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procédé et appareil pour chauffer les grains de café.
Cette invention a pour objet un procédé et un appareil pour chauffer les grains de caf é.
On sait qu'avant de faire infuser des grains de café en vue de produire une boisson ou un concentré, il convient de les soumet- tre à un traitement thermique, puis de les broyer. Jusqu'à pré- sent, ce traitement thermique consistait à faire griller les grains de café, c'est-à-dire à les chauffer en présente d'air et/ ou des gaz provenant d'un brûloir ou torréfacteur.
Conformément au nouveau procédé que prévoit l'invention, les grains de café sont chauffés à la température requise et pendant le temps nécessaire tout en étant protégés de l'action de l'air et des gaz nuisibles, et l'échappement des substances volatiles précieuses qui se dégagent et qui @ par la chaleur, @
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comme l'huile aromatique de café ou "caféone" est contrecarré.
La protection par rapport à l'air et aux autres gaz peut être effectuée en entourant ou enveloppant les grains de café à l'aide d'un milieu ou agent qui, tout en les protégeant de l'air et des autres gaz, assure la conduction de la quantité requise de chaleur jusqu'à eux, permette l'échappement de l'humidité naturelle s'en évaporant et contrecarre nettement l'échappement des substances volatiles désirables produites par la chaleur après évaporation de l'humidité naturelle, ce milieu ou agent n'ayant pas de réac- tion chimique désavantageuse sur les grains de café et ne risquant pas de les contaminer ou de les dégrader.
Parmi les agents qui conviennent à cet effet se trouvent la cire, les acides gras supérieurs, les glycérides des acides gras, les mélanges de glycérides d'acides gras, les esters d'acides gras, les glycérides d'acides gras hydrogénés, les alcools supérieurs, les résidus de pétrole, les solvants organiques ou les équivalents de l'une quelconque de ces substances ou bien encore un mélange quelconque de ces dernières ou de leurs équivalents, la substance, le mélange ou l'équivalent choisi étant tel qu'ils n'influent pas sur les grains de café, de manière à modifier de façon nuisible le goût ou arôme du breuvage résultant de l'infusion et qu'ils ne risquent pas de le rendre désagréable au palais ou toxique.
Au lieu des agents spécifiés précédemment, on peut aussi uti- liser une poudre inerte.
Le procédé peut être luis en oeuvre en Immergeant les grains de café dans l'agent ou milieu de traitement après avoir chauffé préalablement ce dernier à la température convenable, puis en aug- mentant sa température jusqu'à la valeur maximum requise, enfin en retirant les grains de café de cet agent ou bien encore cet agent des grains de café, après les avoir soumis à la température maximum pendant le laps de temps requis, l'agent en question
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étant maintenu en mouvement tandis que les grains de café sont @ immergés dedans.
L'enlèvement de la quantité résiduaire de l'agent de traite- ment après achèvement de chauffage peut être opéré par n'importe quel moyen physique, chimique ou physico-chimique.
Dans l'hypothèse où l'on utilise les agents spécifiés ci-a- vant, on peut éliminer une certaine proportion de l'agent de trai- tement par drainage à chaud. En outre, ou à titre de variante, les grains de café peuvent être soumis à des absorbants et/ou à des solvants de l'agent de traitement en vue d'éliminer la quanti- té résiduaire de ces derniers. De plus, les grains de café peuvent être soumis à un processus de centrifugation, de friction ou d'abra- sion dans des conditions propres à en éliminer la quantité résidu- aire.
L'appareil de mise en oeuvre du procédé peut comprendre un récipient renfermait l'agent de traitement, un dispositif pour chauffer cet agent, un dispositif pour agiter ou faire circuler ce dernier, et un réceptacle perforé capable de contenir les grains de café et d'être introduit dans ledit récipient ou extrait de ce dernier. un dispositif est prévu au besoin pour vider le récipient de l'agent qui s'y trouve et ramener ce dernier dans le récipient, ainsi qu'un dispositif pour faire tourner le susdit réceptacle à grande vitesse.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une vue en coupe verticale latérale d'une première réalisation de cet appareil permettant de traiter par la chaleur les grains de café.
Fig. 2 est une vue en coupe verticale d'une autre réalisation de cet appareil.
Fig. 3 est une vue en coupe verticale latérale d'une réalisa-
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tion du dispositif servant à éliminer l'agent de traitement qui demeurant adhérent aux grains de café, après qu'ils ont été ex- traits du bain de l'agent en question ou après que ce bain en a lui-même été retiré.
Fig. 4 est une vue en coupe verticale latérale d'une varian- te de ce dispositif servant à éliminer l'agent de traitement qui demeure adhérent aux grains de caféaprès que ceux-ci ont été re- tirés du bain de cet agent de traitement ou apres que ce bain a lui-même été séparé des grains de café.
Selon un exemple de réalisation de l'invention telle qu'elle est appliquée à, la préparation par la chaleur de grains de café, de façon à permettre la préparation d'un breuvage formé d'une in- fusion de café ou d'un concentré de café sous forme liquide ou sous forme solide, on commence par préparer un bain de cire de paraffine fondue de qualité supérieure qui est relativement inerte au point de vue chimique et qui, au point de vue arôme et goût, est non toxique, chimiquement pure et exempte de toute odeur ou saveur. Cette cire a, de préférence, un point de fusion d'environ 60 C.
On fait chauffer la cire à une température non inférieure à 180 C, puis on introduit les grains de café bruts dans le bain dans une cage ou un récipient perforé.
En augmentant la température de la cire, on amené alors assez lentement la température des grains de café jusqu'à une gamme de températures critiques allant de 210 C à 245 C et on la maintient à la valeur désirée pendant un temps prédéterminé. La température maximum et le temps maximum à employer effectivement sont détermi- née par le type et la nature des grains de café soumis au traite- ment et aussi par le degré de traitement désirée Ainsi, par exem- ple, si les grains de café proviennent de la province brésilienne de Santos et que le traitement soit destiné à produire un effet
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équivalent à celui d'un grillage moyen, tel qu'on le pratique par les méthodes connues jusqu'ici, la température critique est égale à 222 0 et la durée de traitement est de cinq minutes.
On agite la cire pendant que les grains de café se trouvent dedans, de fa- gon que ces derniers soient maintenus en mouvement. On constate que le traitement thermique se déroule assez rapidement, mais uni- formément dans toute la masse des grains de café.
L'exemple indiqué ci-après est simplement destiné à illustrer l'application des principes de l'invention.
Quand la préparation est achevée, les grains de café qui se trouvent dans la cage ou le récipient perforé sont extraits du bain et maintenus en suspension au-dessous de lui pendant un court laps de temps, pour permettre à la cire chaude de retourner dans le bain par suintement. Après ce suintement ou drainage, les grains de café passent dans des séchoirs, tandis qu'un nouveau lot de grains de café est amené en vue de son grillage. De cette ma- nière, le bain de cire de paraffine est maintenu constamment en travail.
Le bain peut être utilisé un certain nombre de fois, puisque la cire ne semble pas se dégrader rapidement au point de vue de son rôle d'agent de transfert de la chaleur.* On peut, de temps en temps, ajouter de petites quantités de cire fraîche pour remplacer la perte légère qui est due au fait qu'un certain résidu adhère aux grains de café après le traitement thermique et le suintement ou drainage.
Grâce à la préparation des grains de café comme elle est dé- crite dans l'exemple ci-dessus, on réalise un traitement thermi- que complètement homogène, puisque dans l'agent de traitement for- mé de cire chaude, il ne peut pas se produire de variations de température locales et qu'un degré uniforme de chauffage des grains de café est par conséquent assuré et aussi parce que les grains de café sont immergés dans la cire pendant tout le déroulement de
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l'opération, la perte en constituants aromatiques désirables du café y compris les éléments de l'huile qu'on appelle la caféone est réduite par comparaison avec la déperdition qui se produit normalement quand on brûle ou torréfie du café pa,r les moyens or- dinaires.
Pendant le premier stade de la préparation des grains de café, comme décrit dans l'exemple susdit, l'humidité naturelle qui se trouve dedans se vaporise et donne naissance à un phénomène de barbotage régulier et contrôlé. A ce stade, toutefois, les prin- cipaux constituants volatils précieux ne sont pas encore formés.
Ce n'est qu'à un stade ultérieur, c'est-à-dire quand la, presque totalité de l'humidité s'est dissipée par évaporation, que les substances les plus désirables qui contribuent si notablement à donner à un café de bonne qualité son goût et son arôme supérieurs se développent et sont libérés.
Le mode de préparation des grains de café décrit ici réduit le risque d'échappement de ces consti- tuants essentiels hors des grains de café. selon le présent procédé de préparation des grains de café comme décrit dans l'exemple susdit, il ne se produit pas d'air ou de gaz de grillage pouvant contenir de l'oxygène, de l'hydrogène, de l'oxyde de carbone, du gaz carbonique, de la va,peur d'eau, de l'azote, des oxydes d'azote, de l'ammoniaque et de l'hydrogène sulfuré et des oxydes de soufre dont certains sont considérés com- me capables de provoquer aux températures élevées des réactions chimiques donnant lieu au développement du produit indésirable au sein des grains de café, comme des produits d'oxydation et des produits nuisibles qui ont une influence fâcheuse sur le goût, l'arôme et la saveur du café.
Au cours d'une série d'essais, on a pu déterminer que ce qu'on peut appeler la valeur par tasse" des grains de café prépa- ré comme décrit dans l'exemple susdit était supérieure à la valeur
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correspondante que donnent des grains de café grillés par les pro- cédés usuels. En outre, des essais comparatifs portant sur le goût de plusieurs infusions de café, ainsi préparées, ont montré que les grains emmagasinés après avoir été préparés comme décrit ci-dessus ne se détériorent pas autant et aussi rapidement que les grains similaires emmagasinés pendant une période semblable et dans des conditions analogues après grillage de la manière connue.
Si le café ainsi préparé est destiné à trouver son applica- tion dans un percolateur comportant une vitesse de suintement suffisamment faible, la présence d'une certaine proportion de cire de paraffine (pouvant aller jusqu'à 10% en poids) ne présente aucune difficulté spéciale. En effet, pendant la préparation d'infusions à partir de café moulu, la cire reste sur la surface supérieure de la masse moulue et ne suinte pas à travers elle en même temps que l'extrait aqueux pour gagner le réceptacle qui se trouve au-dessous. Si les grains de café sont destinés à être infusés par une autre méthode, ils peuvent être traités après le traitement thermique en vue de laisser subsister sur eux une fa,i- ble proportion de cire résiduaire.
D'autres cires appartenant au type minéral solide hydrocar- buré, en dehors de la cire de paraffine ou des cires végétales et animales comprenant les acides organiques et leurs esters ou un agent qui soit liquide ou solide aux températures ordinaires comme un hydrocarbure liquide (par exemple de la paraffine liqui- de ou un résidu de pétrole) ou un autre hydrocarbure solide ou un alcool organique supérieur ou un acide gras ou un glycéride d'a- cide gras ou un mélange de glycérides d'acides gras comme le beurre de cacao ou encore un solvant organique à point d'ébulli- tion élevé ou un mélange de plusieurs quelconques de ces substan- ces peuvent trouver leur application dans la constitution du bain de traitement.
Toute autre substance ou substances, qu'elles
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soient gazeuses, liquides ou solides et dénuées de toxicité ne communiquant pas de goût, d'arôme ou d'odeur désagréable ou étran- gère aux grains de café, n'entrant pas en réaction avec les cons- tituants chimiques naturels des grains de café et ne donnant pas naissance à la formation de produits indésirables pa,r suite d'é- chauffement ou de décomposition chimique, peuvent trouver leur application ici.
Les expériences effectuées ont permis de constater que si l'on utilise du beurre de cacao comme agent de traitement, la qua- lité du goût du café formant le breuvage produit à partir des grains de café traités par la chaleur est augmentée par un nouveau facteur.
Fig. 1 des dessins annexés représente un appareil utilisable pour,faciliter la, mise en oeuvre du présent procédé et comprenant une cuve 1 pouvant être chauffée par exemple par un brûleur ou une rampe à gaz 2. Cette cuve 1 supporte un anneau 3 qui peut tourner sur elle et qui est empêché d'être soulevé par des goujons 4 enga- gés dans une fente annulaire pratiquée dans l'anneau 3. Une ran- gée annulaire de dents 5 formant une denture conique est prévue sur l'anneau 3 et engrène avec une roue 6 à denture conique montée sur un arbre 7 qu'on peut faire tourner au moyen d'une manivelle 8.
Cet arbre 7 tourillonne dans un palier 9 solidaire de la paroi de la cuve 1. Un panier 10 formé d'une tôle perforée pend librement à, travers l'anneau 3 et comporte une bride périphérique 11 qui, en reposant contre cet anneau, assure la suspension libre du pa- nier, Une patte 13 solidaire de 1'anneau 3 est engagée sans ser- rage dans une fente 12 de la bride 11 pour établir la liaison d'en- traînement positive qui est nécessaire entre l'anneau 3 et le pa- nier 10, Des poignées de support 14 sont prévues au sommet du pa- nier 10. La cuve 1 contient l'agent que fait fondre la rampe 3 qui lui donne la température requise.
Avant son introduction
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dans l'agent de traitement fondu, le panier 10 est rempli d'une masse de grains de café 16 jusqu'au niveau indiqué. Le panier 10 est alors mis en place, et le niveau de l'agent de traitement s'élève pas là même jusqu'à l'étiage indiqué par le trait mixte 15, On fait alors tourner la manivelle 8 pour entraîner en rota- tion l'arbre 7, la roue 6 à denture conique et l'anneau 3 et par conséquent le panier 10, ce qui assure l'agitation requise de l'a- gent de traitement. Une fois le traitement thermique effectué, on soulève le panier 10 hors de la masse de cet agent et on le laisse s'égoutter.
On dégage ensuite complètement le panier 10 et on le remplace par un panier semblable préalablement chargé de grains de café non traités, de fagon que le traitement thermique d'un autre lot de café puisse se dérouler tandis que le panier dé- gagé se trouve vidé des grains de café traités, et rempli d'une nouvelle charge de grains de café non traités.
Dans la construction de l'appareil qui est représenté dans la Fig. 2, il 'est prévu un réservoir 17 équipé intérieurement d'un serpentin de chauffage 66 parcouru par de la vapeur où d'un élé- ment de chauffage électrique, ainsi qu'une cuve 18 placée au-des= sus de ce réservoir. Cette cuve 18 est pourvue intérieurement d'un serpentin de chauffage 19 parcouru par de la vapeur ou d'un élément de chauffage électrique. Un arbre 20 s'étend au-dessous du réservoir 17 et traverse des paliers 21 et 22 et des garnitures d'étanchéité23 et 24 pour s'engager dans la cuve 18. Cet arbre 20 est supporté axialement par un collier. 25 fixé amoviblement à lui et peut être entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une poulie à gorge 26.
Une table perforée 27 à rebord périphérique est fixée à l'extrémité supérieure de l'arbre 20 pour tourner avec lui.
Un panier 28, c'est-à-dire un récipient à paroi perforé qui peut être introduit dans la cuve 18 ou dégagé hors de cette cuve par son embouchure supérieure béante grâce à deux pattes 29 faisant
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saillie vers l'intérieur et diamétralement opposée est supporté axialement par la table 27.
Une commande d'entraînement est prévue entre la table 27 et le panier 28 grâce à des pattes 30 disposées diamétralement sur cette table 27 et destinées à pénétrer dans des fentes pratiquées dans le pourtour inférieur du panier, Un couvercle 31 percé de trous 32 formant évents s'appuie contre la cuve 18 pour l'obturer. une pompe 33 disposée dans le réservoir 17 communique par un con- duit 34 avec un conduit annulaire 35 ménagé dans la partie supé- rieure de la paroi de la cuve 18 et communiquant avec la capacité intérieure de celle-ci par des canaux 36.
La cuve 18 est pourvue à sa partie inférieure de canaux 37 conduisant à un conduit annu- laire 38 raccordé à un conduit 39 en,forme d'U retourné qui plomge dans le réservoir 17 et communique avec la capacité par l'inter- médiaire d'un filtre 40. L'extrémité inférieure du conduit 39 débouche dans un puisard 41 comportant un orifice de sortie 42 qu'on peut vider en enlevant un couvercle 43. Un canal de déri- vation 44 commandé par un robinet 45 est prévu pour assurer la communication entre les parties intérieures du conduit 39. Un évent 46 est prévu à la partie supérieure du réservoir 17.
Pour utiliser cet appareil, on fait fondre une certaine quan- tité de l'agent de traitement et on le chauffe jusqu'à la tempé- rature convenable dans le réservoir 17, en envoyant de la, vapeur dans le serpentin 66 ou du courant électrique dans l'élément de chauffage, la cuve 18 étant vide. On abaisse ensuite le panier 28 chargé de grains de café jusqu'au niveau indiqué par letrait mixte 47 dans la cuve 18 jusqu'à ce qu'il vienne reposer contre la table 27. On ferme le robinet 45 et .on met en place le cou- vercle 31, puis on envoie de la vapeur dans le serpentin 19 ou du courant électrique dans l'élément de chauffage logé da.ns la cuve
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18.
On met ensuite en marche la pompe 33 de façon qu'elle aspire l'agent de traitement à travers les conduits 34 et 35 et les ca- naux 36 et le refoule dans le panier 28 d'où il s'écoule par les interstices séparant les grains de café et par les perforations du panier 28 pour s'accumuler dans le conduit 39. la cuve 18 et le panier 28 jusqu'à ce que son niveau ait atteint celui qui est représenté par le trait mixte 48, après quoi il s'écoule par trop- plein au-dessus du déversoir 49, par le conduit 39 de descente et à travers le filtre 40 pour regagner le réservoir 17. Les matiè- res solides sont arrêtées au passage par le filtre 40 et se dépo- sent dans le puisard 41.
Le déversoir de trop-plein 49 oblige le niveau de l'agent formant la nappe dans le puisard à monter et à demeurer au-dessus des grains de café quand ils se sont déposés dans le panier 28.
Le fonctionnement de la pompe 33 assure, en se continuant, une circulation continue de l'agent de traitement à travers le pa- nier 28 pendant la durée du traitement thermique, c'est-à-dire tandis que le panier 28 tourne lentement par suite de ia rotation de l'arbre 20 et par conséquent de la table 27. Cette rotation facilite la distribution uniforme de l'agent de traitement'qui s'écoule dans le panier 28 et agite cet agent dans la cuve 18.
Une fois le traitement achevé, on arrête la pompe 33 et on ouvre le robinet 45, de sorte que l'agent de traitement qui se trouve dans la cuve 18 reflue dans le réservoir 17 par le canal 44.
L'évent 46 permet à l'air de s'échapper au fur et à mesure que le niveau du réservoir 17 s'élève. Quand une quantité suffisante de l'agent de traitement s'est échappée pour laisser le panier 28 découvert, la vitesse de rotation de l'arbre 20 et, par conséquent, du panier 28 est augmentée dans une mesure suffisante pour provo- quer la projection par la force centrifuge de la quantité de l'a- gent de traitement qui se trouve retenue par le panier et par les
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grains de café. On soulève alors le couvercle 31, et on dégage le panier 28 pour lui permettre d'être vidé de son contenu.
Dans la Fig. 3 est représenté un dispositif permettant d'é- liminer la, quantité résiduaire de l'agent de traitement des grains de café après leur traitement thermique et leur 'égouttage. Ce dispositif comprend un carter 50 renfermant plusieurs paires de rouleaux rotatifs 51 pourvus d'une garniture épaisse 52 en matière absorbante telle que du feutre, de la bourre de coton, etc.. Des tuyaux 53 parcourus par de la vapeur sont prévus pour maintenir la température qui règne dans le carter 50 un peu au-dessus du point de fusion de l'agent de traitement.
Il est prévu également une trémie 54 par laquelle les grains de café traités sont intro- duits dans le carter 50 pour y venir en contact avec les garnitu- res 52 qui habillent les rouleaux et pour être débarrassés par la friction de ces derniers de la quantité résiduaire de l'agent de traitement qui y demeure. Les grains de café s'échappent ensuite hors du carter 50 en passant par un orifice de sortie 55.
Dans la Fig. 4 est représenté un autre dispositif destiné à l'élimination de la quantité résiduaire de l'agent de traitement.
Ce dispositif comprend un tambour conique 56 pourvu d'une garnitu- re absorbante remplaçable 57 et supportée par des galets 58. Le tambour 56 peut tourner sous l'action d'un arbre 59 monté dans des paliers 60 et muni d'une roue dentée 61 engrenant avec une couronne de dents droites 62 solidaire de la paroi externe du tambour 56. Un arbre rotatif 63 tourilonne dans un palier 67 mon- té sur une coulotte d'évacuation fixe 65 prévue à l'embouchure la plus grande du tambour 56. L'arbre 63 supporte des pièces rempla- gables 64 d'étoffe absorbante qui sont entrainées dans un mouve- ment de tourbillonnement par suite de la rotation de l'arbre 63 à grande vitesse. Une trémie fixe 68 plonge dans l'embouchure la plus petite du tambour 56.
Après le traitement thermique et
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l'égouttage, les grais de café sont déversés dans la trémie 68 d'où ils tombent dans le tambour en rotation le long duquel ils dévalent jusqu'à l'embouchure la plus grande du tambour 56 pour ga- gner ensuite la coulotte de descente 65.
Pendant leur passage à travers le tambour, les grains de café sont en contact avec la garniture 57 qui les débarrasse de la quantité résiduaire de l'a- gent de traitement, et sont agités et essuyés par les morceaux d'étoffé 64 qui les débarrassent également des résidus de cet agent de traitement. i
D'autres dispositifs destinés à l'élimination du résidu de l'agent de traitement après l'évacuation des grains de café hors de l'appareil que ce dernier, présentant l'une ou l'autre des constructions sus-décrites, peuvent comprendre des presses ou des courroies sans fin pourvues de surfaces absorbantes capables d'a- gir sur les grains de café et de les débarrasser par absorption du résidu de l'agent de traitement qui demeure adhérent à eux.
Il doit être entendu que le présent procédé n'est aucunement limité à l'utilisation de l'un quelconque des appareils ou des dispositifs sus-indiqués. En effet, n'importe quelle installation peut trouver son application pour la mise en oeuvre du procédé y compris l'élimination du résidu de l'agent de traitement après l'application de chaleur.