PT826308E

PT826308E - Processo e produto de extraccao de cafe

Info

Publication number: PT826308E
Application number: PT96202356T
Authority: PT
Inventors: Elke Gerhardt-Rieben; Claude Rene Lebet; Valerie Leloup; Klaus Schlecht
Original assignee: Nestle Sa
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2001-04-30
Also published as: CA2213022A1; NZ328534A; JPH1066507A; KR100442917B1; ZA977208B; EP0826308A1; CN1080090C; PE101498A1; MX9706465A; GR3035490T3; ES2153536T3; BR9704520A; MA24301A1; DE69611363D1; DE69611363T2; JP3798523B2; BR9704520B1; AU3527397A; US5897903A; ATE198256T1

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO E PRODUTO DE EXTRACÇÃO DE CAFÉ" Âmbito da Invenção A presente invenção refere-se a um processo de produção de um café solúvel que contém sólidos de café hidrolisados. A invenção também diz respeito a um produto de café solúvel que contém sólidos de café hidrolisados.

Antecedentes da Invenção

Para a maioria dos consumidores, a bebida de café ideal é preparada mediante mistura de água em ebulição a grãos de café, torrados e moídos na ocasião, normalmente a uma temperatura entre 90° C e 100° C. No entanto, dado que sob essas condições o rendimento de produção de sólidos de café solúveis é inferior a 25%, não é comercialmente viável produzir nestas condições café solúvel. Por conseguinte, os desenvolvimentos tecnológicos mais recentes na área do café solúvel relacionam-se com tentativas de simular esta bebida de café ideal, obtendo-se em simultâneo, um rendimento viável.

As primeiras tentativas para incrementar o rendimento dos sólidos de café solúveis centraram-se no aumento da temperatura e da pressão do líquido de extracção usado para extrair os sólidos de café a partir do café torrado e moído. Contudo, cedo se descobriu que para atingir rendimentos 1

aceitáveis, as temperaturas e pressões necessitavam ser de tal forma altas que ocorria um processo de hidrólise extensivo no sistema de extracção. Esta circunstância é indesejável, dado que resulta na produção de alcatrões que causam turvação e sabores secundários indesejáveis. A atenção dirigiu-se então para a sujeição do café torrado e moido a extracção em condições relativamente suaves e, para aumentar o rendimento, à sujeição a hidrólise das borras parcialmente extraídas, em separado, para aumentar o rendimento. Assim o problema de sabores secundários poderia ser reduzido a níveis aceitáveis. Por exemplo, a patente norte-americana 4.158.067 (Wouda) revela um processo segundo o qual o café torrado e moído é sujeito a extracção em contra-corrente, em dois passos, com um passo separado de hidrólise entre os dois passos de extracção. É introduzida água quente a uma temperatura entre 60° C a 120° C no segundo passo de extracção, enquanto que o café acabado de torrar é introduzido no primeiro passo de extracção. O líquido de extracção que sai do segundo passo de extracção é introduzido no primeiro passo de extracção para extrair o café recentemente torrado e de moído. As borras de café extraídas parcialmente que saem do primeiro passo de extracção são sujeitas a hidrólise termal, a uma temperatura de 140° C a 200° C, numa passo separada de hidrólise, antes de serem introduzidas no segundo passo de extracção. Desta forma, os sólidos de café submetidos a hidrólise, que são extraídos no segundo passo de extracção, não passam pelo passo de hidrólise nem são submetidos a mais condições extremas. Reduz-se a produção de sabores secundários e alcatrões que de outra forma teriam resultado. 2

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Um desenvolvimento aprofundado deste conceito é revelado na patente europeia 0363529 (Kraft General Foods). No processo descrito neste patente, as borras de café extraídas parcialmente que se obtêm de uma primeira passo de extracção estão manchadas e são a seguir sujeitas a hidrólise a uma tempei a Lura de 200° C a 260 ° C. A hidrólise decorre durante 1 a 15 minutos, a fim de remover pelo menos 50% de quaisquer mananos e obter um produto hidrolisado que contenha uma percentagem inferior a 50% de monossacáridos e uma percentagem inferior a 10% de polissacáridos que contenham mais ao que 6 sacáridos na cadeia polissacárida. 0 produto hidrolisado é então adicionado aos extractos de café obtidos dos passos de extracção.

Embora se descreva este processo como proporcionando bom rendimento, resulta daí quantidades razoavelmente grandes de sacáridos de cadeias mais curtas e de pesos moleculares inferiores. Isto altera significativamente o sabor e o paladar das bebidas produzidas a partir de produtos de café solúvel. É certo que o perfil de sabor já não é coincidente com o do café produzido por fervura de água. Também, a quantidade aumentada de sacáridos de cadeias mais curtas causa que o extracto obtido a partir deste processo se comporta de modo diferente quando comparado com os extractos-padrão, durante a sua concentração e secagem. Em especial, o extracto tem um ponto de congelação mais baixo, o que torna mais difícil o processo de secagem-congelação, ao mesmo tempo que a viscosidade se torna um problema durante a secagem-pulverização. Além disso, reduz-se a estabilidade durante a armazenagem dos pós de café produzidos a partir do extracto devido a uma higroscopicidade realçada e temperaturas de 3 }

transição vítrea mais baixas, h extensão do problema depende obviamente da severidade do tratamento de hidrólise.

Portanto, existe ainda a necessidade de um processo de extracção de sólidos de café solúveis que seja rentável e proporcione um café solúvel que contenha sacáridos de peso molecular superior. Existe também a necessidade de um café solúvel que contenha sólidos de café hidrolisados e sacáridos de maior peso molecular.

Sumário da Invenção

Em conformidade, a presente invenção proporciona um processo para a extracção em contra-corrente de sólidos de café solúveis a partir de borras de café, compreendendo o processo: extracção de sólidos de café solúveis a partir de borras de café frescas, num primeiro passo de extracção, usando um líquido de extracção primária, a uma temperatura compreendida entre 80° C e 160° C, para proporcionar um extracto de café primário e borras parcialmente extraídas; extracção de sólidos de café solúveis das borras parcialmente extraídas, num segundo passo de extracção, usando um líquido de extracção secundário, a uma temperatura de 160° C a 190° C, para proporcionar um extracto de café secundário e borras de café, estas contendo no mínimo 25% em peso de sólidos de café solúveis extraídos das mesmas com base no peso do café seco, torrado e moído, sendo que o extracto de café secundário é recolhido ou usado como líquido de extracção primária; drenagem das borras de café obtidas a partir do segundo passo de extracção e sua hidrólise térmica, num passo de 4 1

hidrólise a uma temperatura de 160°C a 220 ° C durante 1 a 15 minutos para obter borras de café hidrolisadas; e extracção de sólidos de café solúveis das borras de café hidrolisadas, num terceiro passo de extracção, usando um liquido de extracção terciária, a uma temperatura de 170° C a 195° C para obter borras de café extraídas e um extracto de café hidrolisado, o mesmo sendo recolhido ou usado como liquido de extracção primária ou secundária.

Surpreendentemente, considerando que ocorre hidrólise, é possível produzir um café solúvel que tem um bom aroma e bom perfil de sabor e que contém uma distribuição de polissacáridos que se assemelha o mais aproximadamente ao café produzido por processos onde ocorre pouca ou nenhuma hidrólise. Além disso, é possível obter-se bom rendimento, na ordem dos 45 a 70%. Também se verificou que resultaram poucos ou nenhuns sedimentos ou alcatrões. Além disso, o extracto de café obtido por este processo pode ser liofilizado ou seco por atomisação sem os problemas associados aos extractos hidrolisados. Além disso, os pós de café obtidos a partir do extracto de café apresentam boa estabilidade de armazenamento.

Preferencialmente, o líquido de extracção primária entra no primeiro passo de extracção a uma temperatura na gama de 110°C a 140°C. De preferência, o líquido de extracção secundária entra no segundo passo de extracção a uma temperatura na gama de 165°C a 180°C. O líquido de extracção terciária entra de preferência no Lerceiro passo de extracção a uma temperatura na gama de 175° C a 190° C. 5

No passo de hidrólise, as borras de café são de preferência hidrolisadas Lermicamente a uma temperatura dc 190°C a 210° C. Além disso, as borras de café são hidrolisadas termicamente, aquecendo-as com vapor. As borras de café são preferencialmente drenadas forçando vapor em sentido descendente através das mesmas.

Preferencialmente, o extracto de café hidrolisado contém uma percentagem inferior em peso de derivados de furfural, entre 1% e 6% em peso de monossacáridos e uma percentagem superior a 28% em peso de oligossacáridos e polissacáridos , baseando-se todas as percentagens na matéria seca do extracto de café hidrolisado. Além disso, a média pesada de peso molecular de todos os sacáridos no extracto de café hidrolisado é preferencialmente superior a 1500 unidades com uma polidispersão de 2,5 ou maior. O processo pode ainda compreender: drenagem das borras de café obtidas a partir do terceiro passo de extraeção, sua hidrólise térmica, num segundo passo de hidrólise, a uma temperatura de 160° C a 220° C, durante 1 a 15 minutos, para obter borras de café hidrolisadas secundárias; e extraeção dos sólidos de café solúveis das borras de café sob hidrólise secundária, num quarto passo de extraeção, usando um quarto liquido de extraeção, a uma temperatura de 170° C a 195° C para obter borras de café extraídas e um extracto de café hidrolisado, o mesmo sendo recolhido ou usado como o líquido de extraeção primária, secundária ou terciária. 6 i

A presente invenção proporciona um café solúvel que contém sólidos de café solúvel hidrolisados, contendo o café solúvel no mínimo 30% em peso de sacáridos , compreendendo uma percentagem inferior a 1% em peso de derivados de furfural, uma percentagem inferior a 4% em peso de monossacáridos, uma percentagem inferior a 12% em peso de oligossacáridos e uma percentagem inferior a 18% em peso de polissacáridos, tendo na sua totalidade uma média pesada de peso molecular superior a 2000 unidades, com uma polidispersão de 3 ou superior.

Preferencialmente, o café solúvel contém uma percentagem superior a 31% em peso de sacáridos . De preferência os sacáridos contêm menos de cerca de 0,6% em peso de derivados de furfural, 1 a 4% em peso de monossacáridos, 2 a 8% em peso de oligossacáridos e mais do que 23% em peso de polissacáridos . Além disso, os sacáridos têm de preferência uma média pesada de peso molecular superior a 2200 unidades com uma polidispersão de 3.5 ou superior.

Breve Descrição dos Desenhos

Descrevem-se a seguir concretizações da invenção fazendo referência aos desenhos, apenas a título de exemplo, sendo que: A Figura 1 é um diagrama de fluxo esquemático de um processo de extracção e hidrólise tendo uma única entrada para o líquido de extracção; A Figura 2 é um diayrcima de fluxo esquemático de um processo de extracção e hidrólise tendo duas entradas para o líquido de extracção; 7 ,1

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V! \ % A Figura 3 é um diagrama de fluxo esquemático de outro processo de extracção e hidrólise tendo duas entrada3 para o liquido de extracção; A Figura 4 é um diagrama de fluxo esquemático de um processo de extracção e hidrólise tendo três entradas para o liquido de extracção, e A Figura 5 é um gráfico da distribuição do peso molecular dos sacáridos em função do peso total de hidratos de carbono para os produtos de café solúvel produzidos por processos de extracção convencionais e pelo processo do exemplo 1.

Descrição Detalhada da Invenção

Nesta descrição, os seguintes termos têm os seguintes significados: "monossacárido" significa um hidrato de carbono que não pode ser hidrolisado para um hidrato de carbono mais simples. "oligissacárido" significa um sacárido polimerisado que tem 2 a 6 unidades de monossacáridos na cadeia. "polissacárido" significa um sacárido polimerisado que tem mais do que 6 unidades de monossacáridos na cadeia. "peso molecular ponderado" é a média ponderada dos pesos moleculares individuais das moléculas de hidratos de carbono, separadas por cromatografia de exclusão de dimensão. "polidispersão" significa a dispersão da distribuição do peso molecular das moléculas de hidrato de carbono e corresponde à razão do peso molecular médio, em peso, em proporção ao peso molecular médio, em número, de moléculas de hidratos de carbono, separadas por cromatografia de exclusão de dimensão. 8 \ \ \

A fim de se produzir café solúvel, o café torrado e moldo é sujei Lo no minimo a um processo de quatro passos, de extracção e hidrólise em contra-corrente. Num primeiro passo de extracção, o café acabado de torrar e moer é extraído sob condições relativamente suaves, ocorrendo pouca ou nenhuma hidrólise dos sólidos de café. Por conseguinte, neste passo, a temperatura do líquido de extracção situa-se na gama dos 80° C a 160° C.

As borras de café extraídas parcialmente, obtidas a partir do primeiro passo de extracção, são então sujeitas a extracção num segundo passo. Neste passo, a temperatura do líquido de extracção situa-se na gama de 160° C a 190° C, de forma a poder ocorrer hidrólise moderada dos sólidos de café.

As borras de café extraídas parcialmente, obtidas no segundo passo de extracção, têm de ter no mínimo 25 % em peso dos sólidos de café, com base no café seco, torrado e moído, para serem extraídos deles. Se tiverem sido extraídos menos do que 25% em peso dos sólidos de café, verifica-se que o café solúvel produzido no fim é sensível à humidade e à temperatura. Crê-se que isto é causado por excesso de hidrólise de substâncias sensíveis ao calor. Se tiverem sido retirados mais do que 25 % em peso de sólidos de café, a maioria ou todas as substâncias sensíveis ao calor desaparecem.

As borras parcialmente extraídas são drenadas em primeiro lugar para lhes relirar a maior parte do líquido de extracção a fim de evitar hidrólise do sólido de café solúvel contido no líquido. As borras drenadas são então sujeitas a hidrólise, num passo de hidrólise separado. Nesta passo, as 9 1

: t borras parcialmente extraídas são aquecidas a uma temperatura de 160° C a 220° C pur um período de 1 a 15 minutos.

As borras de café hidrolisadas obtidas do passo de hidrólise são então sujeitas a extracção num terceiro passo dc extracção. Neste passo a temperatura dn líquido de extracção situa-se na gama dos 170° C a 190° C, de forma a poder ocorrer hidrólise moderada dos sólidos de café.

As condições no passo de hidrólise e no terceiro passo de extracção são seleccionadas de modo que os sólidos de café solúveis no líquido de extracção terciária que saem do terceiro passo de extracção contêm menos do que 1% em peso de derivados de furfural, entre 1% e 6% em peso de monossacáridos e mais do que 30 % em peso de oligo- e polissacáridos . Todas as percentagens baseiam-se na matéria seca do extracto de café hidrolisado. Além disso, a média ponderda de peso molecular de todos os sacáridos no extracto é superior a 1500 unidades com uma polidispersão de 2,5 ou superior.

Se desejado, o extracto de café que sai do segundo e/ou do terceiro passo de extracção pode ser submetido a lavagem para retirar os sabores secundários. Além disso, se desejado, pode ser incluída no processo mais do que um passo de lavagem, tal como a descrita na patente norte-americana 5.183.676 (Schlecht) , cuja invenção é citada aqui a título de referência. É também possível usar uma ou mais entradas de líquido de extracção quente para dentro do sistema. Se for usado uma única entrada, o líquido de extracção flui através de todos 10

I i os passos de extracção e sai do primeiro passo de extracção como o exlraclu de café primário. 3e for usado mais do que uma entrada, mais do que um extracto de café sairá do sistema. Por exemplo, cada passo de extracção pode ter a sua própria entrada de liquido de extracção fresco e a sua saida de extracto de café.

Cada passo de extracção pode ser constituído por um ou mais recipientes de extracção, que podem ser quaisquer recipientes de extracção adequados; por exemplo, reactores de leito fixo ou extractores de contra-corrente continua. Δ escolha e o modelo dos recipientes é uma questão de preferência e não tem qualquer impacto crítico no processo. Além disso, se forem usados reactores de leito fixo, pode fazer-se de modo que o líquido de extracção flua em sentido ascendente através do reactor ou em sentido descendente através do reactor, conforme desejado. A passo de hidrólise também pode ser constituída por um ou mais recipientes de reacção. 0 recipiente de reacção para hidrólise pode ser um reactor de leito fixo, uma autoclave, um reactor de intermitente, um aparelho de extrusão, ou afim. Mais uma vez, o modelo do recipiente de reacção de hidrólise é uma questão de escolha e não tem qualquer impacto crítico no processo. Contudo, os recipientes de reacção de extracção e os de reacção de hidrólise são convenientemente reactores de leito fixo e idênticos. Isto tem a vantagem de que as borras de café podem permanecer no mesmo recipiente de reacção ao longo de todo o processo.

Os extractos obtidos por este processo podem ser processados em pó de café solúvel, como desejado. Normalmente, os extractos são descascados, usando-se vapor 11 r 5

i ✓ί* para retirar os voláteis de aromas, concentrados, e depois secos por atomisação ou liofilizados. EsLes procedimentos são bem conhecidos, encontram-se bem descritos na literatura e não têm impacto critico na invenção. 0 aroma do café torrado e moído também pode ser recuperado antes de qualquer exlidcção por qualquer proce330 conhecido tal como descasque por gás, vapor e afins.

Além disso, o processo pode incluir um ou mais passos adicionais de hidrólise e extracção para extrair ainda mais os sólidos de café solúveis das borras de café extraídas que saem do terceiro passo de extracção. Estes passos adicionais de hidrólise e extracção podem convenientemente operar nas mesmas condições do passo de hidrólise e do terceiro passo de extracção.

Numa primeira concretização específica, ilustrada na Figura Ϊ, o café recentemente torrado e moído 4 é introduzido num primeiro passo de extracção 2. Um extracto de café secundário 24, que sai do segundo passo de extracção 8 é introduzido no primeiro passo de extracção 2 para extrair sólidos de café solúveis do café torrado e moído no primeiro passo de extracção 2. 0 extracto de café introduzido, incluindo os sólidos de café solúvel extraídos no primeiro passo de extracção 2, sai como um produto do extracto de café 22. 0 produto do extracto de café 22 é então sujeito a mais processamento para o converter num extracto de café concentrado. A temperatura do extracto de café secundário 24 situa-se convenientemente na gama dos 80° C a 160° C, de forma que substancialmente não ocorra qualquer hidrólise de sólidos de café, no primeiro passo de extracção 2. 12

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As borras de café parcialmente extraídas 6 que saem do primeiro passo de exLracçao 4 são transferidas para um segundo passo de extracção 8. Um extracto de café terciário 26 que sai dum terceiro passo de extracção 18 é introduzido no segundo passo de extracção 8 para extrair sólidos de café oolúvcio do café parcialmente torrado e moído no segundo passo de extracção 2. O extracto de café introduzido, incluindo os sólidos de café solúveis que são extraídos no segundo passo de extracção 8 , sai como o extracto de café secundário 24. A temperatura do extracto de café terciário 26 situa-se convenientemente na gama dos 160° C a 190° C de forma que ocorra hidrólise moderada dos sólidos de café, no segundo passo de extracção 8.

As borras de café parcialmente extraídas 10, que saem do segundo passo de extracção, são transferidas para um passo separado de hidrólise 12. Neste passo, pelo menos 25 % em peso dos sólidos de café solúveis com base no café seco, torrado e moído, são retirados do café torrado e moído. No passo de hidrólise 12, as borras de café parcialmente extraídas são drenadas e depois aquecidas a uma temperatura entre 160° C a 220° C. É possível realizar isto de muitas maneiras. Contudo, convêm que as borras de café parcialmente extraídas sejam drenadas fazendo passar o vapor através das mesmas e sejam aquecidas injectando vapor a uma temperatura de 160° C a 220° C directamente no recipiente de reacção que contém as borras de café parcialmente extraídas. Se aquecidas desta forma, o aquecimento é extremamente rápido. Contudo pode ser usado qualquer método de aquecimento adequado.

As borras de café hidrolisadas 14 que saem do passo de hidrólise 12 são transferidas paro o terceiro passo de 13

extracção 18. Água quente 28, a uma temperatura de 170° C a 195 ° C é introduzido no terceiro passo de extracção 18 para extrair quaisquer sólidos de café solúveis remanescentes nas borras de café hidrolisadas. A temperatura da água quente é tal que ocorre hidrólise moderada dos sólidos de café, no terceiro passo de extracção 18. As borras de café extraídas 20 que saem do terceiro passo de extracção têm vantajosamente 50 a 70% em peso, com base no café seco torrado e moído, de sólidos de café solúveis extraídos das mesmas.

Uma outra concretização está ilustrada na Figura 2. Na Figura 2 são usados os mesmos números de referência como na Figura 1, para os mesmos elementos. Nesta concretização, café acabado de torrar e moer 4 é introduzido num primeiro passo de extracção 2. Água quente 30, a uma temperatura de 80° C a 160° C é introduzida no primeiro passo de extracção 2 para extrair sólidos de café solúveis do café torrado e moído no primeiro passo de extracção 2. A temperatura da água quente 30 é de tal forma que não ocorre substancialmente hidrólise dos sólidos de café no primeiro passo de extracção 2. O extracto de café produzido no primeiro passo de extracção 2 sai como um produto do extracto de café 22.

As borras de café parcialmente extraídas 6 que saem do primeiro passo de extracção 4 são transferidas para um segundo passo de extracção 8. Um extracto de café terciário 26 que sai dum terceiro passo de extracção 18 é introduzido no segundo passo de extracção 8 para extrair sólidos de café solúveis a pariir du café parcialmente extraído, torrado e moído no segundo passo de extracção 2. O extracto de café introduzido, incluindo os sólidos de café solúveis extraídos no segundo passo de extracção 8 saem como um extracto de café 14

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secundário 32. A temperatura do extracto de café terciário situa-se convenientemente na gama dos 160° C a 190° C, de modo que ocorra hidrólise moderada dos sólidos de café no segundo passo de extracção 8. O extracto de café secundário 32 c o produto do extracto de café 22 podem ser processados separadamente, como está descrito na patente norte-americana 5.242.700 (Schlecht), cuja invenção é incluída, a título de referência. Alternativamente, o extracto de café secundário 32 pode ser combinado com o produto do extracto de café 22 e então sujeito a mais processamento para o converter num extracto de café concentrado. As borras de café parcialmente extraídas 10 que saem do segundo passo de extracção 8 são transferidas para um passo separado de hidrólise 12 e processadas como descrito acima em relação à Figura 1. Subsequentemente, as borras de café hidrolisadas 14 que saem do passo de hidrólise 12 são transferidas para o terceiro passo de extracção 18 e processadas como descrito acima em relação à Figura 1. As borras de café extraídas 20 que saem do terceiro passo de extracção têm 45% a 70% em peso, com base no café seco, torrado e moído, de sólidos de café solúveis extraídos das mesmas.

Uma outra concretização está ilustrada na Figura 3. Na Figura 3 são usados os mesmos números de referência como na Figura 1, para os mesmos elementos. Nesta concretização, café acabado de torrar e moer 4 é introduzido num primeiro passo de extracção 2. Um extracto de café secundário 24, que sai do segundo passo de extracção 8, é introduzido no primeiro passo de extracção 2 para extrair sólidos de café solúveis do café torrado e moído no primeiro passo de extracção 2. O extracto 15 i 1

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V de café introduzido, incluindo os sólidos de café solúveis extraídos no primeiro passo de extracção 2, saem como um produto do extracto de café 22. A temperatura do extracto de café secundário 24 situa-se convenientemente na gama dos 80°C a 160° C, é de tal forma que não ocorra hidrólise substancial doo oólidoo de café no primeiro passo de extracção 2.

As borras de café parcialmente extraídas 6 que saem do primeiro passo de extracção 4 são transferidas para um segundo passo de extracção 8. A água quente 34 é introduzida no segundo passo de extracção 8 para extrair sólidos de café solúveis do café parcialmente extraído, torrado e moído, no segundo passo de extracção 2. A temperatura da água quente 34 é de tal forma que ocorra hidrólise moderada dos sólidos de café no segundo passo de extracção 8. A água quente e os sólidos de café solúveis extraídos no segundo passo de extracção 8 saem como o extracto de café secundário 24.

As borras de café parcialmente extraídas 10 que saem do segundo passo de extracção 8 são transferidas para um passo de hidrólise separado 12 e tratadas como descrito acima em referência à Figura 1. As borras hidrolisadas são então transferidas para o terceiro passo de extracção. Água quente 28, a uma temperatura de 170° C a 195 ° C é introduzida no terceiro passo de extracção 18 para extrair quaisquer sólidos de café solúveis remanescentes das borras de café hidrolisadas. A temperatura da água quente é de tal forma que ocorre hidrólise moderada dos sólidos de café no terceiro passo de extracção 18. A água quenle e us sólidos de café solúvel extraídos no terceiro passo de extracção 18 saem como o produto do café terciário 36. 16 !

As borras de café 20 que saem do terceiro passo de extracçao também têm cerca de 45 a cerca de 70% em peso, com base no café seco, torrado e moído, de sólidos de café solúveis extraídos das mesmas. 0 produto do café terciário 36 e o produto do extracto de café 22 podem ser processados 3cparadamcntc como descrito na patente norte-americana 5,242,700 (Schlecht). Alternativamente, o produto do café terciário 36 pode ser combinado com o produto do extracto de café 22 e depois submetido a mais processamento para o converter num extracto de café concentrado.

Ainda uma outra concretização encontra-se ilustrada na Figura 4. Na Figura 4 são usados os mesmos números de referência como nas Figuras 1 a 3, para os mesmos elementos. Nesta concretização, café acabado de torrar e moer 4 é introduzido no primeiro passo de extracção 2. Água quente 30, a uma temperatura de 80° C a 160° C é introduzida no primeiro passo de extracção 2 para extrair sólidos de café solúveis a partir do café torrado e moído no primeiro passo de extracção 2. O extracto de café produzido no primeiro passo de extracção 2 sai como um produto do extracto de café 22.

As borras de café parcialmente extraídas 6 que saem do primeiro passo de extracção 4 são transferidas para um segundo passo de extracção 8. É introduzida água quente 34 no segundo passo de extracção 8 para extrair sólidos de café solúveis a partir do café parcialmente extraído, torrado e moído no segundo passo de extracção 2. A temperatura da água quente 34 situa-se convenientemenLe na gama de 160° C a 190° C, de forma que ocorra hidrólise moderada dos sólidos de café no segundo passo de extracção 8. A água quente e os sólidos 17

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·) ' V de café solúveis extraídos no segundo passo de extracção 8 saem como o produto do café secundário 32.

As borras de café parcialmente extraídas 10 que saem do segundo passo de extracção 8 são transferidas para um passo de hidrólise separada 12 e tratadas como descrito acima em relação à Figura 1. As borras hidrolisadas são então transferidas para o terceiro passo de extracção. Água quente 28, a uma temperatura de 170° C a 195 ° C é introduzida no terceiro passo de extracção 18 para extrair quaisquer sólidos de café solúveis remanescentes das borras de café hidrolisadas. A temperatura da água quente é de tal forma que ocorre hidrólise moderada dos sólidos de café no terceiro passo de extracção 18. A água quente e os sólidos de café solúvel extraídos no terceiro passo de extracção 18 saem como o produto do café terciário 36.

As borras de café extraídas 20 que saem do terceiro passo de extracção também têm 45 a 70% em peso, com base no café seco, torrado e moído, de sólidos de café solúveis extraídos das mesmas. O produto do café secundário 32, o produto do café terciário 36 e o produto do extracto de café 22 podem ser processados separadamente, como descrito na patente norte-americana 5.242.700 ou podem ser combinados segundo várias opções e depois sujeitos a mais processamento.

Verifica-se que poucos ou nenhuns insolúveis ou alcatrões se formam durante o processo, que de outro modo causaria problemas de turvação durante os passos seguintes do processamento. Também não estão presentes fracções higroscópicas que são difíceis de secar e complicam a secagem por atomisação ou liofilização. 18

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Em todos os casos, o produto de café solúvel obtido no fim contém menos de 1 % em peso de derivados de furfural, menos de 4 % em peso de monossacáridos, menos de 12 % em peso de oligossacáridos e pelo menos 18 % em peso de polissacáridos . A quantidade total de sacáridos presentes é no minimo 30% em peso. Todas as percentagpns se baseiam no peso seco do produto de café solúvel. Além disso, o peso molecular médio dos sacáridos é superior a 2000 unidades com uma polidispersão de 3 ou superior . Um tal produto de café solúvel tem um bom aroma e sabor com bom perfil. Também há quantidades suficientemente diminutas de pequenos sacáridos e grandes quantidades de sacáridos maiores resultando num pó estável para armazenamento, mesmo em condições tropicais.

Exemplo 1 É usado um sistema de extracção que consiste em 7 reactores de leito fixo. O reactores estão ligados em série, de forma que o café torrado e moido que entra no sistema, tem inicio no primeiro reactor (reactor 1) e progride para o último reactor (reactor 7). Os reactores 1 e 2 formam um primeiro passo de extracção, os reactores 3 e 4 formam um segundo passo de extracção, o reactor 5 forma um passo de hidrólise e os reactores 6 e 7 formam um terceiro passo de extracção. Os reactores também estão ligados de forma a que o líquido de extracção entre no sistema de extracção no reactor 7 e flua através dos reactores 6, 4, 3, 2 e 1, por essa ordem, de modo a sair do sistema no reactor 1. 0 liquido de extracção não flui através do reactor 5.

Grãos de Robusta ligeiramente torrados são moídos e introduzidos no reactor 1. Água quente a uma temperatura de 19 i i

Cu \ 180° C é introduzida no reactor 7. A razão da massa do extracto de café que sai do reactor 1 para o café moído no reactor 1 é cerca de 5:1. 0 liquido de extracção que sai do reactor 6 e entra no reactor 4 encontra-se a uma temperatura de cerca de 170° C. 0 liquido de extracção que sai do reactor 3 rcccbe um jacto para se retirar sabores secundários e é introduzido no reactor 2 a uma temperatura de cerca de 130° C. 0 rendimento de extracção liquida das borras após o reactor 4 é cerca de 40 % em peso do café inicial seco, torrado e moído. As borras parcialmente extraídas no reactor 5 são primeiramente drenadas e depois é introduzido vapor no reactor para aumentar a temperatura até cerca de 198° C durante cerca de 6 minutos. A hidrólise é terminada mediante redução rápida da pressão abaixo de 800 kPa, com o objectivo de baixar a temperatura abaixo de 170° C. O rendimento da extracção nos reactores 6 e 7 é cerca de 19% em peso, elevando o rendimento da extracção total a cerca de 59% em peso do café inicial, seco, torrado e moído. 0 extracto de café que sai do reactor 1 é sujeito a descasque por vapor, evaporação e secagem para produzir pó de café solúvel numa forma convencional. O extracto evaporado é liofilizado ou seco por atomisação. Não surgem problemas durante o processamento o que poderia indicar que não se formaram alcatrões durante a extracção e hidrólise. O pó de café solúvel é analisado para se verificar o conteúdo de sacáridos e é constituído por cerca de 32% de sacáridos . Os sacáridos compõem-se de cerca de 0,5 % de derivados de furfural, cerca de 3,5 % de monossacáridos, 20

! ν !! cerca de 10% de oligossacáridos e 21 % de polissacáridos.

Todas as percentagens são em peso com base no pó de café solúvel, seco. A média ponderada do peso molecular de sacáridos é 2500 unidades com uma polidispersão de cerca de 4.3.

Dissolve-se uma colher de chá de pó de café solúvel em 150 ml de água a ferver. Um painel de provadores prova a bebida e determina que a mesma tem um bom aroma de café com um sabor suave, ácido e frutado. Também se nota uma atenuação da aspereza.

Encontram-se ilustradas na Figura 5 as distribuições de peso molecular para um pó de café solúvel convencional produzido por um processo de extracção convencional que envolve pouca ou nenhuma hidrólise e o pó do café solúvel deste exemplo. As distribuições são muito bem comparáveis; especialmente em pesos moleculares superiores a cerca de 2000. Normalmente, os pós de café solúvel produzidos a partir dos extractos de café contendo sólidos de café hidrolisados têm um pico acentuado em pesos moleculares inferiores mas contêm muito menos sacáridos em pesos moleculares acima de cerca de 3000.

Exemplo 2 O processo do exemplo 1 é repetido, excepto o facto de serem moídos grãos "Milds" com torrefacção escura e são introduzidos no reactor 1. Também no reactor 5 as borras são aquecidas a 192° C durante cerca de 2 minutos. 21

I s

i 0 rendimento de extracção líquida nas borras após o reactor 4 é cerca de 30,5% em peso no café seco R & G. O rendimento de extracção nos reactores 5 a 7 é cerca de 20% em peso elevando o rendimento de extracção total a cerca de 50,5 % em peso de café seco, torrado e moído. O pó de café solúvel é analisado pelo seu conteúdo de sacáridos e é constituído de cerca de 34% de sacáridos . Os sacáridos são constituídos por cerca de 0,4% de derivados de furfural, cerca de 2% de monossacáridos, cerca de 7,5% de oligossacáridos; e 24% de polissacáridos. Todas as percentagens são em peso numa base seca de pó de café solúvel. A média ponderada do peso molecular dos sacáridos é 2400 unidades com uma polidispersão de cerca de 3.8.

Dissolve-se uma colher de chá de pó de café em 150 ml de água a ferver. Um painel de provadores prova a bebida e determina que a mesma tem um bom aroma de café com um sabor suave, ácido e frutado. Também se nota uma atenuação da aspereza.

Exemplo 3 É usado o sistema de extracção do exemplo 1, excepto o facto de os reactores- serem ligados de modo a que o líquido de extracção entre no sistema de extracção no reactor 7 e flua através dos reactores 6, 4, 3 por essa ordem e saia do sistema depois do reactor 3. Por conseguinte, o sistema de extracção tem duas entradas de extracção de liquido. É moída uma mistura com torrefacção escura, constituída por 80 % de grãos "Milds" e 20% de grãos Robusta e é 22

introduzido no reactor 1. É introduzida água quente a uma temperatura de 140° C no reactor 2. A razão da massa do extracto que sai do reactor 1 para moer café é cerca de 4.5:1. 0 rendimento de extracção líquida sobre a passo de extracção 1 é cerca de 29% em peso, com base no produto seco. É introduzida água quente a 180° C no reactor 7. A razão da massa do extracto de café que sai do reactor 3 para o café moído no reactor 1 é cerca de 5:1. O líquido de extracção que sai do reactor 6 e entra no reactor 4 está a uma temperatura de cerca de 170° C. O líquido de extracção que sai do reactor 3 é alvo de um jacto para retirar sabores secundários.

As borras parcialmente extraídas no reactor 5 são primeiramente drenadas e depois é introduzido vapor no reactor para elevar a temperatura a cerca de 195°C durante cerca de 4 minutos. A hidrólise termina reduzindo-se rapidamente a pressão abaixo de 800 kPa a fim de diminuir a temperatura abaixo de 170° C. O rendimento de extracção para os reactores 3 a 7 é cerca de 21% em peso elevando o rendimento da extracção total a cerca de 50% em peso do café seco, torrado e moído.

Os extractos de café que saem do reactor 1 e reactor 3 são processados separadamente para pó de café solúvel como descrito na patente norte-americana 5.242.700 (Schlecht). Não surgem problemas durante o processamento o que indicaria que não se formaram alcatrões durante a extracção e a hidrólise. O pó de café solúvel é analisado para verificar o conteúdo de sacáridos e este é quase o mesmo do no exemplo 1. O conteúdo total de hidratos de carbono é 35% com 0,6% de 23 ι 3

\! derivados de furfural, 3,5% de monossacáridos, 7% de oligossacáridos e 25% de pollssacâridos . Dissolve-se uma colher de chá de pó de café solúvel em 150 ml de água a ferver. Um painel de provadores prova a bebida e determina que a mesma tem um bom aroma com um sabor suave, ácido e JTruLddu. Também se nota uma atenuação da aspereza.

Exemplo 4 É usado o sistema de extracção do exemplo Ί, com excepção de que se usam 10 reactores.

Os reactores são ligados de forma que uma primeira entrada de liquido de extracção entra no sistema de extracção no reactor 10 e flui através dos reactores 10 e 9, saindo do sistema depois do reactor 9, enquanto que uma segunda entrada do liquido de extracção entra no sistema de extracção no reactor 7 e flui através dos reactores 7, 6, 4, 3, 2 e 1, e sai do sistema depois do reactor 1. Por conseguinte o sistema de extracção tem duas entradas de liquido de extracção. É moida uma mistura mediamente torrada constituída por 80% de grãos "Mild" e 20% de grãos de Robusta e introduzida no reactor 1. A extracção nos reactores 1 a 7 realiza-se como descrito no exemplo 1. As borras parcialmente extraídas no reactor 5 são drenadas e depois hidrolisadas a 195° C, usando-se vapor saturado durante 4 minutos. Extingue-se a hidrólise, reduzindo rapidamente a pressão abaixo de 800 kPa para baixar a temperatura a menos de 170° C. O rendimento da extracção líquida nos reactores 1 a 7 é cerca de 52% em peso do café inicial, seco torrado e moído. 24

As borras parcialmente extraídas no reactor 8 são primeiramente drenadas e processadas como descrito no exemplo 1 usando-se vapor saturado a uma temperatura de 198° C durante 6 minutos. É introduzida água quente a 180° C no reactor 10 e extraem-se as borras hidrolisadas nos reactores 10 e 9. A razão da massa do extracto de café que sai da reactor 9 em relação ao café moído no reactor 1, é cerca de 4:1. 0 rendimento da extracção líquida nos reactores 8 a 10 é cerca de 5% em peso sobre o café torrado e moído, elevando o rendimento da extracção total a cerca de 57% do café inicial, seco, torrado e moído.

Os dois extractos obtidos do sistema são misturados e processados em conjunto para o pó de café solúvel sem qualquer problema, indicando nenhuma ou pouca formação de alcatrão. As bebidas produzidas a partir do pó de café solúvel não têm sabores secundários. 0 pó de café solúvel é analisado para se verificar o conteúdo de sacáridos e é constituído por cerca de 39% de sacáridos. Os sacáridos são constituídos por cerca de 0,2% de derivados de furfural, cerca de 4% de monossacáridos, cerca de 6% de oligossacáridos e 29% de polissacáridos. Todas as percentagens são indicadas em peso sobre uma base seca de pó de café solúvel. A média ponderada do peso molecular dos sacáridos é 5000 unidades com uma polidispersão de cerca de 4.3. Dissolve-se uma colher de chá de pó de café solúvel em 150 ml de água a ferver. Um painel de provadores prova a bebida e determina que esta tem um bom aroma com um sabor 25 suave, ácido e frutado. Também se nota uma atenuação aspereza.

Lisboa, 2G de Janeiro de 2001

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

Claims

w V REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a extracção em contra-corrente de sólidos de café solúveis a partir de borras de café, compreendendo o processo: a extracção de sólidos de café solúveis de borras de café recentes, num primeiro passo de extracção, usando um liquido de extracção primária, a uma temperatura de 80° C a 160° C para se obter um extracto de café primário e borras parcialmente extraídas; a extracção de sólidos de café solúveis de borras parcialmente extraídas, num segundo passo de extracção, usando um líquido de extracção secundária, a uma temperatura de 160° C a 190° C para se obter um extracto de café secundário e borras de café, tendo as borras de café no mínimo 25% em peso dos sólidos de café solúveis extraídos das borras, com base no peso de café seco, torrado e moído, sendo o extracto de café secundário recolhido ou usado como o líquido de extracção primária; a drenagem das borras de café obtidas do segundo passo de extracção e sua hidrólise térmica, a uma temperatura de 160° C a 220° C durante 1 a 15 minutos para proporcionar borras de café hidrolisadas; e a extracção de sólidos de café solúveis das borras de café hidrolisadas num terceiro passo de extracção, usando um líquido de extracção terciária, a uma temperatura de 170° C a 195° C para proporcionar borras de café extraídas e um extracto de café hidrolisado, sendo o extracto de café hidrolisado recolhido ou usado como o líquido de extracção primária ou secundária. 1 \ i -

V

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2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o liquido de extracção primária entra no primeiro passo de extracção a uma temperatura na gama de 110° C a 140° C.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou com a reivindicação 2, cm que o liquido de extracção secundária entra no segundo passo de extracção a uma temperatura na gama de 165° C a 180° C.
4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, em que o liquido de extracção terciária entra no terceiro passo de extracção a uma temperatura na gama de 175° C a 190° C.
5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, em que no passo de hidrólise, as borras de café são hidrolisadas termicamente a uma temperatura de 190° C a 210° C.
6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, em que as borras de café são drenadas fazendo passar vapor em sentido descendente através das mesmas e são hidrolisadas termicamente por aquecimento com vapor.
7. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, em que o extracto de café hidrolisado que sai do terceiro passo de extracção contém menos do que 1% em peso de derivados de furfural, 1% a 6 % em peso de monossacáridos e mais do que 28 % em peso de oligossacáridos e polissacáridos; sendo todas as percentagens usadas com base na matéria seca do extracto de café hidrolisado. 2
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, em que a média ponderada de peso molecular de Lodos os sacáridos no extracto de café hidrolisado é superior a 1500 unidades com uma polidispersão de 2,5 ou superior; correspondendo a polidispersão à razão da média de peso molecular, em peso, em relação ao peso molecular médio em número, de moléculas de hidratos de carbono, separadas por cromatografia de exclusão de dimensão.
9. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, compreendendo também: drenagem das borras de café obtidas do terceiro passo de extraeção e sua hidrólise térmica num segundo passo de hidrólise a uma temperatura de 160° C a 220° C durante 1 a 15 minutos para se obterem borras de café com hidrólise secundária; e extraeção dos sólidos de café solúveis das borras de café sob hidrólise secundária num quarto passo de extraeção usando um quarto liquido de extraeção a uma temperatura de 170° C a 195° C para se obterem borras de café extraídas e um extracto de café hidrolisado, sendo o extracto de café hidrolisado recolhido ou usado como o líquido de extraeção primária, secundária ou terciária. Lisboa, 26 de Janeiro de 2001 o agente oficial da propriedade industrial

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