CH720520A2 - Verfahren zur herstellung eines lösbaren kaffeekörpers und kaffeekörper - Google Patents

Abstract

In einem Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffeekörpers wird flüssiger Kaffee-Extrakt in eine Ausnehmung einer Gussform gegossen und der in die Ausnehmung gegossene Kaffee-Extrakt wird gefroren und anschliessend gefriergetrocknet, wodurch der lösliche Kaffeekörper erhalten wird. In einem ersten Zeitabschnitt der Gefriertrocknung wird eine Gefriertrocknungsvorrichtung mit mindestens einer ersten Temperatur im positiven °Celsius-Bereich und mindestens einem ersten Druck von grösser als 0.4 mbar betrieben. In einem zweiten, dem ersten Zeitabschnitt nachfolgenden Zeitabschnitt der Gefriertrocknung wird die Gefriertrocknungsvorrichtung mit mindestens einer zweiten Temperatur im positiven °Celsius-Bereich und mit mindestens einem zweiten Druck betrieben, wobei der mindestens eine zweite Druck kleiner ist als der erste Druck. Das Verfahren verwendet in der Gefriertrocknung relativ hohe Temperaturen und lediglich einen kleinen Unterdruck im Vergleich zum Atmosphärendruck. Dies führt zu einer Verkürzung der für die Gefriertrocknung benötigten Zeit und es wird ein mechanisch stabiler und gut löslicher Kaffeekörper bzw. Kaffeewürfel erhalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lösbaren Kaffeekörpers und einen Kaffeekörper, der gemäss einem derartigen Verfahren hergestellt ist. Der Kaffeekörper ist beispielsweise ein Würfel oder eine Tablette.

STAND DER TECHNIK

[0002] Kaffee lässt sich auf verschiedene Art und Weisen zum Genuss bereitstellen. Kaffeemaschinen, die Bohnen mahlen und das frisch gemahlene Kaffeepulver aufbrühen sind teuer, benötigen viel Platz und die Zubereitung des Kaffees braucht relativ viel Zeit. Gemahlener Kaffee, der portioniert in Kapseln abgepackt ist, lässt sich einfacher und schneller aufbrühen. Der anfallende Abfall ist jedoch erheblich. Instantkaffee aus getrocknetem Kaffee-Extrakt verliert relativ schnell sein Aroma.

[0003] Es besteht somit das Bedürfnis für eine alternative Bereitstellung von Kaffee für die Zubereitung eines Getränks.

[0004] Einer derartige Alternative sind die sogenannten Coffee Cubes bzw. Kaffeewürfel, die auf dem Markt angeboten werden. Sie sind aus gefriergetrocknetem Kaffee-Extrakt hergestellt und lassen sich in Wasser lösen. Ihre Form ist beispielsweise ein Kubus, eine Scheibe oder eine Kugel.

[0005] Diese Kaffeewürfel sind üblicherweise mit Zusätzen versehen oder ihre Oberfläche ist mit Zusatzstoffen beschichtet, um eine stabile Form zu erhalten oder um zumindest die Oberfläche stabil genug zu gestalten und trotzdem löslich zu sein. Derartige Verfahren sind in WO 2004/034798 A1, WO 2013/001052 A1, EP 2 725 920 B1 und EP 1 553 844 B1 beschrieben.

[0006] US 11 375 844 B2 und CN 115067411 B beschreiben Verfahren zur Herstellung derartiger Kaffeewürfel aus reinem Kaffee als eine Variante. Andere Varianten verwenden nach wie vor Zusatzstoffe.

[0007] Einige der Kaffeewürfel, deren Grösse für die Zubereitung einer Kaffeetasse bzw. einer Portion entspricht, weisen das Problem auf, dass sie während der Produktion stabil sind, anschliessend jedoch dazu neigen, auseinanderzufallen, wenn sie gehandhabt werden sollen. Andere Kaffeewürfel weisen das Problem auf, dass sie bereits während des Gefriertrocknens nicht stabil sind, sich ausdehnen und dazu neigen, gegen Ende des Produktionsverfahrens zu explodieren.

[0008] Ferner benötigen einige der Herstellungsverfahren relativ viel Zeit und Energie. Die Kaffeewürfel sind entsprechend teuer.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0009] Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein optimiertes Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffeekörpers zu schaffen.

[0010] Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

[0011] Im erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffeekörpers wird ein flüssiges Kaffee-Extrakt in eine Ausnehmung einer Gussform gegossen und das in die Ausnehmung gegossene Kaffee-Extrakt wird gefroren und anschliessend gefriergetrocknet, wodurch der lösliche Kaffeekörper erhalten wird. Erfindungsgemäss wird in einem ersten Zeitabschnitt der Gefriertrocknung eine Gefriertrocknungsvorrichtung mit mindestens einer ersten Temperatur im positiven °Celsius-Bereich und mindestens einem ersten Druck von grösser als 0.4 mbar betrieben wird und in einem zweiten, dem ersten Zeitabschnitt nachfolgenden Zeitabschnitt der Gefriertrocknung wird die Gefriertrocknungsvorrichtung mit mindestens einer zweiten Temperatur im positiven °Celsius-Bereich und mit mindestens einem zweiten Druck betrieben, wobei der mindestens eine zweite Druck kleiner ist als der erste Druck.

[0012] Der positive °Celsius Bereich umfasst in diesem Text auch 0°C.

[0013] Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung der zwei Gefriertrocknungszeitabschnitt bei positiver Temperatur und die Verwendung des ersten Gefriertrocknungszeitabschnitts mit dem relativ geringen Unterdruck zu einem löslichen Kaffeekörper führt, dessen Oberfläche auch ohne Verwendung von Zusatzstoffen eine optimale Konsistenz aufweist, die weder klebt noch krümelt. Die mechanische Stabilität ist optimiert.

[0014] Auch ist die Löslichkeit des Kaffeekörpers gewährleistet. Zudem erübrigt sich eine zusätzliche Beschichtung des Kaffeekörpers.

[0015] Ferner lässt sich das Verfahren dank der verwendeten Temperaturen und Drücke in relativ kurzer Zeit und somit mit einem relativ geringen Energieaufwand durchführen.

[0016] Die zwei Gefriertrocknungsabschnitte lassen sich auch als zwei Gefriertrocknungsschritte bezeichnen.

[0017] Vorzugsweise wird ein flüssiges Kaffee-Extrakt mit einem Trockensubstanzgehalt zwischen 15% und 40%, vorzugsweise zwischen 20% und 25%, verwendet. Die Flüssigkeit des Extrakts ist vorzugsweise Wasser.

[0018] Vorzugsweise wird ein flüssiges Kaffee-Extrakt mit einem Gehalt an löslicher Trockensubstanzmasse von 27° Brix bis 29° Brix verwendet.

[0019] Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Kaffee-Extrakt mit dem oben genannten Trockensubstanzgehalt und/oder der genannten Trockensubstanzmasse eine optimale Stabilität ermöglicht. Ist der Trockensubstanzgehalt höher, besteht je nach Variante des erfindungsgemässen Verfahrens das Problem, dass das Produkt während des Herstellungsprozesses nicht stabil ist. Liegt der Trockensubstanzgehalt tiefer, besteht je nach Variante des erfindungsgemässen Verfahrens das Problem, dass das Endprodukt nicht genügend stabil ist.

[0020] Als Gefriertrocknungsvorrichtung lassen sich die bekannten Vorrichtungen verwenden, die vorzugsweise über eine Druck- und Temperaturkontrolle verfügen.

[0021] Vorzugsweise dauert der zweite Zeitabschnitt länger als der erste Zeitabschnitt. Der erste Zeitabschnitt, bzw. die erste Trocknungsphase entspricht vorzugsweise einer Sublimationsphase, d.h. das im Produkt enthaltene freie Wasser wird entfernt. Der zweite Zeitabschnitt bzw. die zweite Phase ist vorzugsweise eine Trocknungsphase. In dieser Trocknungsphase wird das an andere Moleküle gebundene Wasser entfernt. Vorzugsweise erfolgt der Übergang von der ersten Phase zur zweiten Phase, wenn 90% des Wassers im Produkt sublimiert sind. Vorzugsweise dauert der erste Zeitabschnitt 5h bis 20h, noch bevorzugter 7h bis 10h und am bevorzugtesten circa 8h oder 9h. Der zweite Zeitabschnitt dauert vorzugsweise 10h bis 30h, noch bevorzugter 14h bis 20h und am bevorzugtesten circa 16h oder 17h.

[0022] In bevorzugten Varianten des Verfahrens ermöglicht die Unterteilung in zwei Zeitabschnitte, bzw. in zwei Phasen eine Bildung einer äusseren Schale, die härter ist als der Kern des Kaffeekörpers.

[0023] Vorzugsweise folgt der zweite Zeitabschnitt unmittelbar dem ersten Zeitabschnitt. Der erste Zeitabschnitt geht je nach Variante des Verfahrens kontinuierlich, stufenweise oder abrupt in den zweiten Zeitabschnitt über. D.h. die Parameter, Temperatur und/oder Druck in der Einstellung der Gefriertrocknungsvorrichtung ändern sich in der Übergangsphase vom ersten in den zweiten Zeitabschnitt kontinuierlich, stufenweise oder abrupt.

[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform ändert der Druck abrupt und die Temperatur wird im Verlaufe des ersten Zeitabschnittes und/oder des zweiten Zeitabschnittes verändert. Vorzugsweise wird die Temperatur startend mit dem Beginn des ersten Zeitabschnitts bis zum Ende des zweiten Zeitabschnitts stufenweise erhöht. Vorzugsweise wird zwischen den einzelnen Erhöhungen der Temperatur die Temperatur in der Gefriertrocknungsvorrichtung über eine definierte Zeitspanne beibehalten.

[0025] In einigen Varianten des Verfahrens ist der mindestens eine erste Druck und/oder der mindestens eine zweite Druck innerhalb eines Zeitabschnitts stets gleich gross. In anderen Varianten weist der mindestens eine erste und/oder der mindestens eine zweite Druck zwei oder mehr Werte auf.

[0026] Die mindestens eine zweite Temperatur im zweiten Zeitabschnitt ist vorzugsweise gleich oder höher als die mindestens eine erste Temperatur im ersten Zeitabschnitt. Vorzugsweise ist sie höher. In bevorzugten Varianten des Verfahrens beträgt die Temperatur im ersten und im zweiten Zeitabschnitt 0°C bis 40°C. Vorzugsweise beträgt sie im ersten Zeitabschnitt mindestens zeitweise 10°C bis 30°. Vorzugsweise wird die Temperatur im ersten Zeitabschnitt von 10° auf 30° erhöht. Vorzugsweise beträgt die Temperatur im zweiten Zeitabschnitt mindestens zeitweise 20°C bis 30°C, vorzugsweise wird sie von 20° auf 30° erhöht. In bevorzugten Varianten ist die Temperatur im gesamten zweiten Zeitabschnitt annähernd 30°C.

[0027] Vorzugsweise ist der mindestens eine erste Druck im ersten Zeitabschnitt kleiner als circa 1.5 mbar, vorzugsweise kleiner als circa 1 mbar und noch bevorzugter 0.6 mbar bis 0.9 mbar. Vorzugsweise ist er circa 0.9 mbar.

[0028] Vorzugsweise ist der mindestens eine zweite Druck im zweiten Zeitabschnitt 0.15 mbar bis 0.25 mbar. Vorzugsweise ist er circa 0.2 mbar.

[0029] Vorzugsweise werden umfasst das Gefriertrocknen lediglich diese zwei Zeitabschnitte. Vorzugsweise wird die Form mit dem gefriergetrockneten Kaffee-Extrakt unmittelbar nach Ende des zweiten Zeitabschnitts aus der Gefriertrocknungsvorrichtung entnommen. Vorzugsweise erfolgt keine weitere Nachbearbeitung nach diesem Schritt ausser das Entfernen aus der Gussform. Das Entfernen erfolgt vorzugsweise ebenfalls unmittelbar nach der Entnahme aus der Gefriertrocknungsvorrichtung. In anderen Ausführung wird die Gussform nach Beendigung des zweiten Zeitabschnitts noch für eine vorbestimmte Dauer in der Gefriertrocknungsvorrichtung und/oder in der Gussform belassen.

[0030] Vorzugsweise wird reiner Kaffee ohne Zusatzstoffe zu den Kaffeekörpern verarbeitet. Vorzugsweise wird dem Kaffeekörper keine nachträgliche Beschichtung hinzugefügt.

[0031] Das Einfrieren vor dem Gefriertrocknen kann in einem einzigen Schritt oder in mehreren Schritten erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Einfrieren vor dem Gefriertrocknen in genau zwei Schritten.

[0032] Vorzugsweise erfolgt das Einfrieren mit einer Gefriergeschwindigkeit von kleiner als 0.5°C pro Minute. Dies reduziert den Energieverbrauch ebenso und führt zu einer optimalen Konsistenz des Endprodukts.

[0033] Vorzugsweise erfolgt ein erster Gefrierschritt bei einer Temperatur, die zur Bildung von grossen Eiskristallen führt. Vorzugsweise ist die Temperatur grösser als- 19°C, noch bevorzugter ist sie circa -18°C.

[0034] Der zweite Gefrierschritt erfolgt vorzugsweise nach einigen Stunden, beispielsweise nach 6h bis 24h, noch bevorzugter nach circa 8h. Der zweite Gefrierschritt wird bei einer tieferen Temperatur durchgeführt und dauert vorzugsweise gleich lang oder länger. Vorzugsweise wird der Kaffee-Extrakt bis zu einer Endtemperatur von kleiner als -40°C gefroren. Die Dauer des zweiten Gefrierschrittes beträgt vorzugsweise 10h bis 36h, noch bevorzugter circa 12h.

[0035] Der mit den oben beschriebenen Verfahren hergestellte Kaffeekörper, auch Kaffeewürfel genannt, weist je nach Gussform eine andere Endform auf. Er ist vorzugsweise ein Kubus. Er kann jedoch eine beliebige andere Form aufweisen, beispielsweise kann er eine scheibenförmige Tablette, ein Quader, eine Kugel, eine Halbkugel, eiförmig oder stabförmig sein. Er besteht vorzugsweise aus reinem Kaffee ohne Zusatzstoffen und vorzugsweise ohne Beschichtung.

[0036] Die Kaffeekörper beinhaltet vorzugsweise eine Menge Kaffee, wie sie zur Zubereitung von einer Portion, vorzugsweise von 75 ml bis zu 200 ml, geeignet ist.

[0037] Vorzugsweise weist der Kaffeekörper eine Trockenmasse von 0.5 g bis 5.0 g auf, vorzugsweise von 1.0 g bis 2.5 g. Diese Trockenmasse ist vorzugsweise geeignet, um in Flüssigkeit von 50 ml bis 400 ml, vorzugsweise von 75 ml bis 20 ml, zu einem wohlschmeckenden Kaffee aufgelöst zu werden. Der Kaffeekörper lässt sich in einer heissen und vorzugsweise auch in warmen oder kalten Flüssigkeit auflösen. Die Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser, Milch oder ein Wasser/Milch-Gemisch. Anstelle von Kuhmilch ist auch die Verwendung von Sojamilch, Reismilch oder anderen veganen Milchalternativen möglich.

[0038] Weitere Varianten des Verfahrens und weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0039] Es wird vorzugsweise ein Kaffee-Extrakt des Typs „Veracruz“, der auf Arabica Bohnen basiert, oder eines Extrakts aus Robusta-Kaffeebohnen verwendet. Die Herstellung erfolgt durch Heissextraktion unter Druck oder alternativ durch Kaltextraktion. Der Kaffee-Extrakt weist vorzugsweise einen Gehalt an löslicher Trockenmasse von 27 bis 29° Brix auf. Dem Kaffee-Extrakt wurden während des gesamten Verfahrens keinerlei Zusatzstoffe beigefügt.

[0040] Der Kaffee-Extrakt wurde in würfelförmige Ausnehmungen eine Gussform aus Silikon gegossen. Andere Arten von Gussformen lassen sich ebenfalls verwenden, insbesondere bezüglich Form und/oder Material.

[0041] Die mit dem Kaffee-Extrakt gefüllte Gussform wurde in ein erstes Gefrierfach bei -18°C während 8h gefroren, wodurch grosse Eiskristalle gebildet wurden.

[0042] Nach 8h wurde die Gussform in ein zweites Gefrierfach mit einer Temperatur von -45°C gestellt. Dort verbliebt die Gussform 12h. Das Wasser des Kaffee-Extrakts war anschliessend vollständig gefroren.

[0043] Die Gussform wurde anschliessend dem zweiten Gefrierfach entnommen und in eine Kammer einer Gefriertrocknungsvorrichtung gestellt.

[0044] In der Gefriertrocknungsvorrichtung wurde nachfolgendes Gefriertrocknungsprogramm verwendet: Zone 1 45 10 0.9 Zone 2 45 10 0.9 Zone 3 45 10 0.9 Zone 4 45 10 0.9 Zone 5 45 10 0.9 Zone 6 55 10 0.9 Zone 7 55 20 0.9 Zone 8 55 20 0.9 Zone 9 80 25 0.9 Zone 10 80 30 0.9 Zone 11 80 30 0.2 Zone 12 80 30 0.2 Zone 13 80 30 0.2 Zone 14 720 30 0.2

[0045] In einer Variante des Verfahrens wurde nachfolgendes Gefriertrocknungsprogramm verwendet: Zone 1 55 10 0.9 Zone 2 55 10 0.9 Zone 3 55 15 0.9 Zone 4 55 20 0.9 Zone 5 55 25 0.9 Zone 6 55 30 0.9 Zone 7 200 30 0.9 Zone 8 145 30 0.2 Zone 9 145 30 0.2 Zone 10 145 30 0.2 Zone 11 145 30 0.2 Zone 12 145 30 0.2 Zone 13 145 30 0.2 Zone 14 160 30 0.2

[0046] Die Zonen 1 bis 14 wurden nacheinander durchlaufen. Bei den Zonen handelt es sich in diesem Beispiel nicht um unterschiedliche Orte in der Gefriertrocknungsvorrichtung, sondern um denselben Ort in aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten, in denen unterschiedliche Temperaturen und Unterdrücke in der Kammer herrschten.

[0047] Die Zonen 1 bis 10 bilden in im ersten Beispiel den ersten Zeitabschnitt bzw. die erste Phase des Gefriertrocknungsprozesses, die Zonen 11 bis 14 bilden den zweiten Zeitabschnitt bzw. die zweite Phase des Gefriertrocknungsprozesses. Im zweiten Beispiel bilden die Zonen 1 bis 7 den ersten Zeitabschnitt und die Zonen 8 bis 14 den zweiten Zeitabschnitt.

[0048] Nach Beendigung des Gefriertrocknungsprozesses wurde die Gussform aus der Gefriertrocknungsvorrichtung entnommen und die gefriergetrockneten Kaffeewürfel wurden aus der Form entfernt und gemeinsam in eine luftdichte Schachtel oder luftdichte Tüte verpackt.

[0049] Die in diesen Verfahren erhaltenen Kaffeewürfel wiesen eine kubische Form auf. Sie wiesen eine Trockenmasse von 1.5 g auf. Jeder Kaffeewürfel diente zur Zubereitung von 100ml Kaffee, wobei er in heissem, warmen und kalten Wasser löslich war.

[0050] Das erfindungsgemässe Verfahren verwendet in der Gefriertrocknung relativ hohe Temperaturen und lediglich einen kleinen Unterdruck im Vergleich zum Atmosphärendruck. Dies hat erstaunlicherweise zu einer Verkürzung der für die Gefriertrocknung benötigten Zeit geführt und es wird ein mechanisch stabiler und gut löslicher Kaffeekörper erhalten.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffeekörpers, wobei ein flüssiges Kaffee-Extrakt in eine Ausnehmung einer Gussform gegossen wird und wobei das in die Ausnehmung gegossene Kaffee-Extrakt gefroren und anschliessend gefriergetrocknet wird, wodurch der lösliche Kaffeekörper erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Zeitabschnitt der Gefriertrocknung eine Gefriertrocknungsvorrichtung mit mindestens einer ersten Temperatur im positiven °Celsius-Bereich und mindestens einem ersten Druck von grösser als 0.4 mbar betrieben wird und dass in einem zweiten, dem ersten Zeitabschnitt nachfolgenden Zeitabschnitt der Gefriertrocknung die Gefriertrocknungsvorrichtung mit mindestens einer zweiten Temperatur im positiven °Celsius-Bereich und mit mindestens einem zweiten Druck betrieben wird, wobei der mindestens eine zweite Druck kleiner ist als der erste Druck.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein flüssiges Kaffee-Extrakt mit einem Trockensubstanzgehalt zwischen 15% und 40%, vorzugsweise zwischen 20% und 25%, verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein flüssiges Kaffee-Extrakt mit einem Gehalt an löslicher Trockensubstanzmasse von 27° Brix bis 29° Brix verwendete wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Zeitabschnitt länger dauert als der erste Zeitabschnitt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Zeitabschnitt dem ersten Zeitabschnitt unmittelbar folgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Zeitabschnitt 5h bis 20h dauert, vorzugsweise 7h bis 10h, und der zweite Zeitabschnitt 10h bis 30h dauert, vorzugsweise 14h bis 20h.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens eine zweite Temperatur im zweiten Zeitabschnitt vorzugsweise gleich oder höher ist als im ersten Zeitabschnitt, wobei die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Temperatur im ersten und im zweiten Zeitabschnitt 10°C bis 30° ist, wobei die mindestens eine zweite Temperatur vorzugsweise 20°C bis 30°C beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der mindestens eine erste Druck im ersten Zeitabschnitt vorzugsweise kleiner als 1.5 mbar, vorzugsweise kleiner als 1 mbar und noch bevorzugter zwischen 0.6 mbar und 0.9 mbar ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei reiner Kaffee ohne Verwendung von Zusatzstoffen im Verfahren verarbeitet wird.

10. Löslicher Kaffeekörper, hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9.