Brevet FR2058217A1 — publié le 19710528

i 2058217 Cette invention concerne un nouveau procédé pour extraire du café grillé les matières volatiles désirables et pour recueillir ces matières volatiles pour des applications ultérieures. L1invention concerne plus particulièrement une méthode dans laquelle 5 on extrait du café grillé les gaz et constituants aromatiques indésirables, améliorant ainsi la nature des cafés de qualité inférieure, puis - grâce à des conditions de régulation soigneusement choisies - on n'altère pas sensiblement la nature des cafés de qualité supérieure et on a constaté que la fraction volatile totale lOcontient des constituants aromatiques et- une saveur désirables. On effectue les procédés des techniques antérieures pour extraire du café grillé, par injection de vapeur d'eau, les constituants volatiles dans les conditions atmosphériques et sous vide. Le café dans ces procédés est soumis à un traitement à la vapeur 15pendant des laps de temps relativement longs, par exemple 20 minutes et plus. Cette longue exposition à la vapeur altère invariablement les qualités désirables du café à un degré tel que la qualité de la boisson préparée avec le café traité est inférieure à la boisson préparée à partir du café non traité. 20 Le Brevet E.U.A. n° 2.278.473 décrit une méthode d'amélioration des grains de café en soumettant le café à des températures et à des pressions élevées et en éjectant brusquement le café à uixe température et à une pression inférieures. Dans le procédé mentionné ci-dessus, les grains de café sont éjectés de l'enceinte pour faire 25éclater la structure cellulaire du grain de café. Urfetrès large gamme de températures et de pressions sont mentionnées, et on considère généralement que l'on obtient l'amélioration de qualité désirée sous des pressions de 7,03 à 24,6 kg/cm2 et à des températures de 148,9°C à 287,8°C. 30 Selon 1'invention, il est donc prévu un procédé de traitement du café dans lequel on place du café grillé ayant une teneur en -humidité de 1 à 40 % en poids dans un récipient où on fait passer de la vapeur pour chauffer le café de 115,6°C à 176,7°C et pour déplacer les gaz venant du récipient à travers une tuyauterie de mise 35è l'air libre qui est fcrméo è. une température déterminée des gaz qui s'échappent, la vapeur passant dans le récipient jusqu'à ce que la pression soit comprise entre 0,68 et 6,8 atmosphères et jusqu' à ce que la température du café soit au moins égale à la température de la vapeur saturée sous cette pression; on ferme 401*admission de vapeur et l'on isole le récipient pendant 15 secondes 70 29303 2 2058217 à 10 minutes, puis on décomprime en laissant la vapeur d'eau s'échapper jusqu'à ce que la pression du récipient soit ramenée à la pression atmosphérique. (3ô Dans un mode/realisation préféré, la vapeur d'eau dégagée passe 5 dans un condenseur où une fraction contenant les matières volatiles du café se condense à une température comprise entre -73,3°C et + 37,8°C de façon à obtenir une température maximum du condensât de 37,S°C. La demande de Brevet en instance déposée aux E.U.A. sous le 10 n° S.N. 571.382 revendiquait une méthode d'amélioration dé qualité du café grillé grâce à 1'extraction des gaz indésirables, méthode dans laquelle on procédait au pré-mouillage du café, on laissait l'équilibre s'établir pour une teneur en humidité comprise entre 4 % et 40 %, on chauffait le café dans les conditions atmosphériques 15 de façon à ce qu'une partie de l'eau se vaporise. L'eau vaporisée entraîne avec elle les matières volatiles indésirables contenues dans le café grillé, améliorant ainsi la qualité du café qui contenait des quantités élevées de matières volatiles indésirables (parfum et arôme) avant le traitement. 20 Cette invention est fondée sur la découverte qu'on peut chauffer le café grillé ayant une teneur en humidité inférieure à 40 % dans une gamme de températures étroite sous des pressions élevées, pendant un laps de temps relativement court, de façon à améliorer non seulement le parfum cie cafés de qualité inférieure 25 (par exemple le café robusta), mais à pouvoir libérer les matières volatiles désirables du café grillé sans altérer sensiblement les cafés de qualité supérieure (par exemple café de Colombie ' ). Le café est maintenu à une pression élevée grâce à 1'introduction de vapeur à haute pression dans un récipient pressurisé. Lorsqu'on 30 abaisse la pression dans le récipient, les vapeurs d'eau qui s1 échappent entraînent avec elles les matières volatiles du café. On a constaté que, en réglant soigneusement les températures du condenseur, on peut condenser et recueillir une fraction préférée ■ des matières volatiles du café, tout en laissant traverser le 35 système condenseur par des matières volatiles moins désirable. Selon l'utilisation dans cette invention, le café grillé comporte à la fois les particules entières de grain grillé et les particules de café grillé broyées . On a constaté que le café grillé après avoir été soumis au procédé de cettè invention peut 40 être encore traité par les procédés normaux utilisés dans la 70 29303 3 2058217 fabrication du café normal ou du café soluble. On peut utiliser les produits volatiles récupérés par le procédé de cette invention pour augmenter le parfum de l'extrait de café avant séchage, pour augmenter le parfum du café soluble 5 ou alors comme additif aromatique pour d'autres produits alimentaires. On a constaté de façon très inattendue que alors qu'on peut augmenter la qualité des cafés inférieurs par élimination des constituants volatiles indésirables, les produits volatiles 10 condensés ontdes caractéristiques aromatiques désirables. On peut continuer à traiter le café - traité par le procédé de cette invention - pour l'utiliser comme café normal ou pour préparer du café soluble. Cette invention consiste essentiellement à chauffer du café 15 grillé ayant une teneur en humidité inférieure à 40 % dans un récipient fermé sous pression. On produit la pression en introduisant de la vapeur dans le récipient et en isolant le récipient après avoir atteint une pression prédéterminée. L'humidité dans le café est en contact intime avec les constituants aromatiques 20 dans tout le grain de café, et lorsqu'on décomprime par mise à l'air libre, les constituants aromatiques sont entraînés hors de la zone avec les vapeurs qui s'échappent. Les constituants aromatiques sont recueillis dans un système à condenseur. On a constaté qu'une teneur en humidité préférée pour le café à traiter 25 par le procédé de cette invention est d'environ 1% à 7 % en poids du café mouillé. On charge le café présentant une teneur en humidité voulue dans un récipient pressurisé dans lequel le café est chauffé par passage de vapeur dans le récipient. Le café est porté à une tempé-30 rature de 115,6° C à 176,7°C . La vapeur déplace l'air dans le récipient et l'air se trouve refoulé dans la tuyauterie de mise à l'air libre. Lorsque la température des gaz qui sortant atteint une température prédéterminée, généralement inférieure à la gamme des températures préférées pour le traitement sous 35 pression, on isole la tuyauterie de mise à l'air libre. On doit atteindre cette étape de préchauffage en 5 minutes et de préférence en là 2 minutes. On peut régler la durée de chauffage en utilisant de la vapeur sous une pression suffisamment élevée pour obtenir le chauffage dans le temps désiré. 40 On porte alors la pression dans le récipient à une pression 70 29303 4 2058217 supérieure à la pression atmosphérique en continuant à laisser s'écouler la vapeur dans le récipient. Lorsque la pression a été portée à une valeur préchoisie de 0,68 à 6,8 atmosphères,, on isole le récipient en arrêtant l'écoulement de vapeur. On 5 maintient alors les grains de café à la pression élevée pendant une durée de 15 secondes à 10 minutes, et de préférence de 2 à 5 minutes. Durant ce laps de temps, une partie de l'eau contenue dans les grains s'évapore et déplace les constituants volatiles contenus dans le grain de café. La limite supérieure de 10 minutes 10 est critique si l'on veut éviter une altération importante du café grillé. De même les pressions et les températures sont critiques et une gamme de pressions préférées est comprise entre 1,36 et 3,4 atmosphères. On maintient la température au moins égale cl ' ©su à la température de la vapeur/saturée pour la pression préchoisie 15 afin d'éviter la condensation d'eau complémentaire, tandis que les grains de café sont sous pression. On a constaté que dans les conditions de températures et de pressiorsmentionnées ci-avant, l'humidité dans les grains de café atteint facilement un équilibre dans tout le café (que le grain 20 soit.sous une forme entière ou sous une forme fractionnée), si bien que l'humidité peut déplacer, absorber les produits volatiles indésirables présents à l'intérieur dudit café ou réagir avec eux. Les constituants volatiles désirable sont évidemment également en contact intime avec l'humidité en équilibre. La durée de contact 25 préférée est de 1 à 4 minutes par opposition avec une période d'équilibre de 1 à 2 heures qui .est souvent nécessaire dans les conditions atmosphériques. On ouvre alors la tuyauterie de mise à l'air libre, et les vapeurs d'eau et les constituants volatiles déplacés du café 30 s'écoulent hors du récipient jusqu'à ce que la pression dans le récipient se"trouve réduite à la pression atmosphérique, il est important de calibrer la tuyauterie de mise à l'air libre de façon à permettre une décompression dans un laps de temps raisonnable, de préférence 1 à 2 minutes et au maximum 5 minutes. 35 Une durée excessive d'aération expose le café à un traitement thermique complémentaire indésirable, il est également important d'éviter une décompression trop rapide. Si les gaz s'échappent trop vite, il faut un système condenseur trop grand du point de vue pratique pour piéger et condenser les constituants aromatiques 40 volatiles. Par ailleurs, une décompression trop brusque entraîne 70 29303 5 2058217 une sorte de "canonnade" ou une explosion du café et il faut éviter ce phénomène. Les produits volatiles du café et les vapeurs d'eau qui s'échappent passent à travers un système condenseur dans lequel les produits volatiles se condensent et sont recueillis . Dans 5 le cas de cette invention, on considère que le récipient a atteint la pression atmosphérique lorsqu'un manomètre situé à la partie supérieure du récipient indique la pression atmosphérique. Il est bien entendu qu'il peut _ rester un gradient de pression entre la partie supérieure et la partie inférieure du récipient. Pour 10 le procédé, il n'est pas besoin d'attendre que la pression dans toutela colonne ait atteint les conditions atmosphériques. On a constaté de façon inattendue que le traitement par la entraîne vapeur sous pression non seulement/ce qui serait des constituants volatiles indésirables, si lesdits constituants devaient rester 15 dans le café, mais change- apparemment chimiquement la composition de ces produits volatiles indésirables, si bien que la totalité des produits volatiles recueillis dans le système à condensât présentent des caractéristiques de café désirables. Ainsi les soi-disants produits volatiles indésirables se condensent et sont 20 recueillis en même temps que les produits -volatiles normalement désirables pour donner un condensât da valeur,à arôme amélioré. On a constaté que la température du condenseur doit être maintenue à un maximum d'environ 37,8°C. Si l'on utilise des températures plus élevées, une fraction désirée du produit volatile 25 traversera le condenseur et le condensât résultat aura un caractère dilué. La température du condenseur peut être aussi froide que voulue et l'on utilise l'azote liquide comme milieu réfrigérant pour certaines recherches expérimentales. Une gamme.préférée de températures du condensât est comprise entre - 1,1°C et 30 + 32,2°C, ou mieux encore entre 10° et 23,S°C. Alors que les grair.s -de café sont encore dans le récipient, on peut - à la suite du procédé d'extraction par injection de vapeur d'eau de cette invention - purger le récipient et le café au gaz inerte et de préférence à l'azote. On a constaté que le gaz 35 inerte capte et entraîne hors du récipient le complément de produits volatiles de café qu'on peut condenser et ajouter à la fraction volatile déjà recueillie avec les vapeurs d'eau condensée . On peut séparer les produits volatiles sortant avec l'azote, en fractions en recueillant un volume prédéterminé d'un complément 40 de produits volatiles.rapporté au poids du café dans le récipient 70 29303 6 2058217 et à la géométrie du système. On a constaté que les fractions successives de produits volatiles ont des caractéristiques aromatiques distinctes et qu'une fraction donnée peut être plus désirable pour certaines applications spécifiques que le condensât 5 combiné. On a constaté que le traitement à la vapeur peut être raccourci par préchauffage du récipient pressurisé avant le chargement du café dans le récipient. On préchauffe les parois du récipient pour les porter au moins à la température qui doit être maintenue 10 durant la période pendant laquelle les grains de café sont isolés sous pression. Afin d'éviter une altération inutile des grains de café, il est souhaitable que le procédé de cette invention, entre le point où 1'on introduit la vapeur dans le récipient et le point où la pression dans le récipient après avoir été élevée est à 15 nouveau réduite à la pression atmosphérique, ne dépasse pas une durée totale de 15 minutes. On a également constaté qu'un laps de temps préféré pendant lequel les grains sont maintenus à la pression élevée est compris entre 1 et 4 minutes, lorsqu'on utilise une pression de 1,36 à 3,4 atmosphères. 20 On a constaté qu'au lieu de créer la pression par injection de vapeur, on peut obtenir le même résultat en chauffant un récipient isolé contenant du café et suffisamment d'eau ajoutée de façon à ce que la pression désirée soit obtenue lorsque l'eau ajoutée se vaporise. Ainsi on peut charger le café dans un autoclave. 25 On ajoute de l'eau à l'autoclave. L'autoclave est isolé et chauffé extérieurement pour vaporiser l'eau et l'on maintient le café en contact avec les vapeurs pendant 1 à 10 minutes. On décomprime alors en amenant l'autoclave à la. pression atmosphérique et les gaz d'échappement traversent un système condenseur. 30 Les exemples suivants décrivent plus à fond le procédé de cette invention : Exemple I On charge 47/63 kgs de grains de café grillés présentant une teneur en humidité de 7 %, dans une colonne isolée en acier inoxyda-35 ble (20,3cm de diamètre sur 4,2 mètres de havx.) qu'on a au préalable préchauffé à une. température de 176,9°C. On introduit de la vapeur sous 2,7 atmosphères à la partie inférieure de la colonne pour chauffer les grains de café et chasser l'air par une tuyauterie de mise à l'air libre à la partie supérieure de la colonne. Après 40 une minute et demie,les gaz sortant de la tuyauterie de mise à 70 29303 7 2058217 l'air libre avaient une température d'environ 116°C et l'on fermait la soupape de dégagement. La pression dans la colonne était portée à 2,04 atmosphères en continuant à introduire de la vapeur dans la colonne pendant environ 1 minute. On isolait alors la colonne 5 en fermant la tuyauterie.de mise à l'air libre et l'on maintenait le café sous pression pendant 2 minutes. On ouvrait alors la soupape de dégagement supérieure et l'on laissait les constituants volatiles de café et la vapeur d'eau passer dans un condenseur qui était maintenu à 7,2°C par de l'eau de refroidissement. Les vapeurs 10 continuaient à s'écouler pendant 2 minutes avant qu'on ne réduise la pression dans la colonne jusqu'à la pression atmosphérique et l'on recueillait 750 ml de condensât à une température de 23,9°C à 18,3°C à sa sortie du condenseur. Les grains de café chargés étaient un mélange de café de 15 Colombie et de café robusta. On faisait infuser le café traité et l'on constatait que l'infusion résultante était plus riche et avait un arôme plus désirable qu'une infusion préparée de manière similaire avec le même mélange de cafés mais qu'on n'avait pas soumis au procédé de cette invention. Voici donc la preuve 20 que l'amélioration de qualité obtenue est associée au procédé de cette invention. Par ailleurs, l'arôme du café de Colombie ne se trouve pas sensiblement altéré . Outre l'amélioration de l'arôme de l'infusion, on a constaté que la limpidité de l'infusion préparée à partir du café traité était améliorée. 25 On a constaté que le condensât contient un mélange de caractéristiques aromatiques désirables de café. Exemple II On a extrait le café traité comme dans l'Exemple I selon un procédé d'extraction de café soluble typique. On a ajouté les 30 produits volatiles condensés obtenus dans l'Exemple I à l'extrait avant le séchage par pulvérisation de l'extrait. Le café soluble résultant était notablement amélioré et considéré supérieur au café soluble similaire préparé sans addition de produits volatiles condensés. 35 Exemple III On a répété le procédé de l'Exemple I. Après avoir réduit la pression dans la colonne à la pression atmosphérique, on a fait passer de l'azote gazeux à travers le café dans la colonne. On a recueilli 750 ml de condensât contenant des produits volatiles 40 complémentaires dans le condenseur en 1 minute. On a ajouté 70 29303 8 2058217 ces produits volatiles aux 750 millilitres de condensât recueillis initialement et on a constaté que les produits volatiles complémentaires ajoutaient des caractéristiques désirables au condensât qu'on n'avait pas décelées précédemment. 5 De même on a recueilli une troisième fraction de produits volatiles en prolongeant la technique de purge à l'azote et de condensation pendant une autre minute. A nouveau, le condensât complémentaire ajoutait aux condensats de nouvelles caractéristiques désirables du café. 3,0 Exemple IV On préchauffait un récipient pressurisé cylindrique ayant quatre mètjEs de haut et 25,4cm de large, avant 11indroduction de la charge de café par injection de vapeur dans le récipient -fermé pendant environ lo minutes jusqu'à ce que la température 15 des parois du récipient atteigne 176,7°C. On ouvrait alors le récipient et on le mettait à l'air libre. On plaçait dans le récipient une charge de 45,.4 Kg de café robusta grillé (variété indonésienne ayant une coloration normale de grains grillés, broyée jusqu'à obtention d'une taille de particules telle 20 que 97 % du café é-haiarè. reternsstBr m tamis dont l'ouverture des mailles est de 420 microns et ayant une teneur en humidité de 20 % ). On isolait le récipient à l'exception de 1q soupape de dégagement placée à la partie supérieure. On faisait s'écouler de la vapeur sous 3,4 atmosphères à travers le café pendant 1 25 minute pour chauffer le café et chasser l'air emprisonné. On fermait alors la soupape de dégagement et l'on prolongeait l'injection de vapeur jusqu'à obtention d'une pression de 2,38 atmosphères dans le récipient. On coupait alors l'écoulement de vapeur et l'on maintenait le café à une température et à une 30 pression élevées pendant 2 minutes. On mettait le récipient à l'air libre et les vapeurs s'échappant passaient sur un condenseur semblable à celui utilisé dans l'Exemple I. On a constaté que le café robusta était amélioré, comme le prouvait une infusion plus désirable que celle obtenue avec le café 35 équivalent non traité. On a constaté que le condensât présentait des caractéristiques de café désirables, qui augmentaient l'arôme du café soluble lorsqu'on l'y ajoutait.- 70 29303 9 2058217 REVENDICATIONS 1.- Un procédé de traitement du café par chauffage du café grillé par de la vapeur d'eau, caractérisé par le fait : qu'on plaça» le café grillé ayant une teneur en humidité de 1 à 40 % en poids, 5 dans un récipient dans lequel on fait passer de la vapeur pour por ter la température du café de 115,6°C à 176,7°C et pour déplacer les gaz du récipient par une tuyauterie de mise à l'air libre qui est fermée à une température prédéterminée des gaz qui s'échap pent, la vapeur s*écoulant dans le récipient jusqu'à ce que la 10 pression soit comprise entre 0,68 et 6,8 atmosphères et jusqu'à ce que la température du café soit au moins équivalente à la température de la vapeur saturée à cette pression;qu'en ferme 1J orifice d'admission de vapeur et qu'on isole le récipient pendant 15 secon des à 10 minutes, puis qu'on décomprime en laissant la vapeur 15 d'eau s'échapper jusqu'à ce que le récipient soit ramené à la pression atmosphérique. 2.- Uxa procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la vapeur d'eau libérée passe dans un condenseur où une fraction contenant les produits volatiles du café se condense 20 à une température de -73,3°C à + 37,8° Ct de façon à obtenir une température maximum du condensât de 37,8°C. 3.- Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la durée totale entre l'introduction première de vapeur et le retour du récipient à la pression atmosphérique est 25 inférieure à 15 minutes. 4.- Un procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'on élève la pression jusqu'à une valeur comprise entre 1,36 et 3,4 atmosphères et qu'on maintient cette pression pendant 1 à 20 minutes avant de détendre l'atmosphère. 30 5.- Un procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé parle fait que le condensât est à une température comprise entre 1,67° et 32,2° C. 6.- Un procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le condensât est à une température comprise entre 35 10 et 23,9°C. 7.- Un procédé selon la revendication 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait qu'on purge au gaz inerte le récipient -après qu'il ait été ramené à la pression atmosphérique - pour balayer les produits volatiles du café qui se condensent à partir 40 du gaz et se combinent au premier condensât. 70 29303 10 2058217 8.- Un procédé selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'on préchauffe le récipient pour le porter au moins à la température de la vapeur d'eau saturée sous la pression qu'on doit maintenir lorsque le récipient est isolé.-