Brevet FR2083427A1 — publié le 19711217

i 2083427 La présente invention concerne un procédé de production de café séché par pulvérisation. Le séchage par pulvérisation est considéré depuis longtemps comme un procédé économique de fabrication de café soluble à 5 l'échelle industrielle. Dans la plupart des procédés industriels, on utilise des températures d'admission élevées (260 °C ou plus) pour provoquer une évaporation rapide ou instantanée de l'humidité, afin d'obtenir une productivité suffisante pour rendre l'opération économique.. 10 Dans le brevet E.U.A. n° 3.345.182, intitulé "Preparing Aromatic Spray Dried coffee", publié le 3 octobre 1967, il est décrit un ensemble remarquable de conditions opératoires permettant d'obtenir un café soluble d'une qualité supérieure, par la technique de séchage par pulvérisation. L'utilisation de hautes 15 concentrations d'extrait (35 à 55 %) et de faibles températures d'admission dans l'enceinte de séchage (66 à 149 °C) y est préconisé. Il est également indiqué dans ce brevet que les conditions précitées, en combinaison avec une grosseur de gouttelettes comprise entre 100 et 250 microns et une température de sortie de 20 54 à 127 °C, permettent d'obtenir un café soluble sec qui est nettement supérieur aux cafés usuels séchés par pulvérisation et qui se compare favorablement aux cafés lyophilisés. Un inconvénient majeur du procédé décrit dans le brevet E.U.A. n° 3.345.182 est que le coût du séchage par pulvérisation, qui est 25 proportionnel à la température de l'air d'admission et au débit du produit, est notablement accrû par, suite de la faible température qui est utilisée dans l'ensemble du procédé pour l'air admis dans le séchoir par pulvérisation. ^ De façon tout à fait surprenante, on a découvert que l'on 30 peut améliorer la qualité du café soluble séché par pulvérisation par rapport au café obtenu par l'un quelconque des procédés de la technique antérieure, en utilisant pour l'air admis dans le séchoir une température qui est comprise entre 149 et 288 °C. On obtient ce café soluble amélioré en choisissant soigneusement les para-35 mètres opératoires appropriés à l'intérieur des intervalles ici indiqués. C'est la combinaison correcte des différents paramètres opératoires qui permet la production d'un café de qualité supérieure ayant conservé ses constituants souhaitables d'arôme et de saveur, tout en permettant de travailler dans des conditions qui 40 sont plus économiques que celles décrites dans le brevet E.U.A. 71 09792 2 2083427 n" 3.345.182. En conséquence, l'invention a pour objet un procédé de production de café soluble, selon lequel : on forme un extrait aqueux de matières solides de café grillé, ledit extrait ayant une concen 5 tration de 31 à 40 % de matières solides en poids; et on sèche par pulvérisation ledit extrait, avec une dimension maximale de goutte lettes comprise entre 100 et 300 microns, une température d'air d'admission de 149 à 288 °C et une température d'air de sortie de 80 à 110 °C, ledit extrait ayant une température comprise entre 10 -1 et +16 °C à l'entrée du séchoir. Lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on introduit dans le séchoir par pulvérisation un extrait de qualité supérieure ayant une concentration en matières solides de 31 à , 40 % en poids, à une température de -1 à +16 °C. On maintient la 15 température de l'air à l'entrée du séchoir entre 149 et 288 °C et on maintient la température de 11 air de sortie entre 88 et 110 °C. L'extrait liquide est brisé en gouttelettes dont la grosseur maximale des particules est comprise entre 100 et 300 microns On choisit de préférence des ajutages de séchage par pulvérisation 20 tels que la grosseur voulue de gouttes soit obtenue pour des pressions d'ajutage d'environ 49 à 176 bars au manomètre. On a constaté, lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, que le produit final est en général pratiquement exempt de modifications chimiques perceptibles (comme par exemple 25 décomposition des sucres) qui s'accompagnent de modifications indé sirables de la saveur lors du séchage par pulvérisation. On a également constaté que le café obtenu par ce procédé conserve un pourcentage élevé des composants aromatiques volatils recherchés, qui disparaissent normalement au cours des procédés usuels de 30 séchage par pulvérisation. Les particules qui se forment dans le séchoir par pulvérisation sont de couleur très claire et d'aspect poudreux, et une forme de réalisation préférée de l'invention consiste à agglomérer les particules séchées par pulvérisation afin de conférer à ces 35 particules un aspect qui sera plus agréable au consommateur. On peut utiliser des techniques connues d'agglomération et on préfère utiliser un procédé qui n'expose pas le café aux températures élevées de l'air. On a constaté que la qualité d'un café séché par pulvé-40 risation varie en fonction de la température de l'air à l'entrée 71 09792 3 2083427 du séchoir mais qu'à des températures aussi élevées que 288 °C, on peut obtenir un produit nettement meilleur que celui obtenu par des techniques connues de séchage par pulvérisation, si l'on utilise le procédé selon l'invention. On constate que la qualité 5 du produit séché s'améliore à mesure qu'on réduit la température à l'entrée du séchoir, et on aboutit à une qualité optimale lorsque la température est comprise entre environ 149 et 177 °C. La figure 1 est un graphique de comparaison, en fonction de la température (en °C) de l'air admis dans le séchoir par pulvéri-10 sation, entre les saveurs d'un produit obtenu par le procédé selon l'invention (courbe A), d'un produit obtenu par les techniques usuelles de séchage par pulvérisation (courbe B), et enfin d'un produit lyophilisé (droite C, correspondant à la qualité optimale pour un café soluble). Il convient de remarquer que 15 même si l'on utilise une plus faible température de l'air à l'entrée du séchoir, dans un procédé classique de séchage par pulvérisation la qualité du produit est notablement inférieure à celle du produit obtenu par le procédé selon l'invention. La raison de cette différence notable entre les saveurs est que c'est une 20 combinaison des variables de traitement qui est à l'origine de l'amélioration recherchée et surprenante du produit. On a constaté que plus la température d'admission est élevée, plus la grosseur des gouttes nécessaire pour obtenir un produit séché par pulvérisation de qualité supérieure est petite. Pour 25 une température d'admission dans le séchoir d'environ 260 °C, la grosseur préférée des gouttes est d'environ 150 microns au maximum, alors que pour une température d'environ 149 °C, la grosseur préférée des gouttes est d'environ 250 microns au maximum. On a également découvert qu'un ajutage de séchage par pulvérisation du 30 type à noyau donne la distribution préférée des gouttelettes pour utilisation dans le procédé selon 1'invention. Des ajutages convenables sont fabriqués par Spraying System Company sous le nom de "Spray Dry Nozzles." Le facteur prédominant du choix de l'ajutage préféré, est de pouvoir obtenir une forme de pulvérisation qui 35 évitera le plâtrage des parois du séchoir aux pressions utilisées d'utiliser dans le procédé selon l'invention. Il est préférable/dans les ajutages une pression manométrique de 49 à 176 bars. Il faut donc choisir un ajutage qui donne la grosseur voulue de gouttes à la pression préférée, on a constaté que les ajutages "Spray Dry 40 Nozzles" dont les dimensions sont de 40-56/21-27 (dimensions 71 09792 4 2083427 orifice/noyau) donnaient la forme de pulvérisation voulue aux pressions sus-indiquées. Ces ajutages ont été utilisés avec succès dans des séchoirs par pulvérisation ayant un diamètre de 3 à 6,7 m et une hauteur libre de-séchage de 5,2 à 9,1 m. La figure 2 repré-5 sente une courbe qui établit la relation entre la température (en °C) de l'air admis (en abscisses) et la pression nécessaire dans les ajutages (en ordonnées et en bars). La figure 3 représente la gamme approximative des grosseurs de particules à obtenir (en ordonnées et en microns) pour une température donnée de l'air admis 10 dans le séchoir (en abscisses et en °C) afin d'obtenir un produit de qualité. La zone en grisé représente l'intervalle préférentiel. L'homme de l'art pourra choisir sans grande difficulté un ajutage qui donne la grosseur voulue de particules pour la pression voulue et pour une température donnée de l'air admis. Le nombre d'ajutages 15 à utiliser dans un séchoir par pulvérisation donné» dépendra de la capacité de l'ajutage particulier choisi, de la productivité désirée et de la capacité du séchoir. De façon surprenante, on a constaté qu'il fallait maintenir la concentration de l'extrait à l'intérieur d'un intervalle relati-20 vement étroit afin d'obtenir un produit de qualité en mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. La concentration minimale nécessaire pour obtenir un produit de qualité est de 31 % et la concentration maximale est d'environ 40 %. La figure 4 montre la concentration préférée de l'extrait (en ordonnées, pourcentage de 25 matières solides) à utiliser avec des températures différentes de l'air admis dans le séchoir (en abscisses, °C). On remarquera qu'on préfère que la concentration de l'extrait s'élève légèrement à mesure qu'on augmente la température de l'air admis. On a également déterminé que la température de l'extrait admis dans le séchoir par 30pulvérisation doit être comprise entre environ -1 et +16 °C si l'on veut obtenir un produit de qualité séché par pulvérisation selon le procédé de l'invention. On préfère que la température à l'entrée de l'ajutage soit inférieure à 10 °C. La "température de l'extrait" désigne la température réelle de l'extrait à son admission dans le 35 séchoir par pulvérisation et on doit tenir compte de toute augmentation de la température de l'extrait due à une pompe d'alimentation sous pression élevée, afin d'assurer la température voulue dans l'ajutage même du séchoir par pulvérisation. On a également constaté qu'il fallait maintenir la tempéra-40ture de l'air de sortie entre environ 88 et 110 °C. On peut régler 71 09792 5 2083427 la température de sortie de manière à assurer une teneur stable en humidité, d'environ 2 à 5 %, dans les particules sèches. Une teneur en humidité de moins de 4 % est recommandée pour des raisons de stockage. 5 Les particules obtenues par le procédé de l'invention sont claires et d'aspect poudreux. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on agglomère les particules séchées par pulvérisation, par un procédé quelconque connu dans la technique antérieure, afin d'obtenir les particules plus grosses et plus foncées que les 10 consommateurs préfèrent. Il existe dans la technique antérieure de nombreux procédés qui permettent de tirer du café les constituants volatils aromatiques recherchés avant de sécher le café par séchage par pulvérisation. Selon la présente invention on préfère recueillir et 15 ajouter à l'extrait concentré les matières aromatiques volatiles souhaitées pour obtenir un extrait de qualité supérieure avant le séchage par pulvérisation. On peut concentrer l'extrait à la teneur désirée en matières solides par une technique quelconque qui ne provoque pas de dété-20 rioration de la qualité de l'extrait avant le séchage. Ainsi on peut utiliser des techniques d'extraction qui donnent un extrait de qualité supérieure et très concentré. Sinon, on peut utiliser des techniques de concentration telles que la lyophilisation afin de porter à une concentration voulue la teneur en matières solides 25 de l'extrait qu'on obtient à partir des extracteurs. La technique antérieure décrit un procédé dans lequel les matières volatiles sont séparées de l'extrait sous vide, puis l'extrait est concentré par évaporation et les substances sont ré-ajou-tées à l'extrait concentré. Un tel procédé peut également être 30 utilisé dans la mise en oeuvre du procédé selon 1"invention. Des formes de réalisations du procédé selon l'invention vont être décrites plus en détail dans les exemples suivants : EXEMPLE 1 On concentre par congélation un extrait de qualité gustative 35 supérieure jusqu'à une concentration de 38 % en matières solides. On partage ensuite cet extrait en trois lots que l'on sèche par pulvérisation. On sèche le lot n° 1 selon les conditions opératoires de l'invention. On sèche le lot n° 2 à la même concentration que le lot- n° 1, en utilisant des ajutages de séchage par pulvérisation 40 qui débitent des gouttelettes de dimension équivalente aux gros 71 09792 6 2083427 "flavor buds" d'un produit commercial type séché par pulvérisation. On dilue 1g lot n° 3 avec de l'eau jusqu'à une concentration de 25 % en matières solides, et on le sèche en utilisant les mômes ajutages que pour le lot n° 2 mais sous une plus faible pres-5 sion d'ajutage, ce qui donne également des "flavor buds". On procède aux essais de séchage par pulvérisation dans un séchoir par pulvérisation ayant 3,6 m de diamètre, et la température de l'extrait est de 10 °C. Les conditions opératoires sont résumées dans le tableau suivant : 10 Lot 1 Température de l'air à l'entrée (°C) Température de l'air à la sortie (°C) 15 Ajutage utilisé 274 88 20 Pression de l'extrait (bars) Concentration de l'extrait (% de solides) Humidité du 25 produit (%) Modèle "52/21 TC" à noyau ( Spraying System) 169 38 4,1 Lot 2 274 107 Modèle "3/2 TC" à tourbillon (Spraying System) 53 38 4,8 Lot 3 274 118 Modèle "3/2 TC" à tourbillon (Spraying System) 10 25 3,3 On soumet le café soluble séché à des estimations de saveur en le faisant goûter par des dégustateurs spécialisés. Le produit obtenu à partir du lot n° 1 (c'est-à-dire par le procédé selon l'invention) est considéré comme ayant une qualité supérieure 30 avec des propriétés gustatives voisines de celles du café lyophilisé. Les deux produits-témoins, c'est-à-dire les lots 2 et 3, sont considérés comme ayant les caractéristiques gustatives typiques du café séché par pulvérisation et sont nettement moins appréciés que le produit issu du lot n° 1. L'opinion des experts est confirmée 35 par un essai effectué dans un magasin où on a prié plus de 300 clients de comparer du café préparé à partir du lot n° 1 et du café préparé à partir du lot n° 2. L'analyse statistique des résultats montre que le produit préparé à partir du lot n° 1 est nettement préféré par le consommateur moyen. On remarquera que ces 40 comparaisons soulignent fortement la nécessité de la combinaison 71 09792 7 2083427 totale de variables qui a été décrite et qui est revendiquée dans la présente invention, et que la seule concentration de l'extrait ne donne pas l'amélioration désirée de saveur d'un produit séché par pulvérisation. De plus la teneur en humidité du produit tiré du lot n° 2 est un peu plus forte que celle du produit issu du lot n° 1. Bien que le produit contenant la plus forte proportion d'humidité risque de ne pas avoir la stabilité nécessaire lors d'une longue période de conservation, l'effet initial de cette plus forte humidité est une amélioration de la qualité gustative. Malgré cela, le produit préparé selon le procédé de l'invention présente une saveur qui a été nettement plus appréciée. Il est également significatif que les dégustateurs experts ont caractérisé le produit provenant du lot n° 1 cornme^possédant les propriétés d'un produit lyophilisé, étant donné/la lyophilisation est considérée comme la plus moderne des t^çbniques de traitement pour préserver la saveur des produits-^sechés. EXEMPLE 2 On sèche paj>^ulvérisation un extrait de qualité, à l'aide d'un séchoir-^ar pulvérisation industriel ayant un diamètre de 6,7 m, dâns les conditions suivantes : température de l'air à l'en-trë^"202 °C, température de l'air à la sortie 99 °C, concentration de l'extrait 31,5 % de matières solides, température de l'extrait 16 °C, six ajutages "52/21 TC" du type à noyau (Spraying System), pression dans les ajutages 84 bars, humidité du produit final 3,0 %. On procède aux estimations de la saveur du produit sec et on constate que sa qualité est très proche de celle d'un café lyophilisé et nettement meilleure que celle d'un café en poudre normal séché par pulvérisation. EXEMPLE 3 On sèche le même extrait que dans 1'exemple 2, dans les conditions suivantes : température de l'air à l'entrée 157 °C, température de l'air à la sortie 92 °C, concentration de l'extrait 32 %, température de l'extrait 10 °C, cinq ajutages "52/21" du type à noyau (Spraying System), pression dans les ajutages 49 bars, humidité du produit final 3,8%). L'estimation de la saveur du produit sec montre que ce produit est légèrement préféré à celui de l'exemple 2 et est presque identique à un produit lyophilisé. 71 09792 8 2083427 REVENDICATIONS 1. Procédé de production de café soluble, par séchage par pulvérisation d'un extrait à forte teneur en matières solides en utilisant des conditions réglées de température de l'air à l'entrée et à la sortie et de grosseur des gouttelettes, caractérisé en ce que la concentration dudit entrait est de 31 à 40 % en poids de matières solides, la température de l'air à l'entrée est comprise entre 149 et 288 lâ température de l'air à la sortie est Comprise antre 88 et 110 °C, la dimension maximale des gouttelettes est de 100 à 300 microns, et la température de l'extrait à l'entrée est comprise entre -1 et +16 °C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grosseur maximale des particules est de 150 à 250 microns et en ce qu'on utilise une pression manométrique de 49 à 176 bars pour obtenir les gouttes de la grosseur voulue. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on ajoute les matières aromatiques volatiles à l'extrait avant d'effectuer son séchage par pulvérisation. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on sépare les matières aromatiques volatiles de l'extrait de café avant de le concentrer, on concentre l'extrait et on ré-ajoute les matières volatiles à l'extrait concentré avant de le sécher. 5. Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on agglomère les particules séchées par pulvérisation. 6. Procédé selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le café grillé est un café décaféiné.