Brevet FR2112246A1 — publié le 19720616

Lët présente invention concerne un procédé de fabrication d'un extrait de café grâce à un procédé d'extraction à contre courant dans lequel la pression, la température et la durée sont réglées et contrôlées dans des limites critiques pour pro-5 duire un extrait présentant 1'équilibre recherché des constituants d1 arôme. Lors de la fabrication industrielle du café soluble, on fait passer de l'eau à travers des colonnes de percolation ou d'extraction multiples contenant du café torréfié et moulu en 10 vue d'obtenir un extrait aqueux. L'eau fraîche circule en continu dans une batterie de colonnes, pénétrant dans le bas de la colonne contenant le résidu de café le plus épuisé et traversant successivement et progressivement des colonnes de café plus frais. Périodiquement, on soutire l'extrait de la colonne 15 contenant te café le plus frais. Lorsque la quasi-totalité des matières solubles dans l'eau du café torréfié et moulu se trouvant dans la colonne de café presque épuisé est extraite, on déconnecte la colonne du système. On retire le résidu de café et on remplit à nouveau la colonne avec du café torréfié et mou-20 lu frais. Lorsqu'on déconnecte une colonne du système, on intercale dans le système une colonne de réserve contenant du café frais mais à l'extrémité opposée du "train" de colonnes. La colonne unique à partir de laquelle on soutire l'extrait du système est généralement désignée sous le nom de "pre-25 mier étage à café" parce qu'elle contient le café le plus frais. Le "dernier étage à café" est la colonne où l'eau pénètre dans le système; elle contient le café presque épuisé. Lorsqu'on dispose une nouvellçfcolonne dans le circuit, la colonne représentant le premier étage à café devient le deuxième étage, la 30 deuxième colonne devient le troisième étage et ainsi de suite jusqu'au dernier étage qui contient le café presque épuisé. Le nombre de colonnes dans un système d'extraction à contre courant peut varier entre environ 4 et environ 12, mais, en pratique, il se situe entre environ 5 et environ 8. 35 L'art antérieur abonde en des descriptions relatives à des procédés de perfectionnement du processus d'extraction en vue d'améliorer le goût du café instantané. Par exemple, les brevets U.S. 2.915*399» 2.915.403 et 3-089.772 comportent tous des descriptions concernant la régulation de la température de l'eau 40 d'extraction à mesure qu'elle progresse à travers le système 71 35258 2112246 2 d'extraction afin de fournir un profil de température d'eau ! spécifique destiné à accroître le nombre d'arômes souhaitables. Le brevet U.S. 2.915.399 en particulier mentionne des températures d'extraction froide, par exemple de 93°G dans la colonne 5 d'extraction fraîche et enseigne que les pressions dans toutes les colonnes sont contrôlées de manière à maintenir les conditions d'une phase liquide. Le procédé faisant l'objet de l'invention a trait aux conditions opératoires mises en oeuvre dans la colonne d1 extraction 10 fraîche en vue de régler les notes gustatives dans l'extrait de café. L'invention a donc pour objet général un procédé perfectionné d'extraction à l'eau à contre-courant qui produit des matières solubles de café possédant une saveur, un goût et un 15 arôme de café satisfaisants. La présente invention a particulièrement pour objet de régler les conditions opératoires dans la colonne d'extraction fraîche en vue d'obtenir l'équilibre désiré des notes gustatives dans 1'extrait de café. 20 La présente invention a plus spécialement pour objet de mettre en oeuvre une pression, une température et un temps d'extraction dans la colonne d'extraction fraîche de manière à régler et à contrôler les qualités de saveur d'un extrait de café. 25 Ces objets et d'autres ressortiront plus clairement de la description qui suit. D'une façon résumée l'invention concerne la fabrication de café instantané et plus particulièrement un procédé perfectionné d'extraction à contre-courant selon lequel les pressions, 30 les températures et les durées de cycle dans la colonne d'extraction fraîche ou première colonne de café, sont soigneusement réglées dans des limites critiques pour produire un extrait de café présentant l'équilibre désiré de similitude avec line infusion, de force, d'acidité et de caractéristiques d'arômes. Dans 35 la présente description, les termes "colonne d'extraction fraîche" et "première colonne à café" sont utilisés de façon interchangeable . On utilise plus précisément des températures de la colonne d'extraction fraîche de 70°C à 130°C et des pressions de 0,35 40 à 2,45 kg/de manière à former une phase vapeur rïgna la 71 35258 2112246 3 colonne d'extraction fraîche. Ces conditions d'extraction "fraîche" associées à une durée de cycle de 5 minutes à 45 minutes fournissent les extraits de café désirés. L'invention concerne un perfectionnemeat apporté à la 5 fabrication d'extrait de café soluble par un procédé dans lequel on fait passer la liqueur à base d'extrait à travers des colonnes d'extraction multiples contenant du café torréfié et moulu. Selon ce procédé, la liqueur d'extraction circule en continu dans une pluralité de colonnes en série, pénétrant dans 10 le bas d'une colonne contenant le café le plus épuisé, sortant au sommet de cette colonne et passant ensuite de la même manière à travers les colonnes d'un café progressivement plus frais-On soutire périodiquement l'extrait de la colonne renfermant le café le plus frais, c'est-à-dire de la colonne d'extraction 15 fraîche. Une fois que la quasi-totalité des matières solubles dans l'eau du café torréfié et moulu a été extraite dans la colonne de café presque épuisé, on déconnecte la colonne du système^ on évacue le résidu de café et remplit à nouveau la colonne avec du café torréfié moulu frais. Lorsque la colonne 20 est déconnectée du système, on intercale dans le système une colonne de réserve contenant du café frais à l'extrémité opposée du train d'extraction. Le procéàé de l'invention a trait aux conditions d'extraction utilisées dans la colonne contenant le café torréfié moulu frais, c'est-à-dire la première colonne 25 à café. En réglant et en contrôlant la pression, la température et la durée du cycle dans la colonne d'extraction fraîche, on obtient l'équilibre désiré de ressemblance avec l'infusion, de force, d'acidité et de notes d'arôme. On a trouvé de façon 30 tout à fait inattendue que ces conditions opératoires, appliquées en combinaison à la colonne d'extraction fraîche, agissaient de concert en produisant un effet marqué sur les caractéristiques de saveur de l'extrait de café. Dans les conditions de température et de pression de l'invention, il se forme, à 35 l'intérieur de la colonne, une phase vapeur qui, de façon inattendue, s'est trouvée être responsable de l'amélioration de l'extrait de café résultant. Les températures utilisées dans la colonne d'extraction fraîche devront être maintenues à un niveau suffisamment élevé 40 pour extraire efficacement les matières solubles fraîches, mais 71 35258 2112246 4 pas trop élevé sous peine de provoquer une dégradation excessive des constituants de la saveur sensibles à la température. La température en liaison avec la durée d'extraction (do£t on discutera plus loin) règle l'équilibre de l'arôme semblable à 5 l'infusion, de la force et de l'acidité. Il y a lieu de noter que la température du café torréfié moulu et de la liqueur d'extraction dans une colonne donnée du système d'extraction du café, y compris la colonne d'extraction fraîche,rs se trouve pas dans un état de régime permanent. C'est ainsi que la 10 température du résidu et de la liqueur d'extraction à l'intérieur de la colonne d'extraction fraîche de l'invention peut varier de façon constante dans les limites de températures prescrites. Il s'ensuit que la température indiquée dans la présente description et relative à une colonne donnée est la tem-^5 pérature régnant à l'entrée de la colonne avant le début du soutirage à partir de la colonne d'extraction fraîche. Il convient de nofc-er également que la température spécifique maintenue dans la colonne d'extraction fraîche dépend de la pression régnant dans la colonne. Compte tenu de ce qui précède, la 20 température maintenue dans la colonne d'extraction fraîche se situe entre 70°C et 130°C. Des températures supérieures à 130°C conduisent à une dégradation thermique des constituants d1arôme telle que la saveur de l'extrait de café résultant n'est pas satisfaisante pour le consommateur moyen. On évite une tempéra-23 ture d'extraction inférieure à 70°C en raison du fait que les constituants d'arôme présents dans le café torréfié et moulu frais et souhaitables pour l'extrait de café de l'invention ne sont pas suffisamment extractibles à cette température relativement basse. On maintient de préférence un intervalle de temgé-30 rature de 80°C à 125°C. On a trouvé que, dans un intervalle de température de 104°C à 121 °C, on obtenait un extrait de café particulièrement savoureux. En association avec la température maintenue dans la colonne d'extraction fraîche, on devra rigoureusement respecter 35 la durée de cycle spécifique. Dans la présente description, la durée du cycle se définit comme l'intervalle de temps entre les soutirages successifs de la liqueur à base d'extrait. La durée opératoire totale est le temps mis, pour une colonne, à passer du premier etage a café, à savoir la colonne d'extraction fraî-40 che, au dernier étage à café et à être déconnectée du système. 71 35258 2112246 5 En effectuant l'extraction aux températures comprises dans les limites indiquées plus haut, il peut se produire des réactions de dégradation excessives si l'on prolonge les durées du cycle. Il est préférable de fixsr une durée du cycle aussi courte que 5 possible pour réduire au minimum la réaction de dégradation indésirable. Conformément à l'invention, des durées de cycle de 5 minutes à 45 minutes en combinaison avec les températures et les pressions citées plus haut, fournissent un extrait de café savoureux. On préfère en particulier une durée de cycle de 15 10 minutes à 35 minutes. La durée de cycle préférée est de 15 à 25 minutes. L'autre condition opératoire considérée comme critique dans la colonne d'extraction fraîche, lorsqu'elle est appliquée en combinaison avec les limites de température et de durée de cycle 15 ci-dessus, est la pression. La pression maintenue dans la colonne d'extraction fraîche sert à régler à la fois la température d'extraction et la proportion des caractéristiques d'arôme de la saveur obtenues. On obtient ces caractéristiques d'arôme désirables en maintenant une phase vapeur dans la colonne d'ex-20 traction fraîche. Le fait d'avoir ou de ne pas avoir de phase vapeur dans la colonne d'extraction fraîche dépend de l'utilisation de conditions de température et de pression appropriées. Pendant les opérations d'extraction fraîche conventionnelles, on maintient à l'intérieur du système une pression suffi-25 samment élevée pour qu'il se forme une phase liquide dans la colonne. Selon l'invention, la pression maintenue dans la colonne d'extraction fraîche est telle qu'il se forme une phase vapeur à l'intérieur de la colonne. Autrement dit, lorsque l'extrait aqueux est introduit le premier dans la colonne d'extrac-30 tion fraîche, il est liquide mais lorsqu'il sort au sommet de la colonne une partie de celui-ci se trouve à l'état de vapeur. Selon l'invention, jusqu'à 10 % en poids de la liqueur d'extraction sont transformés en vapeur à l'intérieur de la colonne. lorsque le liquide entre en contact avec le café torréfié moulu, le 55 café se réchauffe et se rapproche de la température d'entrée de la liqueur d'extraction. L'endroit dans la colonne où a lieu la transformation en vapeur est celui où la pression permet cette transformation^ C'est ainsi que, du fait de la température relativement basse nécessaire à la réduction au minimum de 40 la dégradation thermique des constituants d'arôme, il faut des 71 35258 2112246 6 pressions relativement basses pour obtenir une phase vapeur dans la colonne. En l'absence de cette formation partielle de vapeur, on ne recueille pas les caractéristiques d1arôme et de saveur. Avec des températures situées dans les gammes spéci-5 fiées, on préfère une gamme de pressions de 0,35 à 2,45 kg/cm , mesurées au sommet de la colonne, pour obtenir la phase vapeur et par conséquent l'équilibre de saveurs souhaitable. La gamme de pressions préférée, utilisée en combinaison avec la tempéra— ture de l'invention se situe entre 1,05 et 1,4 kg/cm . 10 Lorsque, dans la colonne d'extraction fraîche, on utilise les paramètres de température, de durée de cycle et de pression précisée plus haut, l'extrait de cqifé résultant présente un équilibre très favorable entre la ressemblance avec l'infusion, la force, l'acidité et les caractéristiques d'arôme et de 15 saveur. L'observance de ces conditions critiques dans la colonne d'extraction fraîche se traduit par une amélioration globale de l'extraction à contre courant du café torréfié et moulu. En résumé, on constate que les températures relativement basses de la colonne d'extraction fraîche de l'invention autorisent 20 une extraction suffisante mais réduisent au minimum les réactions de dégradation des constituants d'arôme; les durées de cycle sont liées à la température d'extraction pour assurer un minimum de réactions de dégradation à la température d'extraction spécifique et les pressions utilisées dans la colonne 2^ d'extraction fraîche devront être relativement basses pour maintenir -une phase vapeur dans la colonne en liaison avec les températures définies. Le fonctionnement de la colonne d'extraction fraîche dans les conditiona précisées crée, à l'intérieur de la colonne, une 30 phase vapeur en équilibre avec une phase liquide. De manière inattendue, le maintien d'une phase vapeur dans la colonne d'extraction fraîche est responsable des excellentes caractéristiques d'arôme obtenues dans lfextrait'de café résultant. Les procédés de l'art antérieur opèrent dans des conditions de tempé-35 rature et. de pression telles que l'on obtient dans la colonne une phase entièrement liquide, d'où il résulte un extrait de café ayant moins d'arôme comparativement à l'extrait de café obtenu selon la présente invention. La liqueur à base d'extrait et la vapeur sortant de la 40 colonne d'extraction fraîche traversent un échangeur de tempéra— 71 35258 2112246 7 ture où se condensent les vapeurs. La liqueur à "base d'extrait et les vapeurs condensées sont recueillies et ensuite traitées selon les techniques de concentration et de dessiccation conventionnelles décrites par Sivetz, Coffee Processing: Technology, 5 Vol. II, chapitres 11 et 12, pour l'obtention du produit final consistant en un café instantané sec. Pour illustrer le mode de fonctionnement de l'invention, on a indiqué une brève description d'un système typique d'extraction de café à contre-courant dont l'invention constitue 10 un élément de perfectionnement. On comprend aisément le fonctionnement d'un tel système et de nombreuses modifications et variantes viendront à l'esprit de l'homme de l'art à partir de la description et des exemples qui suivent. Un certain nombre de colonnes d'extraction remplies de ca-15 fé torréfié et moulu sont reliées en série par une canalisation entre les colonnes individuelles. D'une manière typique, on trouve six colonnes dans le système d'extraction à contre-courant, c'est pourquoi on présente cette description en se référant à un système à six colonnes. Les trois dernières colonnes, 20 c'est-à-dire celles contenant le résidu de café le plus épuisé, sont désignées collectivement par "colonnes d'hydrolyse", alors que les deux colonnes suivantes contenant un résidu de café avec un degré d'épuisement intermédiaire sont les colonnes d'extraction, la première colonne renfermant le résidu de café le plus 25 frais étant désignée par "colonne d'extraction fraîche". Ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, les colonnes d'extraction sont destinées à être utilisées avec du café torréfié et moulu; cependant, il convient de noter qu'elles peuvent être adaptées à l'extraction des grains de café entiers. 30 Le liquide d'extraction qui peut être soit de l'eau, soit un extrait de café aqueux dilué provenant d'une qutre source, pénètre dans la colonne contenant le résidu de café presque épuisé à l'extrémité inférieure de la colonne et est évacué au commet de la colonne. La canalisation de sortie provànant d'une 35 colonne est directement reliée à la canalisation d'entrée de la colonne suivante. Le liquide d'extraction chemine d'une colonne à l'autre de la série en pénétrant dans chaque colonne par le bas et en sortant par le sommet. Des échangeurs de température sont prévus dans les canalisations entre les colonnes, immédia-40 tement avant l'entrée du liquide d'extraction vers les colonnes. 71 35258 2112246 8 Si nécessaire, on peut se servir des échangeurs de température pour atteindre ou maintenir la température d'hydrolyse, c'est-à-dire environ 160 à 182°C dans les colonnes d'hydrolyse du système d'extraction. Ils peuvent également servir dans les 5 colonnes d'extraction pour refroidir ou pour chauffer le liquide d'extraction jusqu'à la température d'extraction désirée, habituellement entre 132 et 155°C. Chaque colonne est munie d'un dispositif pour le chargement de la colonne avec du café torréfié et moulu, pour le déchargement du café de la colonne et 10 pour le maintien du café dans la colonne pendant le cycle d'extraction complet. La colonne, dans laquelle pénètre la liqueur à "base d'extrait peu avant d'être soutirée du système, contient le café le plus frais et est appelée colonne d'extraction fraîche. La présente invention a précisément trait aux conditions 15 qui doivent régner à l'intérieur de cette colonne d'extraction fraîche. Dans la plupart des systèmes, il est prévu une colonne supplémentaire dans chaque série pour que l'opération d'extraction ne soit pas interrompue pendant la vidange et le remplissage de 20 la colonne renfermant le café le plus épuisé. La colonne supplémentaire est une colonne de réserve qui est intercalée dans le système peu avant ou en même temps que le déplacement de la colonne renfermant le café presque épuisé. Pendant la marche de l'installation, l'extrait aqueux est 25 soutiré dans un rapport d'environ 1,5 à 2,5. Ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art, le taux de soutirage est la quantité d'extrait soutirée de la colonne d'extraction fraîche pendant un cycle, par rapport au jaoids moyen de café dans les colonnes individuelles. On utilise de préférence un taux de 30 soutirage de 1,7 à 2,3. Après le soutirage de l'extrait de la colonne d'extraction fraîche, on intercale dans le circuit une nouvelle colonne contenant du café frais torréfié et moulu, la colonne d'extraction fraîche initiale devenant l'étage suivant et ainsi de suite 35 jusqu'au moment où la colonne qui contenait primitivement le café presque épuisé soit retirée du système. La colonne retirée du système est débarrassée du résidu de café épuisé et chargée de café torréfié et moulu frais pour devenir la colonne d'extraction fraîche de réserve. 40 A sa sortie du système d'extraction, l'extrait est de 71 35258 2112246 9 préférence concentré jusqu'à 4-5 % de matières solubles au moins et de préférence jusqu'à au moins 50 % de matières solubles et ensuite séché par des techniques bien connues de dessiccation par atomisation, de lyophilisation ou de dessiccation en tambour. 5 La saveur, le goût et l'arôme du produit séché peuvent être améliorés par addition d'huile de café ou d'un distillât à la vapeur soit avant, soit après dessiccation par l'une quelconque des nombreuses techniques connues. L'exemple suivant illustre le procédé de cette invention. 10 Sauf indication contraire, tous les pourcentages sont exprimés en poids. On s'est servi d'un train d'extraction d'une installation-pilote comportant 7 colonnes. Dans un premier temps, on a fait fonctionner le système pendant une durée suffisante pour assu-15 rer une progression à contre-courant réelle du résidu et de la liqueur d'extrait avant là relevé des données et les soutirages de l'extrait à contrôler. Ceci a été réalisé grâce à une addition successive de colonnes au système jusqu'à obtention d'un total de six colonnes en fonctionnement. Après le début du sou-20 tirage de l'extrait à partir de la première colonne, c'est-à-dire de la colonne d'extraction fraîche, la dernière colonne, c'est-à-dire la colonne contenant le café presque épuisé a été retiré du circuit, vidée et remplie à nouveau en vue d'être réutilisée. Cette opération constitue, dans la spécialité, le 25 démarrage. Un mélange de 24-,4- % de café Prime, de 60,2 % de café du Brésil, de 9*4- % de café Arabica et de 6% de café Robusta a été torréfié jusqu'à une couleur Photovolt de 55. Dans chaque colonne, on a chargé un poids moyen de 8,65 kg de café torréfié et 30 moulu. Chaque colonne avait une longueur de 152,5 cm et un diamètre de 15» 2 cm. Après le démarrage, les températures dans le train d'extraction, en commençant par la colonne renfermant le résidu de cafë le plus épuisé et en progressant jusqu'à la colonne d'extraction 35 fraîche, mesurées à l'entrée de chaque colonne et enregistrées au début du soutirage de l'extrait étaient les suivantes: 179°C, 173°C, 170,5°C, 168,5°C, 136,5°C et 109,5°C. La température de ' l'extrait soutiré de la colonne d'extraction fraîche était de 98,5°C. La pression à la sortie de la colonne d'extraction fraî-4-0 che était voisine de la pression atmosphérique. Une pression 71 35258 2112246 10 p de 10,5 kg/cm a été maintenue sur les cinq autres colonnes. Le taux de soutirage était de 1,92 et la durée de cycle moyenne était de 20,1 minutes. Les vapeurs issues de la colonne d'extraction fraîche ont été condensées et l'extrait total a 5 été refroidi à 10°G par passage de l'extrait de la colonne fraîche à travers un échangeur de température à eau froide. La colonne d'extraction fraîche a été vidée dans une cuve de pesée ouverte en passant par 1'échangeur de température refroidi à lreau. Le rendement en matières solubles par rapport au café 10 torréfié et moulu était de 44 %. L'extrait de café de cet exemple contient 23 % de matières solubles. On dilue 9 grammes de l'extrait avec 150 g d'eau et on le fait goûter par un ensemble de cLégustateurs experts. Les résultats obtenus à partir de cet échantillon de goûteurs mon-15 trent que l'on préfère le café préparé à partir de l'extrait de café de cet exemple à un café préparé à partir d'un extrait de café obtenu par la méthode habituelle. L'analyse par chromâtographie gazeuse de l'extrait de ce procédé révèle qu'il présente une similitude avec une infusion 20 plus grande qu'un'extrait produit par une méthode conventionnelle . 71 35258 2112246 n HEVSNDXCÀTICîTS 1. Procédé de fabrication d'extrait de café par un processus d'extraction à contre-courant, caractérisé en ce qu'on maintient à l'intérieur de la colonne d'extraction fraîche une tem- 5 pérature comprise entre 70°C et 130°C et une pression s'éche- 2 2 lonnant de 0,350 kg/cm à 2,45 kg/cm , moyennant quoi on maintient une phase vapeur et une phase liquide, et qu'on utilise une durée de cycle de 5 minutes à 45 minutes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 la température se situe entre 82°C et 121°C. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température se situe entre 104,5°C et 121°C. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce 2 2 que la pression s'échelonne de 1,05 kg/cm à 1,4 kg/cm . 15 5* Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée du cycle s'étend de 15 minutes à 35 minutes. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la durée de cycle s'étend de 15 minutes à 25 minutes. 7. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce 20 qu'on soutire des vapeurs et du liquide de la colonne d'extraction fraîche, qu'on condense les vapeurs et qu'on recueille les vapeurs condensées et le liquide. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on fait passer les vapeurs et le liquide soutirés à travers 25 un échangeur de température refroidi. 5. Extrait de café obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à Qptj/ca£é instantané soluble préparé à partir de cet extrait.