Mikron aufwiesen. Darüber hinaus machten bei dem Espresso-Pulver A die Gasblasen mit einer Größe von weniger als 10 Mikron weniger als 20% der Gasblasengesamtheit aus.
Wie von Crosby und Weyl (E.J. Crosby und R.W. Weyl, "Foam spray drying: general principles", AIChE Sym. Series, 1992, Nr. 163, Vol. 73, 82-94) berichtet wurde, entwickeln sich geschäumte Tröpfchen in Abhängigkeit von den Trocknungsbedingungen und der Tropfengröße zu einem Kügelchen oder einer kugelförmigen Hülle. Die Bildung des Kügelchens ist von Vorteil, da die Gasblasen des Schaums in Form von Gashohlräumen in den getrockneten Teilchen zurückbehalten werden. Jedoch kann die Bildung einer kugelförmigen Hülle zu einem Einschluß von einem großen Gashohlraum oder großen Gashohlräumen im Mittelpunkt des Teilchens führen. Es hat den Anschein, daß bei kleinen Teilchen Kügelchen gebildet werden (Produkt der vorliegenden Erfindung) im Vergleich zu kugelförmigen Hüllen bei größeren Teilchen (Espresso-Produkt A), wie dies in den Fig. 9 und 10 gezeigt wird.
Ein weiteres, im Handel erhältliches Espresso-Pulver, das als Espresso-Pulver B bezeichnet wird, ergab eine 1 mm dicke Schaumschicht, die nur für etwa 1 Minute stabil war. Dieses Produkt wurde gleichfalls der quantitativen Bestimmung des Schaumes in der Tasse unterzogen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Dieses Pulver wurde gleichfalls analysiert, und die SEM-Mikrophotographie ist in Fig. 12 dargestellt. Ein Vergleich der Mikrostruktur des Espresso-Pulvers B (Fig. 12) mit der des nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Espresso-Pulvers (Fig. 9) macht deutlich, daß das Espresso-Pulver B weniger Gasblasen kleiner Größe in den Teilchen eingebettet enthält. Die offensichtliche Abwesenheit von kleinen Gasblasen zeigt sich an dem schlechteren Schaum in der Tasse und der verringerten Stabilität des Produktes.
Um die Bedeutung der Gasblasen noch weiter zu erläutern, stellt Fig. 13 eine SEM-Mikrophotographie eines löslichen Espresso-Kaffee-Pulvers dar, welches nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, jedoch mit der Ausnahme, daß der dem Sprühtrockner zugeführte Kaffee-Extrakt ein ungeschäumter Extrakt war, d. h. daß kein Gas in den Kaffee-Extrakt eingeblasen worden war. Die Schäumbarkeit der erhaltenen Pulverteilchen war sehr schlecht, was klarerweise durch einen Blick auf die SEM-Mikrophotographie vorhergesagt werden konnte, die nur große Gasblasen zeigt, die im Mittelpunkt der Teilchen eingebettet sind. Dieses ungeschäumte Pulver wurde der quantitativen Bestimmung des Schaumes in der Tasse auf die gleiche Weise wie die Espresso-Pulver A und B unterzogen, und die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 angegeben: Tabell 2: Schaumvolumen in der Tasse für verschiedene Espresso-Kaffees Schaumvolumen (ml) in der Tasse
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

Ein Extrakt für die Zufuhr zum Trockner mit einer Konzentration von 42% ss wurde vor dem Sprühtrocknen durch Einblasen von Gas geschäumt. Der Extrakt wurde aus dunkel gerösteten 100% Robusta-Bohnen erhalten. Der Extrakt wurde zunächst auf eine Temperatur von 13ºC abgekühlt, indem er in einen 100 l-Gefäß gegeben wurde, welches von einem Glykol- Kühlmantel umgeben war. Um die Homogenität aufrechtzuerhalten, wurde der Extrakt mit einer Geschwindigkeit von 60 UpM gerührt.
Der gekühlte Extrakt wurde dann an einer Injektionsdüse vorbeigepumpt, wo mit Hilfe einer Sinterdüse bei Fließgeschwindigkeiten im Bereich von 1,0 bis 1,2 l/min und einem Druck von 40 bis 50 psi Stickstoffgas kontinuierlich eingeblasen wurde.
Der mit Gas beaufschlagte Extrakt wurde dann mit einer Fließgeschwindigkeit von 2,5 l/min zu einer nachgeschalteten Silverson-Homogenisierungsvorrichtung (Modell Nr. 275L, 8000 UpM, welche ein Schersieb mit einer Vielzahl von rechteckigen Öffnungen im Sieb von 0,8 mm · 0,8 mm aufwies) gepumpt. Die Homogenisierungsvorrichtung wurde zur Homogenisierung und zur Verringerung der Gasblasengröße auf weniger als 5 Mikron eingesetzt.
Die Extrakt-Dichte wurde mit Hilfe eines Ablaßventils überprüft, das zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Hochdruckpumpe des Sprühtrockners angeordnet war. Durch Einstellen der in den Extrakt eingeblasenen Menge an Gas wurde eine Extraktdichte von 0,65 kg/l erhalten. Der geschäumte Extrakt wurde mit Hilfe der Hochdruckpumpe bei einem Druck von 35,5 bar (500 psi) zu der Sprühdüse des Sprühtrockners (Spraying Systems Co., Modell SX 58/21) gepumpt, einer Kammer mit hoher Form (vom Typ Turm) mit Düsenzerstäubung durch einen gleich laufenden Luftstrom.
Die Sprühtrocknerbedingungen waren wie folgt:
Auslaßtemperatur: 95ºC
Einlaßtemperatur: 160ºC
Luftstrom: 1600 c.f./min
Das unter den oben angegebenen Sprühtrocknerbedingungen erzeugte, getrocknete Pulver wies die folgenden physikalischen Parameter auf:
Dichte: 0,16 g/cm³
Farbe: 40 Lange
Größe: 5 bis 300 Mikron (Durchschnitt: 100 Mikron)
Feuchtigkeitsgehalt: 2,5%
Das getrocknete Pulver ergab einen ausgezeichneten Schaum in der Tasse. Speziell wurde beim Aufgießen von 70 ml Wasser von 80ºC auf 2,0 g des Pulvers in einer 90 ml-Tasse eine 4 bis 5 mm dicke Schaumschicht auf der Oberfläche der Kaffee-Lösung gebildet, die für einen Zeitraum von mehr als 5 Minuten stabil war. Das Espresso-Pulver wurde auch der quantitativen Bestimmung des Schaumes in der Tasse unterzogen und die Ergebnisse sind nachstehend angegeben:

Zeit (Minuten) Schaumvolumen (ml) in der Tasse

1 5,5
10 3,5
Die Schaumeigenschaften in der Tasse waren cremig und dicht, und die Schaumzellen hatten eine kleine Größe.

Beispiel 2

Ein Extrakt für die Zufuhr zum Trockner mit einer Konzentration von 37% ss wurde durch Einblasen von Gas vor dem Sprühtrockner geschäumt. Der Extrakt wurde aus dunkel gerösteten 100% Robusta-Bohnen erhalten. Der Extrakt wurde zunächst auf eine Temperatur von 10ºC abgekühlt, indem er in ein 100 l- Gefäß gegeben wurde, welches von einem Glykol-Kühlmantel umgeben war. Zur Aufrechterhaltung der Homogenität wurde der Extrakt mit einer Geschwindigkeit von 60 UpM gerührt.
Der gekühlte Extrakt wurde dann einer Injektionsdüse vorbeigepumpt, wo durch eine Sinterdüse bei Fließgeschwindigkeiten im Bereich von 1 bis 1,4 l/min und einem Druck von 3,76 bar (40 psi) kontinuierlich Stickstoffgas eingeblasen wurde. Der Extrakt übte einen Druck von 3,07 bar (30 psi) aus.
Der mit Gas beaufschlagte Extrakt wurde dann mit einer Fließgeschwindigkeit von 2,5 l/min zu einer nachgeschalteten Silverson-Homogenisierungsvorrichtung gepumpt, wie sie auch in Beispiel 1 verwendet wurde. Die Homogenisierungsvorrichtung enthielt ein Schersieb mit einer Mehrzahl von rechteckigen Öffnungen im Sieb einer Größe von 0,4 mm · 0,4 mm. Wie in Beispiel 1 wurde die Homogenisierungsvorrichtung dazu verwendet, die Stickstoff-Gasblasen zu homogenisieren und ihre Größe auf weniger als 5 Mikron zu verringern, wobei die durchschnittliche Größe 2 Mikron oder weniger betrug.
Die Extrakt-Dichte wurde wie in Beispiel 1 mit Hilfe eines Ablaßventils überprüft, und die in den Extrakt eingeblasene Menge an Gas wurde eingestellt, um eine Extrakt-Dichte von 0,6 kg/l zu erreichen. Der geschäumte Extrakt wurde mit Hilfe der Hochdruckpumpe bei einem Druck von 70 bar (1000 psi) zu der Sprühdüse des Sprühtrockners (der gleiche wie in Beispiel 1) gepumpt.
Die Sprühtrocknerbedingungen waren wie folgt:
Auslaßtemperatur: 95ºC
Einlaßtemperatur: 145ºC
Luftstrom: 1600 c.f./min
Das unter den oben angegebenen Sprühtrocknerbedingungen hergestellte getrocknete Pulver wies die folgenden physikalischen Parameter auf:
Dichte: 0,16 g/cm³
Farbe: 40 Lange
Größe: 5 bis 250 Mikron (Durchschnitt: 100 Mikron)
Feuchtigkeitsgehalt: 3,25%
Wie in Beispiel 1 ergab das getrocknete Pulver bei der Rekonstitution einen ausgezeichneten Schaum in der Tasse. Speziell bildete sich eine 5 bis 6 mm dicke Schaumschicht auf der Oberfläche der Kaffee-Lösung aus, und diese war für einen Zeitraum von mehr als 5 Minuten stabil. Es wurde die quantitative Bestimmung des Schaumes in der Tasse durchgeführt und die Ergebnisse sind nachstehend angegeben:

Zeit (Minuten) Schaumvolumen (ml) in der Tasse

1 7
10 5
Der Schaum besaß die wünschenswerten cremigen und dichten Eigenschaften, die den Schaumeigenschaften ähnlich waren, über die in Beispiel 1 berichtet wurde.

Beispiel 3

Ein Extrakt für die Zufuhr zum Trockner mit einer Konzentration von 40% ss wurde vor dem Sprühtrocknen durch Einblasen von Luft geschäumt. Der Extrakt wurde aus einer 50/50- Mischung von Robusta/Arabica-Bohnen erhalten. Dere Extrakt wurde auf 15ºC abgekühlt, während er bei einer Geschwindigkeit von 50 UpM gerührt wurde. Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde in den gekühlten Extrakt bei einem Druck von 4,45 bar (50 psi) Stickstoffgas eingeblasen, wobei das Gas eine Fließgeschwindigkeit von 1,4 l/min aufwies.
Der mit Gas beaufschlagte Extrakt wurde dann, wie in Beispiel 2 beschrieben, zu einer Homogenisierungsvorrichtung gepumpt. Die Fließgeschwindigkeit betrug 2,5 l/min. Die Größe der Gasblasen wurde auf etwa 5 Mikron verringert, wobei die durchschnittliche Größe 2 Mikron betrug. Die eingeblasene Menge an Gas wurde so eingestellt, daß eine Extraktdichte von 0,6 kg/l erzielt wurde. Eine Hochdruckpumpe pumpte den geschäumten Extrakt bei einem Druck von 70 bar (1000 psi) zu dem Sprühtrockner. Die Sprühtrockner-Bedingungen waren wie folgt:
Auslaßtemperatur: 100ºC
Einlaßtemperatur: 150ºC
Luftstrom: 1600 c.f./min
Das unter den oben angegebenen Sprühtrocknerbedingungen hergestellte getrocknete Pulver wies die folgenden physikalischen Parameter auf:
Dichte: 0,18 g/cm³
Farbe: 30 Lange
Größe: 5 bis 300 Mikron (Durchschnitt: 150 Mikron)
Feuchtigkeitsgehalt: 3,25%
Das getrocknete Pulver ergab einen guten Schaum in der Tasse. Speziell bildete sich eine 3 bis 4 mm dicke Schaumschicht auf der Oberfläche der Kaffee-Lösung, und diese war für einen Zeitraum von etwa 5 Minuten stabil. Das Produkt wurde unter Anwendung der oben beschriebenen quantitativen Bestimmung des Schaumes in der Tasse untersucht, um die Höhe und die Beständigkeit des Schaumes zu messen und die Ergebnisse sind nachstehend angegeben:

Zeit (Minuten) Schaumvolumen (ml) in der Tasse

1 5,5
10 3,5
Die Schaumeigenschaften in dere Tasse waren cremig, wobei die Schaumzellen große und kleine Größe umfaßten.

Beispiel 4

Ein Extrakt für die Zufuhr zum Trockner mit einer Konzentration von 40% ss wurde, wie in Beispiel 2 beschrieben, vor dem Sprühtrocknen durch Einblasen von Luft geschäumt, mit der Ausnahme, daß der Extrakt zusätzlich eine 1%ige Konzentration einer Kombination der nicht-Kaffee-oberflächenaktiven Mittel Biofoam (Propylenglykolalginat) und Hyfoama 66 (Weizenprotein) enthielt. Der Extrakt wurde dann, wie in Beispiel 2 beschrieben, homogenisiert und sprühgetrocknet. Das erhaltene lösliche Espresso-Pulver wurde dann im Hinblick auf die Schäumbarkeit mit dem in Beispiel 2 hergestellten löslichen Espresso-Pulver, d. h. welches ohne irgendwelche nicht- Kaffee-oberflächenaktiven Mittel hergestellt worden war, verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3: Schaumbildungstendenz in der Tasse von Espresso-Pulver mit und ohne nicht-Kaffeeoberflächenaktiven Mitteln Schaumvolumen (ml) in der Tasse
Wie den in der Tabelle 3 tabellarisch angegebenen Ergebnissen entnommen werden kann, ist deutlich, daß die Zugabe von nicht-Kaffee-oberflächenaktiven Mitteln zu dem Kaffee- Extrakt das Schaumvolumen in der Tasse und die Stabilität deutlich verbesserte. Speziell wurde nach dem 1 Minuten-Zeitintervall nach der Rekonstitution eine 40%ige Zunahme beobachtet, und nach dem 10 Minuten-Intervall nach der Rekonstitution eine 100%ige Zunahme.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines löslichen Espresso-Kaffeemehles, umfassend die folgenden Stufen:

(1) Schäumen von Kaffee-Extrakt durch Einblasen von Gas;

(2) Homogenisieren des geschäumten Extrakts von Stufe (1), um die Gasblasengröße auf 5 Mikron oder weniger zu verringern; und

(3) Sprühtrocknen des homogenisierten Extrakts von Stufe (2) unter einer Trocknereinlaßtemperatur von 140º bis 190ºC und einer Trocknerauslaßtemperatur von 85º bis 105ºC und Sprühdruckbedingungen von 21,7 bis 139 bar (300 bis 2000 psi), welche wirksam sind, um in das erhaltene Mehl kleine Gasblasen einzubringen und darin zu halten, derart, daß ein überwiegender Teil des Hohlraumes in dem löslichen Espresso-Kaffeemehl aus Gasblasen mit einer Größe von 10 Mikron oder weniger besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Kaffee- Extrakt von Robusta-Kaffee oder einer Mischung von Robusta- Kaffee und Arabica-Kaffee abgeleitet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Kaffee- Extrakt vor der Stufe (1) auf eine Temperatur von etwa 10ºC bis etwa 27ºC abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Kaffee- Extrakt eine Konzentration zwischen etwa 35 und etwa 55% lösliche Feststoffe, vorzugsweise zwischen etwa 37 und etwa 43% lösliche Feststoffe, aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Kaffee- Extrakt in Stufe (1) durch Einblasen von Stickstoffgas in den Extrakt geschäumt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Kaffee- Extrakt unter ausreichend wirksamen Gasfließgeschwindigkeiten und Druckbedingungen geschäumt wird, um eine Schaumdichte von zwischen etwa 500 und etwa 750 g/l, vorzgusweise zwischen etwa 600 und etwa 650 g/l, zu erhalten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Schaumdichte bei einem Verhältnis von Gas zu Extrakt von etwa 0,1 : 1 bis etwa 2 : 1, vorzugsweise von etwa 0,6 : 1 bis 1,4 : 1, erreicht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Ein blasen von Gas in den Extrakt durch Anwendung eines Gasdruckes erreicht wird, der größer ist als der Extraktdruck.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Gasdruck 0,7 bis 1,4 bar (10 bis 20 psi) größer ist als der Extraktdruck.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der homogenisierte Extrakt, von Stufe (3) mit einem Druck zwischen etwa 49,3 bis etwa 70 bar (etwa 700 und etwa 1000 psi) zu dem Sprühtrockner gepumpt wird.

11. Verfahren nach Ansprüch 1, bei welchem das erhaltene, in Stufe (3) gebildete Mehl eine Teilchenfeuchtigkeit von etwa 2,5 bis etwa 4,0% aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Kaffee-Extrakt zusätzlich eine wirksame Menge eines lebensmittelverträglichen oberflächenaktiven Mittels enthält, welche ausreichend ist, um die Schäumbarkeit des erhaltenen Kaffeemehls zu erhöhen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem das lebensmittelverträgliche oberflächenaktive Mittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Propylenglykolalginat, Weizenprotein, Saponin, Carboxymethylcellulose, Gummiarabicum, Tweens sowie Mischungen von diesen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem das lebensmittelverträgliche oberflächenaktive Mittel dem Kaffee- Extrakt in einer Konzentration von etwa 0,1 bis etwa 2% zugesetzt wird.

15. Verfahren zur Herstellung eines löslichen Espresso-Kaffeemehls, umfassend die folgenden Stufen:

(1) Abkühlen des von Robusta-Bohnen abgeleiteten Kaffee-Extrakts einer Konzentration von 37 bis 43% lösliche Feststoffe auf eine Tempteratur zwischen 10ºC und 15ºC;

(2) Schäumen des gekühlten Kaffee-Extrakts von Stufe (1) durch Einblasen von Stickstoffgas in den Extrakt bei einem Gas-zu-Extrakt-Verhältnis von 0,6 : 1 bis 1,4 : 1, wobei das Gas einen Druck aufweist, der 0,7 bis 1,4 bar (10 bis 20 psi) größer ist als der Druck des Extrakts;

(3) Homogenisieren des geschäumten Extrakts von Stufe (2), um eine Schaumdichte zwischen 500 bis 750 g/l und eine Gasblasengröße von 5 Mikron odere weniger zu erreichen; und

(4) Sprühtrocknen des homogenisierten Extrakts in einem Sprühtrockner bei einem Sprühdruck von 49,3 bis 70 bar (700 bis 1000 psi), einer Trocknereinlaßtemperatur von 140 bis 190ºC und einere Trocknerauslaßtemperatur von 90 bis 100ºC für einen ausreichenden Zeitraum, um ein lösliches Espresso- Kaffeemehl zu erhalten, das Teilchen umfaßt, welche eine Feuchtigkeit von 3 bis 3,5% aufweisen, wobei ein überwiegender Anteil des Hohlraumes in dem löslichen Espresso-Mehl aus Gasblasen mit einer Größe von 10 Mikron oder weniger besteht.

16. Lösliches Espresso-Kaffeeprodukt, welches umfaßt:

(1) einen Feuchtigkeitsgehalt von 2,5 bis 4,0%;

(2) eine Dichte von 0,12 bis 0,22 g/cc; und

(3) eine Struktur, welche einen inneren Hohlraum umfaßt, welcher aus einem überwiegenden Anteil an Gasblasen von 10 Mikron oder weniger und einem kleineren Anteil an Hohlraum über 10 Mikron besteht, derart, daß bei der Rekonstitution mit heißem Wasser ein Kaffeeprodukt mit einer Schicht aus einem stabilen espresso-artigen Schaum erzeugt wird.

17. Produkt nach Anspruch 16, bei welchem der überwiegende Anteil der Gasblasen eine Größe von 5 Mikron oder weniger aufweist.

18. Produkt nach Anspruch 16, bei welchem der Feuchtigkeitsgehalt von etwa 3,0 bis etwa 3,5% beträgt.

19. Produkt nach Anspruch 16, bei welchem die Dichte von etwa 0,16 bis 0,19 g/cc beträgt.

20. Produkt nach Anspruch 16, bei welchem der lösliche Espresso-Kaffee eine Teilchengröße von etwa 5 bis etwa 400 Mikron, vorzugsweise von etwa 100 bis etwa 150 Mikron, aufweist.