Brevet FR2124358A1 — publié le 19720922

On sait obtenir des fractions aromatiques à par-, tir de café torréfié pour les utiliser pour 1°aromatisation d'extraits de café en poudre« Selon un premier procédé, on libère le café torré-5 fié de seséonstituants aromatiques volatils à l'aide de vapeur d'eau ou de gaz inertes humides à des pressions relatives faibles, à la suite de quoi il se forme un condensât contenant l'arôme qui est ajouté au sirop de café fabriqué de façon habituelle avant ou après le séchage par atomisation ou par congélation. 10 Un inconvénient de ce procédé est que les constituants aromatiques volatils sensibles à l'humidité sont placés en contact avec l'eau, donnant ainsi naissance à une série de réactions indésirables qui peuvent se dérouler dans la phase aqueuse, par exemple des condensations, des réactions d'hydrolyse<> En outre, 15 en particulier au cours du séchage par atomisation, on perd à nouveau une grande partie de 1'arôme « Selon un autre procédé, on obtient à partir de café torréfié par pressage à l'aide de presses à vis ou de presses similaires une huile aromatique qui est incorporée dans les 20 extraits finis,.le cas échéant sous forme concentrée» Malgré la proportion plus importante de constituants aromatiques moyennement et peu volatils dans ces extraits, ceux-ci ont cependant l'inconvénient de sentir plus ou moins le brûlé, ce qui est dû aux pressions et aux températures élevées existant à l'intérieur 25 de la masse pressée lors du pressage et à la pyrolyse partielle en résultant. En outre, la teneur en fractions volatiles est plus faible dans ces extraits que dans le café torréfié frais, ceci étant dû aux conditions de pressage.. Les résidus de pressage se formant au cours du procédé de pressage ont effective-30 ment une teneur en extrait encore élevée, mais ils ne peuvent pas être transformés dans les installations d'extraction habituelles sans traitement ultérieur car leur teneur en particules fines est très élevée et conduit à un colmatage des filtres, c'est pourquoi les résidus de pressage doivent être transformés 35 par un nouveau pressage en substance extractible en gros grains» On a obtenu en outre des constituants aromatiques à partir de café torréfié par extraction par solvant, en fixant la polarité du solvant de manière à extraire le plus possible de fractions aromatiques» l'inconvénient de ce procédé consiste 40 surtout à séparer les solvants quantitativement des constituants 72 033^7 2 2124358 aromatiques ? ceci n'est pas possible sans perte en particulier des composants volatilSo Enfin, on sait extraire les arômes volatils de substances végétales, telles que le café torréfié, avec du di-oxyde de carbone gazeux à des pressions comprises entre environ 5 et 40 atmosphères, condenser le COg gazeux, puis ajouter le condensât contenant les arômes volatils à l'extrait de ûafé pour aromatiser celui-cio On peut également extraire léV^&rômes volatils avec du COg liquide, en extrayant en même temps que les constituants aromatiques volatils - contrairement à l'extraction avec COg gazeux ~ une faible quantité de constituants gras, mais dans ce cas, on obtient seulement des quantités infiniment faibles de substances grasses, de sorte qu8avec CO2 liquide, on obtient pratiquement aussi seulement les arômes volatils^. L'invention est basée sur la découverte qu'il est effectivement en principe correct d'utiliser CO2, c'est-à-dire line substance ayant un goût neutre, comme agent d'extraction, mais que, pour une obtention parfaite du principe aromatique, on ne doit pas extraire seulement les parfums volatils, qui ne sont pas stables, mais qui doivent être immédiatement ajoutés à l'extrait de café, mais on doit également extraire les antioxydants contenus dans le café torréfié ainsi que l'huile de café en quantité importante ; ainsi, les parfums sensibles volatils sont obtenus effectivement à l'état adsorbé sur l'huile jouant le rôle de support, ils sont également facilement do-sables à l'état d'huile, mais peuvent en outre être ensuite stockés et sont par conséquent très faciles à manipuler, puisque l'extrait huileux contient également des antioxydants» L'objectif consistant à obtenir au cours de l'extraction également les substances aromatiques huileuses non volatiles ainsi que les antioxydants ne peut bien entendu pas être atteint lorsqu'on emploie, comme agent d'extraction, COg liquide ou gazeux à des pressions allant d'environ 5 à 40 atmosphères« On doit plutôt utiliser CO2 - et ceci est une autre caractéristique de l'invention ~ en phase fluide hypercritique» CO^ hyper critique au sens de l'invention est du COg dont la température est supérieure à la température critiquelàe COg (31,3°C) et dont la pression est supérieure à la pression critique de COg (environ 73 atmosphères),, Le maintien de cette pression minima- 72 03347 ' 2124358 le est avantageux pour rester de façon plus sûre dans le domaine à une seule phase de l'agent d'extraction» Dans le domaine à plusieurs phases, une extraction est "bien sûr encore- possible, mais on doit augmenter le nombre de cycles d'extraction» 5 COg hypercritique a un pouvoir solubilisateur im portant, beaucoup plus élevé que CO^ à la pression normale ou à des pressions légèrement plus élevées» La pression de COg hy-percritique peut atteindre plusieurs milliers d'atmosphères, et puisque le pouvoir solubilisateur de CO^ hypercritique augmente 10 avec la pression et que la polarité du solvant subit une modification, on a la possibilité d'adapter le pouvoir solubilisateur de la phase fluide à l'objectif désiré par le choix de la pression de travail ; on a ainsi un "solvant sur mesure"» L'invention a pour objet un procédé d'obtention 15 d'huile de café contenant des constituants aromatiques à partir de café torréfié, procédé caractérisé par le fait qu'on extrait le café avec CO2 hypercritique dans la phase fluide en cycle fermé à des pressions supérieures à 80 atmosphères relatives et à des températures supérieures à 31S3°C° 20 -On peut par ce procédé extraire jusqu'à 10 % d'huile» En outre, en raison du pouvoir solubilisateur important aux pressions élevées utilisées conformément à l'invention, on extrait non seulement les huiles en plus des parfums, mais également les antioxydants» Il est déterminant dans ce cas 25 que les parfums soient obtenus toujours avec les antiôxydants, ils peuvent ainsi être stockés dès le début et ne subissent pas de dégradation» La teneur de l'extrait en huile peut être ajustée à volonté par variation de la température et de la pression ou de la pression partielle de CQ2» On doit toujours extraire 30 une certaine fraction d'huile car l'huile est désirable comme support pour la fixation par adsorption et la protection contre l'oxydation des constituants aromatiques volatils» On opère par conséquent de préférence à des pressions comprises entre 200 et 400 atmosphères relatives et à des 35 températures supérieures à 35°C pour obtenir une fraction d'huile représentant environ 10 à 12 % du poids du café» Des pressions très élevées, supérieures à 350 atmosphères relatives, ont en outre l'avantage de permettre la modification de la polarité et par là de la sélectivité de GO^ 40 et ainsi d'influencer la qualité de la composition aromatique» 72 03347 4 2124358 CO2 peut être utilisé aussi bien seul qu'en mélange avec &'autres gaz inertes ; on doit alors opérer à une température supérieure à la température critique maximale existant dans le mélange« On peut également utiliser l'un des autres 5 gaz mentionnés comme seul agent d'extraction» Comme exemples de ces gaz, on cite l'hexafluorure de soufre (SFg) (température critique 45,6°C), le trifluorométhane CHFj (température critique 33°C), le monochlorodifluorométhane Cïïî^Cl (température critique 96°C) , le monochlorotrifluorométhane GF^Gl (températu-10 re critique 2898°C), le perfluoropropane (température cri tique 71990C)o En faisant varier la température d'extraction,il est en outre possible de modifier l'odeur des huiles. Ainsi, par exemple, l'arôme peut varier de "léger, agréable" à 50 -15 70°C à "plus lourd, ayant une odeur de fumée" à 130-150°C„ Comme résidu d'extraction dans le procédé selon la présente invention, on obtient des huiles d'une couleur jaune à jaune foncé, qui ont un arôme de café très intense et, par comparaison avec les huiles obtenues par le procédé de pression 20 mécanique, n'ont pas d'odeur de brûlé. La détermination de l'arôme selon Wurziger (Deutsche Lebensmittel-Rundschau 9» 189 (1952)) donne par exemple des valeurs allant de 9 à 10, alors que les huiles de pression ont des valeurs d'environ 2,5 seulement. La teneur en antioxydants est également plus élevée que 25 dans les huiles de pression. Le dessin annexé illustre deux modes de réalisation préférés du procédé de l'invention. Dans le procédé représenté sur la figure 1, le récipient 1 est chargé de café torréfié moulu très grossière-30 ment, le récipient 2 est rempli à moitié avec du CO2 liquide, puis du CO2 est aspiré par l'intermédiaire des vannes 8 et 9 et du préchauffeur 3 par le compresseur 4, comprimé et envoyé dans le j-écipient 1 par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 5„ Lorsqu'on a atteint la pression désirée dans 1, on 35 ferme la vanne 8, on ouvre 7 et on ouvre la soupape de réglage 6 jusqu'à ce que la pression dans 1 reste constante. Les températures dans 1 doivent être supérieures à la température critique de COg. Dans 1 a lieu alors l'extraction des constituants aromatiques volatils et de l'huile qui sont entraînés tous deux 40 par le courant gazeux dans 2. Dans ce récipient, le gaz se 72 03347 5 2124358 condense et les constituants extraits se séparent «> Les températures dans 2 doivent être inférieures à la température critique de COgo CC>2 est alors aspiré à nouveau de la phase vapeur de 2, préchauffé dans 3, comprimé dans 4 et refoulé, etc0 5 La durée de ce cycle fermé dépend du rendement en huile désiré, de la température et de la pression dans le récipient 1» Lorsque l'extraction est terminée, la quantité totale de COg se trouvant dans l'appareillage est condensée dans 2 et évaporée lentement de façon que la température ne descende pratiquement 10 pas en dessous de -10°C , car sinon certaines fractions d'huile se gélifieraient de façon irréversible <> Dans le procédé illustré sur la figure 2, le récipient 1 est chargé de café torréfié moulu très grossièrement et le récipient collecteur 4 pouvant être refroidi est rempli 15 complètement de COg liquide par 7° Ce dernier est refoulé par la pompe 5 s réchauffé dans 1 'évaporateur 6 à des températures hypercritique s et envoyé dans le récipient d'extraction 1» Le gaz quitte celui-ci par le filtre 2 et cède dans l'échangeur de chaleur 3 une partie de sa chaleur à COg encore liquide circu-20 lant à contre-courant, mais il ne doit pas lui-même atteindre une température inférieure à environ 35°C. Le passage à l'état hypocritique, donc liquide a lieu par refroidissement supplémentaire dans le récipient collecteur 4. Dans ce récipient, l'huile aromatique extraite dans 1 se sépare et se rassemble 25 au fond du récipient.» Le CO2 liquide surnageant est aspiré de nouveau par la pompe 5 et évaporé déjà en partie dans 3 et complètement dans 6 par chauffage additionnel» La pression est pratiquement la même dans tout l'appareillage, en faisant abstraction d'une faible élévation de pression produite par la pompe 30 pour surmonter la résistance hydraulique» La durée de l'opération en cycle fermé dépend à nouveau du rendement désiré ainsi que des pressions et des températures choisies dans 1» On sait d'après la littérature que la faculté d'absorption de CO2 gazeux dans les huiles augmente avec la 35 pression et atteint son maximum poux OOg liquide ; on sait é- galement que le pouvoir solubilisateur de COg hypercritique augmente avec la pression, mais seulement jusqu'à une valeur maximale qui correspond à celle de CO2 liquide» Il est de ce fait infiniment surprenant que dans 40 le procédé conforme à l'invention, la faculté d'absorption de 10 15 20 72 03347 s _rn 2124358 la phase COg hypercritique pour les constituants aromatiques, les huiles de café et les antioxydants soit beaucoup plus grande que le pouvoir solubilisateur de COg liquide, de sorte que la liquéfaction de la phase hypercritique permet la séparation des constituants absorbés par celle-ci. Dans les essais comparatifs décrits ci-après, l'extraction du café torréfié est effectuée avec COg hypercritique (essais b - f) dans l'appareil conforme à la figure 1 et selon le mode opératoire de l'exemple 1» L'extraction avec COg liquide (essai a) a lieu dans le même appareil ; les échangeurs de chaleur sont simplement placés hors circuit® On a obtenu dans tous les cas une huile aromatique en une concentration typique pour le café torréfié» Les rendements obtenus sont calcu» lés dans chaque cas pour un kilo d'huile aromatique» Quantité de CO2 nécessaire pour l'extraction de 1 kg d'huile aromatique (kg) Température (°C) Pression (atme relatives) a 29400 29 90 b 390 33 310 c 373 70 310 d 472 100 310 e 690 130 310 f 422 160 310 25 Le café torréfié déshuilé peut être utilisé sans autre traitement pour l'obtention de l'extrait» La fraction de particules fines , qui est ici d'environ 4 % au maximum, est de 3 % pour la substance extraite par pression, c'est-à-dire nettement inférieure» La teneur en fractions hydrosolubles de 1'ex-30 trait n'est pas abaissée par le traitement au 002» L'aromatisation de l'extrait de café par les huiles obtenues conformément à l'invention est obtenue selon les procédés suivants : a) après évaporation du CO2 des récipients 2 55 ou 4 (voir figures 1 et 2), on vidange l'huile relativement fluide et on l'incorpore de façon connue par mélange, etc.. dans l'extrait de café en poudre 5 b) dans les récipients 2 ou 4, on place, avant le début de l'extraction, du café pulvérisé qui fixe complète- 40 ment par adsorption les huiles en plus des arômes. Lorsque 72 03347 7 ' 2124358 l'extraction est terminée» on élimine COg par évaporation et on obtient une poudre s'écoulant encore librement, dont la fraction en huile peut atteindre 40 % sans nuire notablement à son aptitude à une transformation ultérieure» Elle peut être 5 incorporée de façon connue dans les extraits en poudre comme support d'arôme» Le dioxyde de carbone restant dans la substance agit très avantageusement comme gaz de protection inerte» Exemple 1 10 On traite 400 g de café torréfié grossièrement broyé (contenant de la caféine) dans l'installation conforme à la figure 1 pendant 3 heures, à 70°C et 290 atmosphères relatives, avec GOg» Résultat : huile s 41 g d'huile limpide, jaune clair, ayant un iiîdice d'arôme de 996» arôme % doux, agréable, Café ! teneur en extrait (hydrosolubie) : 28,5 % matières solubles dans l'éther de pétrole : 4,9 % 20 (avant traitement 14,6 %) fraction de particules fines inférieures à 0,5mm 3 %» L'action antioxydante de l'huile aromatique ainsi obtenue est mesurée à l'aide de la méthode de l'indice de pe-2^ roxyde selon SULLY (comparer Handbuch der Lebensmittelchemie, Band IV, S» 877» Springer-Verlag) » Dans ce but on mélange de la graisse pure exempte d'antioxydant avec 0,1 % d'huile aromatique et on compare avec de la graisse non traitée prise comme échantillon témoin» 30 Echantillon Résultat après après après après lh 2 h 3 h 4 h 100° 0 15 graisse pure 1,3 2,8 6,9 13»8 22,6 graisse + 0,1 % 1,4 2,2 397 6,7 15 s1 35 huile aromatique Exemple 2 On traite 400 g de café torréfié grossièrement broyé (contenant de la caféine) dans l'installation conforme à la figure 1 pendant 4 heures, à 150°C et 300 atmosphères rela-40 tives, avec C02» 72 03347 8 2124358 Résultat î huile : 52 g d'huile limpide, jaune foncé ayant un indice d'arôme de 8,7» arôme ; odeur de fumée, plus lourd que celui de 1 Café s teneur en extrait (hydrosolubie) : 28,7 % 5 matières solubles dans l'éther de pétrole:1,6 % fraction de particules fines inférieures à 0,5 mm* 3,2 %„ Exemple 3 On traite 400 g de œafé torréfié grossièrement broyé 10 (sans caféine) dans l'installation conforme à Içl figure 2 pendant 4 heures, à 90°C et 320 atmosphères relatives, avec COg. Résultat : huile : 40 g d'huile jaune, légèrement trouble ayant m indice d'arôme de 8,5» arôme : légère odeur de fumée, moyennement lourd. 15 Café : teneur en extrait (hydrosolubie) : 25,1 % matières solubles dans l'éther de pétrole : 3>2 % (avant traitement 13 %)» fraction de particules fines inférieures à 0,5mm:2î9% Exemple 4 20 On traite 40 g de café torréfié grossièrement broyé (contenant de la caféine) dans l'installation conforme à la figure 1 pendant 1 heure,à 50°C et 1740 atmosphères relatives, avec COg. Résultat : huile s 4,5 g d'huile jaune clair, légèrement trou- 25 ble ayant un indice d'arôme de 10,5» arôme s doux, moyennement lotir do Café : teneur en extrait (hydrosoluble) : 26 %. matières solubles dans l'éther de pétrole { 0,5 % fraction de particules fines inférieures à 0,5 Him : 30 3,5 %= _ j- Exemple 5 On traite 400 g de café torréfié grossièrement broyé (contenant de la caféine) dans l'installation conforme à la figure 1 pendant 3 heures, à 80°C et 300 atmosphères relatives, avec CO20 Dans le récipient 2 ou 4, on introduit auparavant 100 35 g de café pulvérisé» Après évaporation du COg» on obtient 143 6 de poudre encore fluide, hautement aromatique,avec laquelle on aromatise 22 kg d'extrait lyophilisé.de façon habituelle.Cette substance se révèle nettement supérieure en ce qui concerne l'arôme, même après un stockage de plusieurs mois, à un produit aro-40 matisé avec de l'huile de pression» 72 0334/ 9 2124358 BEVENDICATIONS 1» Procédé d'obtention d'huile de café contenant des constituants aromatiques à partir de café torréfié, caractérisé par le fait qu'on extrait le café avec CO^ hypercritique 5 dans la phase fluide en cycle fermé à des pressions supérieures à 80 atmosphères relatives et à des températures supérieures à 3ls3°C« 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on opère à des températures comprises entre 40 10 et 170°C«, 3» Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on opère à des pressions allant jusqu'à 2000.atmosphères relatives, de préférence à des pressions comprises entre 150 et 350 atmosphères relatives» 15 4» Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la séparation de la substance extraite du courant gazeux de (X^ a lieu par variation du pouvoir solubilisateur de celui-ci par refroidissement et liquéfaction,, 5» Procédé selon les revendications 1 et 2 ca-20 ractérisé par le fait qu'on fait circuler COg à l'état liquide qui se trouve dans tout le cycle fermé sous la même pression que celle qui règne dans le récipient d'extraction» 6o Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'on fait circuler CO^ à l'état gazeux 25 et qu'on établit la pression nécessaire dans le récipient d'extraction à l'aide d'un compresseur» 7» Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'on obtient l'huile de café par dépôt sur une petite quantité d'extrait de café en 30 poudre préparé auparavant, sous forme d'une poudre à écoulement libre»