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Verfahren und Vorrichtung zur Imprägnierung von gekörnten, griess-oder mehlförmigen Stoffen mit durch ein Druckmittel bei erhöhter Temperatur zerstäubten flüssigen oder gelösten anderen
Stoffen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Imprägnierung von gekörnten, griess-oder mehlförmigen Stoffen mit durch ein Druckmittel bei erhöhter Temperatur zerstäubten, flüssigen oder gelösten anderen Stoffen. Das Verfahren ist in erster Linie zur Herstellung eines koffeinhaltigen Kaffee-Ersatzstoffes bestimmt, kann aber ganz allgemein benutzt werden, um die Imprägnierung fester Stoffe in der bezeichneten Form mit irgendwelchen anderen flüssigen oder gelösten Stoffen vorzunehmen.
Es ist bekannt, dass die Herstellung eines koffeinhaltigen Kaffee-Ersatzstoffes durch einfache Beimischung koffeinhaltiger Drogen, z. B. von Kolanüssen, Teilen der Kaffeepflanze (Stengel ; Blätter) oder geringer Mengen von Bohnenkaffee selbst erfolgen kann. Es ist ferner bekannt und naheliegend, solche Ersatzstoffe durch einfaches Beimischen von Koffein herzustellen, wie es aus der Kaffeebohne oder auf synthetischem Wege gewonnen wird.
Die koffeinhaitigen Pflanzenteile sind aber schon in Friedenszeiten schwer zu beschaffen gewesen ; heute stehen sie ebenso wie der Bohnenkaffee selbst nicht zur Verfügung, aber auch wenn dies wieder der Fall sein wird, so wird ihre Benutzung immer eine wesentliche Verteuerung des Kaffee-Ersatzstoffes zur Folge haben, so dass auch künftig zweifellos die Beimischung von Koffein bei der Herstellung vorzuziehen sein wird.
Bei den seither üblichen Mischungsverfahren zui Herstellung trockener koffeinhaltiger Kaffee-Ersatzstoffe war es nicht möglich, dem fertigen Produkt den zulässigen Koffeingehalt in der Höhe von etwa 0'5 bis 1% dauernd gleichmässig zu erhalten, ja nicht einmal diesen Gehalt von Anfang an gleichmässig zu gestalten, besonders wenn der benutzte Kaffee-Ersatzstoff nicht fein gepulvert war, sondern sich, wie dies meist der Fall ist, in fein-oder grobkörnigem Zustand befand. Es war dabei immer die Wahrnehmung zu machen, dass die Beimischung des Koffeins ganz ungleichmässig war, dass es sich insbesondere in den Paketen durch die Bewegung beim Packen, Versenden, Lagern hauptsächlich am Boden angesammelt hatte oder wenigstens bestimmte Teile des Produktes damit angereichert waren.
Hierdurch entstand die Gefahr, dass bei der Verwendung in einzelnen Fällen viel zu grosse Dosen von Koffein zum Genuss kamen. Dies hat aber bei einer so stark wirkenden Substanz, wie es das Koffein ist, in gesundheitlicher Beziehung schwere Bedenken und könnte unter Umständen zu beträchtlichen Gesundheitsstörungen führen, wenn man in Betracht zieht, dass nach dem deutschen Arzneibuch die grösste Einzelgabe von Koffein nur ó'5 g, die grösste Tagesgabe nur"5 g betragen darf. Auch bei feiner pulverisierten Kaffee-Ersatzstoffen ist eine solche Entmischung bei den vielen Zufälligkeiten, denen die Grossfabrikation ausgesetzt ist, und bei dem fein kristallinischen Zustand, in dem sich das Koffein befindet, nicht ausgeschlossen.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, ganze Getreidekörner mit einer Lösung von Zucker und Koffein zusammen zu rösten und so die Körner mit einem koffeinhaltigen Karamel zu überziehen. Jedoch ist auch hier die Gefahr der ungleichmässigen Verteilung und besonders der Entmischung durch Absplittern von Teilen des Überzuges der Körner nicht ausgeschlossen,
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Gemäss der Erfindung werden diese Übêlstände beseitigt, und es wird ein Produkt von vollständig gleichmässigem, vorher bestimmtem Koffeihgehalt erhalten.
DasVerfahren beruht auf der Eigenschaft gewisser Pflanzenteile, durch die Einwirkung von Wasserdampf porös zu werden, und besonders der Eigenschaft gewisser gerösteter zuckerhaltiger Pflanzenstoffe, wie der pulver-oder griessförmigen Kaffee-Ersatzstoffe, in ihrem porösen Zellgewebe begierig Wasser aufzunehmen und sich hauptsächlich mit Wasserdampf stark anreichern zu lassen, ohne deshalb eine wirklich feuchte Beschaffenheit anzunehmen. Diese Eigenschaft wird benutzt, um den Kaffee-Ersatzstoff eine mit Dampf zerstäubte Koffeinlösung von bestimmter Stärke anzuverleiben.
Es ist in der Kaffee-Zusatz-und Kaffee-Ersatzfabrikation bekannt, mehlartige Produkte in sogenannten Imprägnierungstürmen zu behandeln, in denen das zu imprägnierende Gut, dessen Menge durch Schüttelvorrichtungen geregelt werden kann, von oben nach unten durch den Turm fällt, während an dessen Fuss das mittels Dampfstrahl zerstäubte Imprägnierungs-. mittel eintritt und von dem herabfallenden Gut aufgenommen wird. Diese Arbeitsweise hat den sehr wesentlichen Nachteil, dass eine genau gleichmässige Zugabe und Verteilung des Imprägnierungsmittels nicht möglich ist, weil die zugeführten Mengen des zu imprägnierenden Gutes und der zu zerstäubenden Flüssigkeit in keinem Abhängigkeitsverhältnis zueinander stehen.
Wird z. B : aus irgendeinem Grunde die Menge des Gutes bei gleichbleibender Zerstäubung der Flüssigkeit vermindert, so erfolgt eine zu starke Anreicherung an Imprägnierungsmittel.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Arbeitsweise besteht darin, dass keine sofortige Abführung des fertig imprägnierten Gutes während des Betriebes möglich ist. Das fertige Gut fällt in einen unter dem Turm befindlichen Kasten, der wegen des durch die herabfallendeMasse und die Zerstäubung gespannter Gase oder Dämpfe entstehenden Überdruckes möglichst dicht verschlossen sein muss und deshalb erst nach Beendigung des Arbeitsganges geöffnet werden kann.
Infolgedessen findet auch bei gleichbleibendem Verhältnis zwischen Imprägnieruhgsgut und Imprägnierungsflüssigkeit eine Änderung des Mischungsverhältnisses im fertigen Produkt statt, weil die bis zur Beendigung der Behandlung im Kasten liegen bleibende fertiggestellte Masse durch eintretende Kondensation von Dämpfen teilweise mit'dem Imprägnierungsmittel übersättigt wird. Man hat-allerdings versucht ; das imprägnierte, mànchmal leicht klebrige Gut mittels mechanischer Vorrichtungen, wie Schnecken, Transportbänder u. dgl., zu entfernen.
Diese Versuche sind aber misslüngen, weil ein staubdichter Abschluss gegen den Arbeitsraum nicht möglich war oder die Transportmittel verschmiert und dadurch zum Stillstand gebracht wurden.
Gemäss der Erfindung werden alle diese Nachteile, dadurch vermieden, dass : die zugeführten Mengen des zu imprägnierenden Gutes und der Imprägnierungsflüssigkeit-in ein Abhängigkeitsverhältnis zueinander gebracht werden. Dies geschieht durch Ausnutzung des Gesetzes. der Wärmemechanik, nach welchem beim Vermischen heisser Gase oder Dämpfe mit kalten Stoffen ein Gemisch entsteht, dessen Temperatur durch die Menge und das Mischungsverhältnis der einzelnen Stoffe bstimmt ist, aber stets niedriger ausfällt, als die des heissesten Einzelkörpers.
Es werden demgemäss durch Änderungen des Mischungsverhältnisses zwischen dem zu imprägnierenden Gut und'der Imprägnierungsflüssigkeit Temperaturschwankungen eintreten, und diese Temperaturschwankungen werden gemäss der Erfindung dazu benutzt, die verstellbaren Zuführungsvorrichtungen zu beeinflussen, so dass die zugeführten Mengen, sei es des zu imprägnierenden Gutes, sei es des Imprägnierungsmittels, verändert werden, bis das ursprüngliche
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Ferner ist mittels geeigneter Vorlichtungen dafür Vorsorge getroffen, dass das imprägnierte Gut ständig aus-dem Imprägnierungsraum abgeführt wird.
Auf diese Weise gelingt es, einer bestimmten Menge von Kaffee-Ersatzstoffen eine genau dosierte Menge von Koffein so gleichmässig einzuverleiben, dass die Koffeinlösung sich nicht nur auf der Aussenseite-der einzelnen Teilchen niederschlägt und dort festgehalten wird, sondern dass sie zum grossen Teil infolge der durch die Einwirkung des Dampfes entstandenen porösen Beschaffenheit des Zellgewebes in das Innere der Teilchen eindringt und sich dort verbreitet.
Dadurch wird eine feine und gleichmässige Verteilung des Koffeins in der Masse bewirkt und jede Zumischung unzulässig hoher Mengen von Koffein selbsttätig ausgeschlossen. Das Wasser verdunstet zum grössten Teil und schnell wieder und das Koffein wird von dem Röstgut so festgehalten, dass eine nachherige Auscheidung oder eine Anreicherung an bestimmten Stellen der Masse und damit eine ungenau Dosierung ausgeschlossen ist. Tatsächlich können auch selbst mit der Lupe, wie angestellte Versuche ergeben haben, in einem so imprägnierten Kaffee-Ersatzstoff keine Koffeinkristalle nachgewiesen werden, Für die genaue Dosierung hat auch die chemische Untersuchung den Beweis erbracht, da der Koffeingehalt bei an verschiedenen Stellen der Masse entnommenen Proben nur ganz schwache Unterschiede zeigte.
Für den praktischen Gebrauch ist ein Koffeingehalt von 0 ; 5%,. also etwa der Hälfte desjenigen des Bohnenkaffees, als genügend anzusehen, jedoch hat man es in der Hand, dem Ersatzstoff auch grössere Mengen von, Koffein, z. B. 2%, einzuverleiben und das so erhaltene Produkt
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Zur Abführung des imprägnierten Gutes aus dem Turm dient die an dessen unterem Ende schräg angeordnete Schüttelrinne 38. Diese Rinne ist mit dem feststehenden Turm durch eine vollständig staubsichere und gegen den inneren Überdruck genügend widerstandsfähige harmonika- ähnliche Abdichtung 39 aus geeignetem Stoff verbunden. Die dem imprägnierten Gut durch die. Schüttelbewegung der schrägen Rinne mitgeteilte Energie bewirkt ein leichtes Zurückweichen der ähnlich einer Ventilklappe wirkenden Abschlussvorrichtung, so dass das Gut voll-
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Verhältnis wieder hergestellt ist.