CH633165A5 - Procede de desacidification d'un extrait de cafe et extrait desacidifie obtenu. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne le traitement des extraits de café en vue d'en diminuer la teneur en substances acides, celles-ci étant parfois considérées comme indésirables, par exemple pour des raisons de goût liées à certaines habitudes de consommation ou, plus prosaïquement, pour des raisons d'ordre physiologique.
Un moyen qui vient immédiatement à l'esprit pour désacidifier les extraits de café consiste à les neutraliser chimiquement par addition d'un agent alcalin alimentaire tel que la soude, la potasse, certains carbonates et bicarbonates. Mais on comprendra aisément que cette manière de faire n'est pas souhaitable lorsqu'on désire préserver l'image de marque «naturelle» des extraits en question. De plus, sur un plan plus technique, on doit noter une augmentation substantielle de la charge saline.
La présente invention ne présente pas ces inconvénients. Elle concerne un procédé de désacidification d'un extrait de café sans introduction de produits étrangers, par absorption sélective à l'aide d'un matériau naturel, le chitosane. Ce procédé est caractérisé par le fait qu'on met en contact l'extrait de café avec du chitosane sous forme divisée et qu'on recueille l'extrait de café désacidifié après l'avoir séparé du chitosane.
Le chitosane au sens strict est une polyglucosamine naturelle d'origine fongique, qu'on rencontre aussi en abondance, sous forme de chitine (acétyl-chitosane), dans les carapaces des crustacés et de nombreux insectes. Généralement, le chitosane commercial est le produit de désacétylation de la chitine, dans lequel habituellement 10 à 30% des groupes amino sont encore sous forme acétylée.
Au sens large, qui est celui de l'invention, le terme chitosane désigne également les produits naturels, ou d'origine naturelle, qui lui sont étroitement apparentés et qui peuvent se définir chimiquement comme des Polysaccharides porteurs de groupements aminés libres. A titre indicatif, on peut citer les constituants des parois cellulaires des bactéries gram positif, par exemple Bacillus subtilis.
Ce chitosane, qu'on peut se procurer sous forme de poudre ou de flocons, peut être utilisé tel quel pour la désacidification, mais on préfère généralement lui faire subir un traitement préalable de purification. Un tel traitement peut notamment consister à laver le chitosane avec de l'alcool, par exemple de l'isopropanol aqueux à 35%. Si nécessaire, on peut également désodoriser le chitosane par entraînement à la vapeur, notamment en milieu alcalin, des résidus odoriférants désagréables.
La mise en contact de l'extrait de café et du chitosane peut être réalisée de diverses manières. On peut par exemple percoler l'extrait à travers une colonne de chitosane et, dans ce cas, on récupère directement au bas de la colonne l'extrait de café désacidifié. On peut également mettre le chitosane en suspension dans l'extrait de café et il faut prévoir alors des moyens pour séparer le chitosane de l'extrait, ce qui peut être effectué très simplement par siphonnage après décantation ou par filtration.
Le temps de contact entre le chitosane et l'extrait de café, ainsi que divers autres paramètres, tels que la température à laquelle ce contact est réalisé et les proportions de chitosane par rapport à l'extrait, dépendent à la fois du taux de désacidification désiré, et des modalités pratiques de mise en œuvre. D'une façon générale, des temps de contact de l'ordre de 5 à 30 min pour des températures comprises entre 10 et 80°C sont satisfaisants. On travaille avantageusement avec des proportions extrait/chitosane comprises entre 15 et 400 ml/g.
De son côté, l'extrait de café peut contenir 1 à 50% et de préférence 12 à 25% en poids de matières solubles. Cet extrait peut avoir été préalablement débarrassé de ses arômes par entraînement à la vapeur, les arômes étant recueillis séparément pour être réintroduits ultérieurement.
On a constaté que le chitosane était un absorbant très sélectif des substances acides et que les pertes en matières solides restaient toujours minimes. Entre l'extrait non traité et l'extrait désacidifié, on peut noter des diminutions en matières solides de 2 à 2,5%, ce qui est compatible avec les quantités d'acides que contient l'extrait avant traitement. Autre élément remarquable, la teneur en caféine n'est pas affectée.
Le taux de désacidification peut être librement choisi en fonction des paramètres énoncés plus haut. Des valeurs comprises entre 10 et 95% peuvent être aisément atteintes, ce qui correspond, comparativement à l'extrait de café de départ, à des sauts de pH vers le haut compris entre 0,3 et 1,4 unité. Pour fixer les idées, en opérant à température ambiante à l'aide d'extraits de café ayant une teneur en matières sèches de l'ordre de 13%, une proportion relative de 1 g de chitosane pour 40 ml d'extrait permet d'éliminer 85% des acides et correspond à une élévation de pH de 1,3 unité; de la même façon, une proportion relative de 1 g de chitosane pour 100 ml d'extrait élève le pH de l'extrait d'environ 1 unité, ce qui correspond à une désacidification de l'ordre de 70%.
L'acide qui se rencontre de façon prépondérante dans les extraits de café est l'acide chlorogénique et c'est lui qui est au premier chef retenu par le chitosane. D'autres acides, tels que les acides oxalique, citrique, fumarique, malique, pyruvique, quinique et caféique, sont également présents dans les extraits de café et leur teneur s'en trouve abaissée.
Bien que le chitosane soit un matériau abondant, on préfère le recycler une fois qu'il a été utilisé, et on a remarqué que le nombre de recyclages peut atteindre 30 à 50 fois sans perte notable d'activité.
Bien entendu, il convient avant réutilisation de lui faire subir un traitement de régénération, c'est-à-dire le débarrasser des substances qu'il a absorbées. Cela peut être accompli très simplement par mise en contact avec une solution alcaline et rinçage à l'eau jusqu'au pH naturel du chitosane. Le chitosane ainsi régénéré peut être directement employé pour un nouveau traitement, sans qu'il soit nécessaire
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de lui faire subir les traitements préliminaires mentionnés plus haut pour le chitosane frais.
Selon une première forme d'exécution préférée du procédé selon l'invention, on met en suspension, dans un extrait de café ayant une teneur en matières sèches comprise entre 10 et 25%, du chitosane s régénéré d'un cycle de désacidification précédent, ou bien du chitosane frais préalablement lavé à l'isopropanol aqueux et ayant subi un traitement de désodorisation par entraînement à la vapeur. Les proportions extrait/chitosane sont comprises entre 20 et 250 ml/g, et on opère à des températures voisines de la température ambiante. Après un laps de temps compris entre 10 et 30 min pendant lequel la suspension est maintenue constamment sous agitation, on sépare les solides du liquide par filtration et on récupère ainsi l'extrait désacidifié. On remet alors le chitosane en suspension dans de l'eau à des fins de rinçage et, après séparation, on joint les eaux de rinçage à l'extrait désacidifié. Le mélange obtenu est alors traité selon les technologies conventionnelles en matière de café, notamment en matière de café soluble en poudre.
Selon une deuxième forme d'exécution préférée, on utilise des lits de chitosane disposés dans des colonnes et on percole l'extrait de café 20 à travers ces colonnes. On récupère ainsi directement l'extrait désacidifié. De préférence, on travaille avec des rapports extrait/chitosane compris entre 30 et 400 ml/g. Le chitosane utilisé doit avoir une structure assez lâche et il faut éviter le chitosane en poudre trop fine, sous peine de colmatage rapide des colonnes. 25
A l'issue des opérations décrites pour l'une ou l'autre forme d'exécution, le chitosane est régénéré par traitement alcalin puis rinçage à l'eau douce. Il peut alors être utilisé pour un nouveau cycle d'absorption.
La qualité des extraits obtenus ne se ressent pas du traitement au 30 chitosane, bien au contraire. Ni l'intensité, ni l'équilibre aromatique des extraits en question n'est affecté. En revanche, selon les dégustateurs qui préfèrent un café peu acide, le traitement se révèle nettement bénéfique.
Les exemples suivants illustrent la mise en œuvre du procédé 35 selon l'invention. Sont décrites tout d'abord les opérations de préparation et de régénération du chitosane qui, facultatives ou simplement inhérentes à la mise en œuvre à grande échelle du procédé selon l'invention, n'en font cependant pas partie intégrante.
40
Exemples:
Préparation du chitosane
On met en suspension dans 331 d'isopropanol aqueux à 55% 1 kg de chitosane en poudre du commerce (chitosane de crabe, Biosynth. AG, particules de 0,5 à 2 mm) et on laisse sous agitation à 45
température ambiante pendant 30 min. Puis on centrifuge afin de récupérer, d'une part, 31,51 d'isopropanol aqueux qui sera recyclé et, d'autre part, le chitosane lavé. Si celui-ci présente encore quelque odeur, il est mis en suspension dans 9,91 de KOH 0,1N et la suspension est traitée par entraînement à la vapeur pendant 1 h. Une centrifugation permet de séparer la solution de KOH, qui est recyclée, du chitosane qui est lavé à l'eau chaude (90° C) puis, après centrifugation, séché à l'air chaud (80°).
Régénération du chitosane
On met en suspension dans 10 kg d'un mélange 1/1 d'isopropanol et de KOH IN 1 kg de chitosane usé, c'est-à-dire ayant servi comme absorbant, et on maintient sous agitation à température ambiante pendant 15 min. On centrifuge alors pour récupérer, d'une part, 9 kg de la phase liquide et, d'autre part, le chitosane. Celui-ci est alors lavé à l'eau chaude (80 à 90°C) jusqu'à neutralité des eaux de lavage, puis séché à 80° C sous vide.
Si nécessaire, on peut compléter le traitement de régénération à partir de l'étape lavage, le chitosane étant en suspension dans l'eau, par un entraînement à la vapeur pendant 1 h. Accessoirement, on récupère ainsi un peu d'isopropanol. Le chitosane régénéré est séché comme précédemment.
A titre indicatif, on compare l'effet de 1 lot de chitosane frais lavé et de 3 lots de chitosane régénéré en suspension dans de l'extrait de café à 13% de matières sèches, à raison de 2,5 g de chitosane pour 100 ml d'extrait. On constate une remarquable homogénéité puisque, pour les 4 lots, le pH de l'extrait passe de 4,80 à 6,30, ce qui correspond à un taux de désacidification de l'ordre de 85%.
Parallèlement on compare l'effet du même lot de chitosane régénération après régénération, en suspension dans l'extrait de café ci-dessus, à raison de 5 kg de chitosane pour 250 ml d'extrait. On note une remarquable constance dans le taux de désacidification, autour de 70%, même après 15 régénérations successives. C'est dire que le chitosane peut être recyclé de multiples fois.
Exemples 1 à 16:
On met du chitosane frais ou régénéré en suspension dans un extrait de café, selon les indications du tableau I, et on maintient sous agitation à température ambiante pendant 30 min. On sépare ensuite les phases par centrifugation et on met de côté la phase liquide. Le chitosane est alors remis en suspension dans l'eau et maintenu sous agitation à température ambiante pendant 15 min avant centrifugation. La phase liquide recueillie est ajoutée à la première phase liquide et le mélange constitue l'extrait désacidifié. De son côté, le chitosane est régénéré.
Conformément à la pratique usuelle de fabrication de café soluble, l'extrait désacidifié est concentré. Les arômes y sont ajoutés au cas où ils auraient été prélevés par entraînement à la vapeur de l'extrait de départ avant contact avec le chitosane. Le concentré est alors transformé en poudre par des techniques de séchage ou de lyophilisation.
10
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Tableau I
Exemple
% matières
Volume de
Poids de pH des extraits
% désacidi
No
l'extrait (ml)
chitosane (g)
avant après fication
1
13
100
1,0
4,95
5,95
70
2
13
150
1,0
4,95
5,70
61
3
13
200
1,0
4,95
5,50
46
4
13
250
1,0
4,95
5,40
38
5
5
100
0,77
5,10
6,10
66
6
10
100
1,54
5,10
6,10
66
7
15
100
2,31
5,10
6,10
66
8
20
100
3,08
5,10
6,10
66
9
25
100
3,85
5,10
6,10
66
10
30
100
4,62
5,10
6,10
66
11
5
100
2,0
5,10
6,50
81
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4
Tableau I (suite)
Exemple N°
% matières
Volume de l'extrait (ml)
Poids de chitosane (g)
pH des extraits avant après
% désacidification
12
10
100
2,0
5,10
6,30
74
13
15
100
2,0
5,10
6,15
69
14
20
100
2,0
5,10
6,08
63
15
25
100
2,0
5,10
6,00
60
16
30
100
2,0
5,10
5,90
54
Exemples 17 à 20:
On dispose du chitosane dans une colonne et on percole à travers celle-ci un extrait de café à 13% de matières sèches, selon les
Les extraits de café désacidifiés peuvent être transformés en cafés instantanés comme indiqué plus haut.
Après reconstitution, des échantillons de ces cafés, ainsi que de ceux des exemples 1 à 16, sont présentés pour dégustation à des dispositions indiquées sur le tableau II, l'extrait désacidifié étant 15 simplement recueilli au bas de la colonne. Les résultats obtenus figurent également dans ce tableau.
30 personnes préférant le café peu acide. Il apparaît alors une nette préférence pour les cafés ayant un pH entre 5,5-5,7 et 5,9, correspondant à une désacidification au chitosane allant de 45-55 à 70% en chiffres ronds.
Tableau II
Exemple
Volume de
Poids de pH des extraits
% désacidification
N°
l'extrait (ml)
chitosane (g)
avant après
17
1000
25
4,75
6,20
83
18
50
1,0
4,80
6,00
77
19
100
1,0
4,80
5,80
69
20
500
2,5
5,00
5,50
44
R
Claims (12)
1. Procédé de désacidification d'un extrait de café, caractérisé par le fait qu'on met en contact l'extrait de café avec du chitosane sous forme divisée et qu'on recueille l'extrait de café désacidifié après l'avoir séparé du chitosane.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on met en contact l'extrait de café avec le chitosane pendant 5 à 30 min.
2
REVENDICATIONS
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on met en contact l'extrait de café avec le chitosane à une température comprise entre 10 et 80° C.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on met en contact l'extrait de café et le chitosane dans des proportions extrait/chitosane comprises entre 15 et 400 ml/g.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la désacidification est réalisée à raison de 10 à 95%.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'extrait de café désacidifié a un pH supérieur de 0,3 à 1,4 unité au pH de l'extrait avant mise en contact avec le chitosane.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le chitosane est mis en suspension dans l'extrait de café.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'extrait de café est percolé à travers une colonne garnie de chitosane.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, avant mise en contact avec l'extrait de café, le chitosane est lavé avec de l'isopropanol aqueux à 35%.
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, avant mise en contact avec l'extrait de café, le chitosane est désodorisé par entraînement à la vapeur des résidus odoriférants, en milieu alcalin.
11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, après mise en contact avec l'extrait de café, le chitosane est régénéré par traitement avec un milieu alcalin.
12. Extrait de café désacidifié obtenu par le procédé selon la revendication 1.
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