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Verfahren zur Herstellung von Extrakten aus pflanzlichem Material und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
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mationsdämpfe in die Kondensatoren mitgerissen, wobei nennenswerte Verluste auftreten. Es gibt also viele Gründe, um die durch das Sieben abgetrennten feinen Teilchen zu entfernen.
Die eingefrorenen wässerigen Extrakte von Kaffee oder Tee sind spröde Produkte, und beim Mah- len erhält man, wie bei den meisten kristallinen Substanzen, einen verhältnismässig grossen Anteil an feinen Teilchen, der im allgemeinen zwischen etwa 20 und 30 Gew.. 11/0 des Ausgangsproduktes liegt. Es ist also nötig, die feinen Teilchen wieder zurückzuleiten, wobei sich für den Fachmann sofort zwei Lösungsmöglichkeiten anbieten.
Die erste Möglichkeit besteht darin, dass man die feinen, gefrorenen Teilchen der Masse des Extrakts in dem Augenblick zusetzt, in dem die Erstarrung beginnt. Je nachdem, wie gross die Menge des zurückzuleitenden Produkts ist, bietet die Ausführung dieser Möglichkeit im industriellen Massstab emsthatte Schwierigkeiten bezüglich der Anlage.
Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass man die feinen Teilchen des gefrorenen Extrakts schmelzen lässt, worauf man das geschmolzene Produkt mit dem flüssigen Extrakt vor seiner Erstarrung vermischt. Diese sehr einfach durchzuführende Möglichkeit bringt jedoch sehr beträchtliche wirtschaftliche Verluste mit sich, im wesentlichen Verluste an Energie, die zur Einfrierung dieser Teilchen gebraucht wird.
Erfindungsgemäss sollen diese Nachteile ausgeschaltet werden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Anteil der gefrorenen und gemahlenen Extraktteilchen bei niedriger Temperatur, z. B. bei -200C oder darunter, unter Bildung einer homogenen, festen gefrorenen Masse gepresst wird, worauf diese feste Masse zerteilt und mindestens ein Anteil des zerteilten Produkts durch Sublimieren getrocknet wird.
Vorzugsweise presst man die in der Mühle erzeugten und durch ein erstes Sieb ausgesiebten unerwünschten feinen Teilchen kontinuierlich mit Hilfe einer bei niedriger Temperatur arbeitender Extrusionsvorrichtung zusammen, die so konstruiert ist, dass sie das zusammengepresste Produkt in Form einer zusammenhängenden gefrorenen festen Masse, z. B. eines Rohres, eines Bandes, usw. ausstösst, das dann zerteilt wird. Nach dem Sieben des zerteilten Produkts wird der Siebrückstand dem bei der ersten Siebung zurückgehaltenen Produkt zugesetzt, worauf das Gemisch durch Sublimieren getrocknet wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die gekenn- zeichnet ist durch mindestens eine Druckkammer, eine Kühleinrichtung für eine Temperatur von weniger als -200C in der Kammer, eine Zufuhreinrichtung für das Einbringen der gefrorenen Masse unter Druck in die Kammer, bestehend z. B. aus einem Trichter, einem vertikalen Zylinder und einer darin drehbaren Schnecke, sowie durch eine in der Druckkammer sich drehende Schnecke zum Zusammenpressen des gefrorenen Materials und eine am Ende der Kammer angebrachte Düse.
Die Zeichnung zeigt schematisch als Beispiel eine Ausführungsform dieser Vorrichtung.
Die Extrusionsvorrichtung gemäss der Erfindung enthält einen Trichter --1--, der fest mit einem vertikalen Zylinder --2-- verbunden ist. Der Zylinder ist bei --2a¯- eingekerbt, derart, dass das in den Trichter fliessende Produkt unmittelbar mit der Schnecke --3-- in Berührung kommt, die sich in der Kammer --2-- dreht. Der stetige Fluss des Produkts zu der Schnecke --3-- wird durch eine elektrische Rütteleinrichtung --4-- begünstigt, die auf die Wand des Trichters-l-einwirkt.
Der Zylinder --3-- mündet in einen horizontalen Zylinder oder eine Druckkammer-5-. Eine Extrusionsschnecke-6-- mit konstanter oder abnehmender Steigung dreht sich im Inneren des Zylinders der kontinuierlich und unter Druck durch die Schnecke --3-- gespeist wird. Die Schnecke - drückt das Produkt zum offenen Ende des Zylinders --5--, und dieses tritt durch eine Düse oder einen Extrusionskopf --7-- aus, der aus einem hochbeständigen Kunststoff, wie Tetrafluoräthylen besteht.
Die Innenwand der Düse bildet einen konischen Teil, dessen kleine Grundfläche nach vorne gerichtet ist, und einen zylindrischen freien Raum mit vermindertem Durchmesser, der mit dem koni- schen Teil verbunden ist. Dieser freie Raum begrenzt mit dem äusseren Ende des Kerns der Schnecke - im Querschnitt eine ringförmige Öffnung, die dem extrudierten Produkt die Form eines festen, zusammenhängenden Rohres gibt (in der Zeichnung gestrichelt dargestellt).
Erfindungsgemäss soll mit Hilfe der Vorrichtung ein auf einer niedrigen Temperatur gehaltenes Produkt behandelt werden ; das Produkt soll bis zum Ende der Operation in einem praktisch festen, gefrorenen Zustand bleiben. Vorzugsweise wird die Vorrichtung in eine gekühlte Kammer gestellt und soll beispielsweise bei einer Temperatur von-40 C arbeiten.
Um die Gleitfähigkeit des in der Druckkammer zusammengepressten Produkts zu verbessern, enthält die Vorrichtung Heizeinrichtungen, die eine Erwärmung der gesamten oder eines Teiles der Berüh-
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tet, miteinander vermischt.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung, sollen diese aber nicht auf die angegebenen Bedingungen beschränken.
Beispiel l : Man friert während 60 min bei einer Temperatur von-45 C einen wässerigen Kaffee-Extrakt mit einem Gehalt an löslichen Feststoffen von zo ein. Das gefrorene Produkt wird dann gebrochen und gemahlen, woraof der zerteilte Extrakt mit Hilfe von zwei Sieben mit einer Maschenweite von 0, 3 bzw. 1, 8 mm gesiebt wird. Der Rückstand des Siebes mit einer Maschenweite von 1, 8 mm wird wieder in die Mühle zurückgeleitet, während das durch dieses Sieb hindurchgehende und auf dem Sieb von 0,3 mm zurückgehaltene Produkt durch Sublimation getrocknet und die Teilchen von weniger als 0,3 mm entfernt werden. Diese Fraktion entspricht etwa 25 Gew.-o des gesamten zerteilten Produkts.
Die feinen Teilchen werden im gefrorenen Zustand in aufeinander folgenden Chargen mit Hilfe
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homogene gefrorene feste Masse in Form einer Scheibe mit einem Durchmesser von 20 cm und einer Höhe von 15 mm.
Die erhaltenen Scheiben werden gebrochen und gemahlen, und nach dem Sieben des zerteilten Produkts wird der Rückstand des Siebes von 0,3 mm durch Sublimieren getrocknet. Die trockenen Extraktteilchen aus der ersten und der zweiten Siebung werden gründlich miteinander vermischt, wobei man ein Produkt mit einem spez. Gewicht von etwa 200 bis 300 g/l erhält.
Beispiel 2 : Man kühlt eine Masse Kaffee-Extrakt mit einem Gehalt an löslichen Feststoffen von 451o auf etwa-SOC ab, worauf man in diese Masse ein geeignetes Volumen Kohlendioxyd einbläst, um einen homogenen Schaum zu erhalten. Dieser Schaum wird in etwa 10 min auf einem gekühlten Metallband eingefroren, wobei man ein festes Produkt mit einer Temperatur von-45 C erhält. Der gefrorene Extrakt wird gebrochen, gemahlen und dann unter den in Beispiel l angegebenen Bedingungen gesiebt, wobei jedoch der Rückstand auf dem Sieb von 0, 3 mm nicht unmittelbar getrocknet wird, und die Fraktion der feinen Teilchen etwa zozo des gesamten zerteilten Produkts ausmacht.
Eine Extrudiervorrichtung wird mit der Fraktion der feinen Teilchen gespeist. Diese werden kontinuierlich zusammengepresst, indem die Temperatur im Inneren der Druckkammer auf etwa -30oC gehalten wird, wobei am Extruderkopf ein gefrorenes Extraktband mit einer Dicke von etwa 10 mm und einer Breite von etwa 10 cm austritt. Dieses Band, das eine homogene, feste Masse darstellt, hat im wesentlichen das gleiche Aussehen wie der ursprüngliche gefrorene Extrakt und eine Dichte, die etwas grösser ist als die dieses Produkts.
Nach dem Brechen und Mahlen wird der zerteilte Extrakt, der durch Zusammenpressen der feinen Teilchen erhalten wurde, gesiebt. Der Rückstand auf dem Sieb von 0, 3 mm wird dem Rückstand der ersten Siebung zugesetzt, worauf das Gemisch durch Sublimieren getrocknet wird.
Man erhält einen lyophilisierten Kaffee-Extrakt mit dem Aussehen von geröstetem und gemahlenem Kaffee, der praktisch keine feinen Teilchen enthält, und der ein spez. Gewicht von etwa 200 bis 240 g/l hat.
Beispiel 3 : Man kühlt kontinuierlich auf einem metallischen Transportband einen Kaffee-Extrakt mit einem Gehalt an löslichen Feststoffen von 27 bis 281o ab. Die Temperatur wird auf etwa-45 C gehalten, und man erhält am Ende der Vorrichtung einen Kuchen aus gefrorenem Extrakt in festem Zustand. Der Kuchen wird in einer auf -400C gehaltenen Kühlkammer gebrochen, gemahlen und mit Hilfe von USA-Standardsieben von 12 und 70 Maschen gesiebt. Der Rückstand auf dem Sieb mit 12 Maschen wird wieder in die Mühle zurückgeleitet, während der Teil, der durch das Sieb mit 70 Maschen (0, 210 mm) hindurchgeht (Fraktion mit den feinen Teilchen) entfernt wird. Der Rest des Produkts wird bei niedriger Temperatur aufbewahrt.
Der Trichter-l-der Extrudiervorrichtung, der sich in der Kühlkammer befindet, wird kontinuierlich durch die Fraktion der feinen, gefrorenen Teilchen gespeist. Das Produkt wird durch die Schnecke --3-- in den Zylinder --5-- gebracht, indem es mit Hilfe der Schnecke --6--, die sich mit einer Geschwindigkeit von 160 Umdr/min dreht, zusammengepresst wird.
Ein Teil der Wand der Druckkammer und der Schnecke --6-- sind erwärmt, um die Gleitbewegung des zusammengepressten Materials auf den Kontaktflächen dieser Organe zu erleichtern. Man erhält am Ende der Düse--7-- mit einer Geschwindigkeit von 2,4 m/min einen röhrenförmigen festen Körper mit einem Aussendurchmesser von 50 mm und einer Wandstärke von 6, 3 mm.
Das kontinuierlich aus der Extrusionsvorrichtung austretende Rohr kann am Austritt der Düse sehr
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geringfügig plastisch sein. Vorzugsweise geht es unmittelbar in einen Kühltunnel, und nach einer Verweilzeit von etwa 3 min ist der feste röhrenförmige Körper vollständig erstarrt.
Das Rohr aus dem gefrorenen Extrakt wird in eine Mühle geleitet, worauf das zerteilte Produkt, wie oben angegeben ist, gesiebt wird. Der Rückstand auf dem Sieb von 70 Maschen wird dem Rückstand der ersten Siebung zugesetzt, und das Gemisch wird durch Sublimieren getrocknet. Die durch das Sieb hin-
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ist mit geröstetem und gemahlenem Kaffee vergleichbar ; seine Farbe ist befriedigend und sein spez. Gewicht liegt zwischen 200 und 280 g/l.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Extrakten aus pflanzlichem Material, insbesondere aus Kaffee oder Tee, bei dem ein wässeriger Extrakt einer der genannten Substanzen bis zur Erstarrung gefroren
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ge-peratur, z. B. bei -200C oder darunter, unter Bildung einer homogenen, festen gefrorenen Masse gepresst wird, worauf diese feste Masse zerteilt und mindestens ein Anteil des zerteilten Produkts durch Sublimieren getrocknet wird.
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