Brevet FR2077220A1 — publié le 19711022

Cette invention concerne la production d'arôme de café grillé pour renforcer le café soluble et, en particulier, elle est orientée vers un procédé de stabilisation de l'arôme de café grillé particulièrement avant l'addition de l'arôme aux 5 matières solides séchées du café soluble. De très nombreuses informations consacrées à la production de café soluble ont été publiées. Une proportion importante de ces informations concerne diverses techniques de renforcement de l'arôme et du goût du produit café soluble fini. Le but 10 ultime a été, et continu à être, la production d'un café soluble qui donne une boisson café ayant les qualités arôme et goût égales à, ou meilleures que celles obtenues avec du café fraîchement grillé et moulu. Il suffit de dire que, dans les connaissances actuelles, ce but n'a pas été atteint, du moins à l'échelle 15 commerciale. Les efforts portant sur l'amélioration de l'arôme (et du goût) du café soluble ont été orientés vers une capture de l'arôme et du café grillé moulu avant extraction de l'ensemble des matières solides solubles du café et ensuite une 20 ré-addition de l'arôme au produit café soluble fini ou à l'extrait concentré avant qu'il soit séché. D'autres efforts, abordant le problème différemment, ont été orientés vers le développement des procédés d'extraction et de déshydratation qui ont le minimum d'effet nuisible sur la qualité de l'arôme fragile. 25 De loiu et de beaucoup, la plupart des efforts ont été orientés vers la capture de l'arôme de café soluble que l'on va réajouter ensuite à la masse de la substance café soluble, et la littérature est abondamment fournie en descriptions sur la manière de réaliser ceci. 30 Un progrès vers la production d'un café soluble de qualité améliorée a été de renforcer la poudre de café soluble pratiquement inodore avec un arôme de café grillé qu'on y ajoute. L'arôme de café grillé qu'on a ajouté se manifeste lorsque le consommateur ouvre le bocal de café soluble. Etant donné que l'impression 35 d'arôme est similaire à celle obtenue lorsqu'on ouvre un flacon de café fraîchement grillé, le consommateur accepte beaucoup plus le café soluble renforcé par l'arôme. On comprend qu'il est nécessaire que l'arôme de café grillé appliqué à la poudre de café soluble dans ce but soit fortement volatil de sorte que 40 chaque fois que l'on bouche le flacon de café soluble l'arôme se 71 01663 2 2077220 concentre en conséquence dans l'espace inclus au-dessus de la poudre de café soluble. Pour cette raison, ce type d'arôme est habituellement désigné sous le nom d'arôme "emprisonné" -arôme qui émane de l'espace emprisonné en haut du flacon 5 lorsqu'on enlève le bouchon. L'arôme emprisonné n'ajoute matériellement aucun arôme ou parfum à la boisson préparée avec le café soluble. On peut obtenir l'arôme emprisonné en partant de café grillé en recueillant les gaz entraînés au cours du moulage ou en 10 chauffant le café grillé moulu et en condensant les vapeurs éliminées. L'extraction à la vapeur du café grillé et moulu s'est également montré être un moyen efficace pour obtenir un arôme satisfaisant destiné à être appliqué à la poudre de café soïuble dans le but d'avoir un arôme "emprisonné". 15 Le Brevet E.XJ.A. 2.562.206 décrit un procédé de préparation d'un extrait de café contenant l'arôme-parfum volatil obtenu par traitement du café par la vapeur. La vapeur, contenant les constituants volatils provenant du café grillé avant extraction par l'eau de l'ensemble des matières solubles du café grillé, 20 est refroidie en un condensât composé des constituants volatils du café dans l'eau. Le Brevet E.U.A. N° 3.132.947 et le Brevet E.U.A. N° 3.421.901 décrivent des améliorations de la technique d'obtention de "produits volatils avec la vapeur" à partir de café grillé. 25 Les arômes extrêmement volatils obtenus à partir de café grillé par les méthodes identifiées précédemment, sont composés de nombreux produits chimiques complexes qui sont très instables. Bien que l'on ait mis au point des procédés de stabilisation, tels que donnés en exemple dans le Brevet E.U.A. N° 3.421.901, 30 dans lesquels le mélange aqueux d'arôme de café grillé est associé à l'huile de café, il n'a pas encore été réalisé totalement de méthode efficace pour renforcer et stabiliser l'arôme de café grillé "emprisonné" destiné à être appliqué commercialement à la poudre de café soluble. -35 Comparativement au café grillé et moulu, le café soluble offre au consommateur le gros avantage de permettre unë préparation commode de la boisson café; c'est pourquoi, il existe un stimulant majeur à améliorer cet article du commerce en apportant un arôme de café grillé stable dans l'espace inclus en haut 40 du récipient contenant le produit. 71 01663 3 2077220 C'est pourquoi selon l'invention, il est fourni un procédé de préparation d'un extrait arôme de café dans lequel on extrait du café grillé et moulu une substance arôme et on extrait par solvant la substance arôme avec le trichlorotrifluoroêthane. 5 On peut ainsi distiller à la vapeur le café fraîchement grillé et moulu, condenser avec le trichlorotrifluoroêthane le mélange aqueux support de l'arôme, émulsifier le solvant support de l'arôme avec une huile comestible (de préférence l'huile de café), et ensuite déposer l'émulsion sur la poudre 10 de café soluble dans des conditions opératoires dans lequelles le trichlorotrifluoroêthane se sépare sous forme d'une vapeur sensiblement complètement de l'émulsion et de la poudre de café. La caractéristique de l'invention réside dans la découverte inattendue que le trichlorotrifluoroêthane a le pouvoir 15 d'extraire les constituants aromatiques désirables d'une phase aqueuse d'arôme de café grillé et la capacité de renforcer et de stabiliser l'arôme extrait. Le rôle extraordinaire du trichlorotrifluoroêthane pour ce qui est de la réalisation de ce qui précède, et d'autres 20 objectifs, caractères et avantages du produit de cette invention apparaîtront plus en détail lorsqu'on considérera la description détaillée suivante des modes de réalisation préférés. Dans l'accomplissement du mode de réalisation préféré de 25 la présente invention, la substance de départ est un mélange aqueux d'arôme de café grillé obtenu par distillation à la vapeur de café grillé et moulu suivie d'une condensation du distillât. Il existe une large gamme de conditions opératoires pour l'obtention du mélange aqueux de parfum et d'arôme de 30 café volatils. Généralement, on peut grouper les variables en variables relatives aux conditions réelles de distillation et en variables relatives à la méthode par laquelle on recueille le distillât. Le premier groupe comprend les variables telles que la distribution granulométrique du café grillé, la teneur en 35 humidité du café grillé, la géométrie du récipient contenant le café grillé, la qualité de la vapeur, la pression de la vapeur, la durée du traitement à la vapeur, et l'utilisation d'un lit statique ou agité de café grillé. Le second groupe de variables comprend la méthode de mise à l'atmosphère du récipient 40 avant, pendant, et après traitement à la vapeur, la température 71 01663 4 2077220 à l'intérieur du récipient, le degré de reflux et le choix de l'emploi d'un condenseur externe. Les variables opératoires précitées déterminent la quantité, la concentration et la teneur en produite chimiques(qualité de 5 l'arôme de café extrêmement volatil et chimiquement réactif récupéré sous forme d'un mélange aqueux. On a fait dans le pacoê des efforts considérables pour définir les conditions qui donnent l'arôme de café le plus souhaitable et ces efforts se reflètent, pour la plus grande partie, dans les descriptions 10 des Brevets E.U.A. 3.132.947; 3.148.070; 2.562.206; 3.421.901; 3.244.531 et 3.420.674. La récupération de l'arôme de café grillé sous la forme d'un mélange aqueux est commune à toutes les techniques citées précédemment. Il est important que le principe de la présente invention est applicable à tous les 15 mélanges aqueux d'arôme de café grillé obtenus par les méthodes précité*® et leurs variantes. Le critère de la présente invention est que l'arôme de café grillé est stabilisé par le trichlorotrifluoroêthane après que l'arôme est séparé des matières solides du café grillé. La méthode de l'invention n'envisage 20 donc pas la mise en contact des matières solides du café grillé avec le solvant trichlorotrifluoroêthane, et on évite la possibilité que soient extraites des quantités excessives d'huile de café et d'arôme du type qui est impropre à être emprisonné en haut du flacon. En d'autres termes, l'invention requiert le 25 solvant trichlorotrifluoroêthane pour contacter et stabiliser seulement les arômes extrêmement volatils et chimiquement réactifs -ceux qui sont propres à être utilisés comme arôme emprisonné et qui, en raison de leur importante activité chimique, nécessite le degré de stabilisation apporté par 30 l'hydrocarbure fluoré-. A l'opposé de la technique antérieure telle que celle décrite dans le Brevet E.U.A. N° 3.155.523, où on utilise des composés fluorés ayant deux atomes de fluor reliés à chaque atome de carbone, comme solvants pour extraire les constituants 35 aromatiques porteurs de l'huile, le solvant trichlorotrifluoroêthane utilisé dans cette invention ne vient pas en contact avec les constituants aromatiques plus stables contenus dans les matières solides du café grillé et, ne modifie- donc pas le transfert de ces constituants aux matières solides du café 40 soluble dans le cours normal de la production de café soluble. 71 01663 5 2077220 De même, à la différence du Brevet E.U.A. N° 3.181.952, on n'utilise pas le solvant trichlorotrifluoroêthane pour traiter la poudre de café soluble en soi comme méthode de renforcement de l'arôme et du parfum de l'aliment en poudre. 5 Le trichlorotrifluoroêthane est un hydrocarbure fluoré bouillant à me température basse (47,6° C)et qui est pratiquement totalement non miscible à l'eau. Tout en ayant une grande affinité solvante pour l'arôme de café grillé, le solvant ne se présente pas comme réagissant chimiquement avec l'arôme. Afin de mettre 10 en pratique le mode de réalisation préféré de cette invention, on a déterminé que les rapports volumétriques du trichlorotrifluoroêthane aux mélanges d'arôme de café aqueux peuvent aller de 1:20 à 1:1 respectivement pour a-feabiliser manière satisfaisante 1'arôme de café lors de son extraction de la phase aqueuse dans 15 les conditions de température ambiante, avec le trichlorotrifluoroêthane . Bien que 11 on ne comprenne pas totalement le mécanisme exact de l'tffet de stabilisation, il existe quelques indices qui montrent qu'il est déterminé au moins en partie, par une 20 opération de fractionnement dans laquelle le trichlorotrifluoroêthane extrait les fractions d 'arôme "ligneux" plus stables et abandonne , dans la phase aqueuse, une majeure partie des composés carbonyle et cêtone extrêmement instables qui ordinairement donnent à l'arôme des notes"de vin" et "de beurre". 25 Cependant, l'invention ne doit en aucune manière être considérée comme limitée à cette explication possible de l'effet stabilisant inattendu du trichlorotrifluoroêthane sur l'arôme de café. Bien qu'un excès de trichlorotrifluoroêthane ne soit pas nuisible au procédé de l'invention, il est préférable d'utiliser 30 une quantité calculée pour être limitée à celle qui est juste suffisante pour extraire les fractions d'arôme de café souhaitables de la phase aqueuse. En pratique, on a déterminé qu'une quantité de trichlorotrifluoroêthane approximativement égale en volume au mélange d'arôme de café aqueux est convenable pour 35 extraire et stabiliser l'arôme contenu dans le liquide aqueux résultant de distillations à la vapeur de café grillé typiques comme il est indiqué précédemment. 71 01663 6 2077220 Comme on, le sait., l'arôme de café obtenu par distillation à la vapeur est extrêmement réactif et subit rapidement une décomposition chimique. C'est pourquoi il est essentiel à la réussite de l'invention de récupérer l'arôme de café dans la phase aqueuse et 5 de le stabiliser par le trichlorotrifluoroêthane directement après de 3a distillation à la vapeur, ou ultérieurement seulement si le condensât contenant l'arôme a été convenablement conservé à une température appropriée et sous d'autres conditions d'environnement appropriées. 10 Etant donné que le coefficient de partage pour l'arôme de café est fortement en faveur du trichlorotrifluoroêthane, l'utilisation de ce solvant ne fait intervenir qu'une agitation et un mélangeage modéré avec le mélange aqueux pour réaliser l'extraction et le degré de fractionnement souhaitables de l'arôme lors de la stabilisation. 15 On tire ensuite profit de la différence de densité des deux liquides non miscibles, pour effectuer une séparation sensiblement totale des deux phases soit par gravité soit par centrifugation et on rejette habituellement la phase aqueuse après séparation du trichlorotrifluoroêthane contenant l'arôme. 20 L'arôme de café grillé, une fois incorporé à la phase au tri chlorotrifluoroêthane, est relativement stable comparativement à sa vitesse de décomposition dans la phase aqueuse. Néanmoins, il est préférable d'émulsifier le trichlorotrifluoroêthane contenant l'arôme de café avec une huile comestible pour assurer une stabilité 25 prolongée de l'arôme. Dans la suite des opérations, cette étape doit être placée dès qu'il est pratiquement possible après que l'arôme est passé dans la phase hydrocarbure fluoré. Outre le fait d'assurer un degré de stabilisation supplémentaire, l'huile comestible agit comme véhicule pour déposer ou associer 30 d'une autre manière l'arôme stabilisé à la poudre de café soluble. Bien que l'huile de café soit l'huile comestible préférée pour ce besoin, on peut utiliser d'autres huiles végétales comme l'huile de maïs et l'huile de graine de coton raffinées ainsi que leurs mélanges. 35 Pratiquement il a été établi que l'on peut obtenir une émul*— sion de trichlorotrifluoroêthane contenant un arôme, de café et d'huile dé café en secouant vigoureusement des volumes égaux des deux liquides. On utilise facultativement une petite quantité d'agents êmulsifiants dont l'emploi en alimentation est reconnu, spéciale-40 ment si i'êmulsion résultante doit être conservée pendant un temps 71 01663 7 2077220 prolongé avant d'être déposée sur le café soluble. A l'échelle commerciale, on peut facilement réaliser l'émulsion en utilisant un dispositif d'homogénéisation typique avec ou sans l'aide d'un agent émulsifiant. 5 On a trouvé que l'on obtient les résultats désirés de la pré sente invention lorsque l'on associe le trichlorotrifluoroêthane contenant l'arôme à l'huile de café dans un rapport volumétrique d'environ 0,9:1 à 48:1 et de préférence dans un rapport de 1,7:1. Tout en ayant indiqué les proportions voulues de trichlorotrifluoro-10 éthane contenant l'arôme de café et d'huile de café, on peut également utiliser d'autres gammes moins souhaitables, mais il en résulte une perte dans l'effet d'aromatisation. Contrairement à la technique antérieure (par exemple voir le Brevet E.U.A. N° 3.244.533), dans laquelle le mélange d'arôme de 15 café aqueux est directement combiné à l'huile de café, la présente invention comprend l'opération interposée essentielle d'extraction de l'arôme de café grillé de la phase aqueuse et de stabilisation de celui-ci avant le passage de l'arôme dans la phase à l'huile comestible — c'est- l'utilisation de l'hydrocarbure fluoré, à ce 20 stade du procédé, pour renforcer et stabiliser l'arôme de café engendré par la distillation à la vapeur du café grillé, qui constitue le fait crucial de l'invention qui conduit aux améliorations inattendues de l'arôme de café soluble résultant emprisonné au sommet du flacon. 25 L'émulsion d'huile de café et de trichlorotrifluoroêthane contenant l'arôme de café peut être conservée pendant des temps prolongés sans que soit notablement affectée la qualité de l'arôme pourvu que soient utilisées des conditions de conservation appropriées. Toutefois, il est préférable de combiner (de déposer) 30 l'émulsion fraichement préparée à la poudre de café soluble. On peut combiner l'émulsion d'huile aromatisée avec la poudre de café soluble en utilisant l'une quelconque de nombreuses méthodes classiques, mais il est préférable d'utiliser lé mode opératoire décrit dans le Brevet E.U.A. N° 3.077.405 de manière à obtenir 35 une poudre de café finie uniformément aromatisée ayant de bonnes caractéristiques de coulabilité. On a établi que l'on peut préparer des produits cafés solubles finis dont les caractéristiques de l'arôme emprisonné en haut'du flacon sont satisfaisantes, avec une quantité d'huile renforcée à 40 l'arôme stabilisé égale à 0,05 % t 0,3 % du poids des marières 71 01663 8 2077220 solides du café. Cette quantité d'émulsion d'huile aromatisante est bien inférieure à la concentration d'huile habituellement utilisée comme support de l'arôme de café qui n'a pas été renforcé et stabilisé par le trichlorotrifluoroêthane. C'est pourquoi les quantités 5 plus faibles d'émulsion d'huile de café aromatisée affectent favorablement la coulabilité du produit fini de cette invention comparativement aux poudres de café antérieures où est déposée l'huile. Les caractéristiques, propriétés thermiques et pression de vapeur, du trichlorotrifluoroêthane permettent une séparation facile 10 de l'hydrocarbure fluoré de l'émulsion d'huile aromatisée avant de déposer ou en déposant l'émulsion sur la poudre de café soluble. Pendant le dépôt sur la poudre de café, il s'évapore approximativement 75-80 % du trichlorotrifluoroêthane de l'émulsion au fur et à mesure qu'on la pulvérise sur la poudre de café dans les condi-15 tions de travail à température ambiante. Aux températures plus élevées, mais encore bien inférieures aux températures qui affectent l'arôme du produit renforcé, on estime que pratiquement tout le trichlorotrifluoroêthane est dissipé sous la forme d'une vapeur et éliminé du produit final. Le trichlorotrifluoroêthane résiduel 20 qui ne reste pas dans l'émulsion déposée n'a d'effet décelable ni sur l'arôme résultant emprisonné en haut du flacon ni sur l'arôme ou le parfum de la boisson préparée. Les exemples suivants sont illustratifs mais ne doivent pas être considérés comme limitant la préparation de l'arôme de café 25 de cette invention et son incorporation au produit café soluble fini. Les pourcentages sont exprimés en poids sauf indication contraire. EXEMPLE I (a) On a obtenu des produits aromatiques volatils au parfum 30 de café grillé dans un condensât aqueux enrichi en distillant à la vapeur le café fraîchement grillé et moulu contenu dans un percolateur de dimension commerciale selon les modes opératoires décrits dans le Brevet E.U.A. N° 3.132.947. (b) On a mélangé avec un égal volume de trichlorotrifluoro-35 éthane (qualité alimentaire)-une partie aliquotô du condensât aqueux enrichi avec les produits aromatiques extrêmement volatils et on a secoué pendant approximativement 10 à 15 minutes dans une ampoule à décantation à 24°C. Pendant cette opération les produits aromatiques désirables-du café grillé et moulu sont passés dans la 40 phase au trichlorotrifluoroêthane. 71 01663 9 2077220 (c) On a alors émulsifié deux parties en volume du trichlorotrifluoroêthane aromatisé avec une partie en volume de l'huile de café raffinés en secouant à la main les liquides contenus. (d) On a ensuite déposé par pulvérisation l'émulsion sur le 5 café soluble à raison de 0,1 % à 0,4 % en poids du café soluble. (e) On a déterminé la valeur des produits cafés solubles ci-dessus et on les a comparés à un produit café soluble sur lequel avait été déposé par pulvérisation 0/4 % d'huile de café ne contenant aucune addition d'arôme. 10 Les produits caféssolublespréparés selon les instructions de cette invention présentaient : 1) Un arôme emprisonné en haut du flacon, stable. 2) Une impression1d'arôme plus grande dans les notes de. café grillé et moulu émanant de l'espace situé en haut du réci- 15 pient que celle provenant d'un flacon contenant du café soluble enduit par pulvérisation d'huile de café non renforcée . 3) Une impression d'arôme égale à celle du café soluble enduit d'huile classique mais avec une concentration réduite 20 d'huile renforcée à l'arôme. EXEMPLE IX (a) Pour remplir une colonne d'extraction en acier inoxydable de taille industrielle on y a introduit environ 450 kg de grains de caf^ grillé moulu à une granulométrie telle que 95 % restaient sur 25 un tamis de maille de 840 microns et 5 % restaient sur un tamis de maille de 2,38 mm. (b) On a introduit de la vapeur saturée au bas de la colonne d'extraction non mise à l'atmosphère et on l'a fait traverser vers le haut le café grillé moulu. 30 (c) Lorsque la pression atteignait 2 c f Biosphères à l'intérieur de la colonne, on a fermé la conduite de vapeur arrivant à la colonne et on a maintenu le café grillé en contact avec la vapeur et le condensât de vapeur dans la colonne non mise à l'atmosphère, pendant deux minutes. 35 (d) Après cette période de contact de deux minutes on a relâ ché les vapeurs volatiles contenues dans la vapeur dans la colonne d'extraction par le sommet de la colonne d'extraction et on les a fait passer à travers un condenseur (7°C — 10°C) et on les a recueillies sous forme d'un condensât enrichi en arôme. 40 (e) Sur les 18.240 ml de condensât enrichi en arôme recueillis, 71 01663 10 2077220 680 ml ont été combinés avec 680 ml de trichlorotrifluoroêthane (qualité alimentaire) et soumis à une agitation dans un récipient d'acier inoxydable pendant 15 minutes. (f) On a arrêté l'agitation et après séparation par gravité 5 des deux liquides non miscibles on a décanté la phase aqueuse (680 ml) et on l'a éliminée. (g) On a récupéré dans l'étape (f) approximativement 680 ml de trichlorotrifluoroêthane enrichi en arôme de café grillé et ensuite on les a homogénéisés avec 360 grammes d'huilé de café. 10 (h) un a ensuite déposé uniformément par pulvérisation l'émul sion d'huile de café et de trichlorotrifluoroêthane aromatisée sur 180 kg de poudre dé café soluble non aromatisée ce qui correspondait à enduire le café avec 0,2 % d'huile de café. On a comparé, par la voie organoleptique, le café soluble 15 enduit de l'émulsion d'huile de café et de trichlorotrifluoroêthane aromatisé avec le café soluble enduit de l'huile de café seulement et on a trouvé que le premier était différent du témoin^et préférable du point de vue intensité de l'arôme. Tandis que ce qui précède a illustré et décrit ce qui est 20 désormais considéré comme le meilleur mode de réalisation de l'invention, 1^ modes de réalisation préférés sont naturellement sujets à modification sans s'écarter de l'esprit et du champ d'application de l'invention On ne souhaite donc pas limiter 1;invention aux modes de réalisation particuliers illustrés et décrits, mais cotsnrir 25 toutes les modifications qui peuvent entrer dans le champ d'application des revendications annexées. 71 01663 11 2077220 REVENDICATIONS 1. Un procédé de préparation d'un extrait arôme de café dans lequel on extrait une matière arôme de café grillé et moulu, caractérisé en ce que l'on extrait la matière arôme par un solvant qui 5 est le trichlorotrifluoroêthane. 2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on extrait la matière arôme du café grillé et moulu par distillation à la vapeur et l'on extrait le distillât entraîné à la vapeur par un solvant qui est le trichlorotrifluoroêthane. 10 3. Un procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le distillât entraîné à la vapeur représente de 11 ml à. 55 ml par kg d 4. Un procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le rapport volumétrique du trichlorotrifluoroêthane au distillât 15 entraîné à la vapeur est de 1:20 à 1:1. 5. Un procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que l'on émulsionne l'extrait au trichlorotrifluoroêthane avec l'huile comestible. 6. Un procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que 20 l'huile comestible est l'huile de café, l'huile de maïs ou l'huile de graine de coton. 7. Un procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le trichlorotrifluoroêthane est séparé sous forme de vapeur de 1:émulsion d'huile pour laisser une émulsion de matière arôme de 25 café dans l'huile comestible. 8. Un procédé selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que le rapport volumétrique de l'huile comestible à l'extrait au trichlorotrifluoroêthane est de 1:0,9 à 1:48. 9. Un procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 30 et 8, caractérisé en ce que le produit arôme de café final est associé à du café soluble séché. 10. Un procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'extrait arôme est une émulsion huileuse dans 0,05 % à 0,5 % du poids de matière solide de café soluble séchée.