CH682037A5

CH682037A5 -

Info

Publication number: CH682037A5
Application number: CH253491A
Authority: CH
Inventors: Klaus Wilhelm Prof Dr-I Roeben; Wilfried Dipl-Ing Schmidt
Original assignee: Tchibo Frisch Roest Kaffee
Priority date: 1990-09-05
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1993-07-15
Also published as: DE4028111C2; DE4028111A1

Description

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CH 682 037 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen und Befeuchten von gerösteten Kaffeebohnen oder ähnlichen grobteiligen Röstprodukten wie Kakaobohnen, Nüssen oder dergleichen und ferner Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung betrifft insbesondere ein derartiges Verfahren, bei dem das Röstprodukt nach Erreichen der Röstendtemperatur in einem Wirbelbett mit Wasser 'vorgekühlt und mit Luft nachgekühlt wird.

Ein derartiges Verfahren ist in Zusammenhang mit der Herstellung von Röstkaffee in den VDI-Richtlinien - VDI 3892 (Entwurf) März 1988 beschrieben. Hierbei erfolgt die Herstellung von Röstkaffee entweder kontinuierlich in einem Drehtrommelapparat oder chargenweise in Drehtrommeloder Wirbelschichtapparaten. Der Rohkaffee wird dabei von heisser Luft umspült, erfährt dadurch die gewünschte physikalische bzw. chemische Umwandlung entsprechend den Qualitätsanforderungen. Am Ende des Röstvorganges haben die Kaffeebohnen eine mittlere Temperatur von etwa 230°C. Zum Erzielen einer guten Röstkaffee-Qualität muss der Röstvorgang durch möglichst schlagartige Abkühlung der Kaffeebohnen beendet werden. Die schnelle Abkühlung kann am einfachsten durch sofortige Wasseraufgabe und anschliessendes Behandeln mit Kühlluft erreicht werden. Der Kaffee nimmt bei diesem Vorgang Feuchtigkeit auf, die auch zum Aromaschutz dient. Befeuchtung und Abkühlung sollen möglichst für alle Kaffeebohnen gleichmässig erfolgen, um eine ausreichend homogene Produktqualität zu erreichen, wobei die Obergrenze für die Produktfeuchte 5 Gew.-% beträgt.

Bei dem bisher bekannten Röstverfahren erfolgte die Abkühlung des Röstgutes dadurch, dass auf das ausgetragene Röstgut am Ende einer kontinuierlich durchlaufenden Röstvorrichtung oder bei absatzweisem Betrieb am Ende des Röstvorganges Wasser aufgegeben und der Röstkaffee weiter von Röstgasen oder Kühlluft durchströmt wurde.

Wenn jedoch die zur Kühlung erforderliche Wasseraufgabe in der Röstvorrichtung erfolgt und gleichzeitig der Kaffee noch mit heisser Röstluft beaufschlagt wird, verdampft ein Grossteil des Wassers ohne am eigentlichen Befeuchtungsvorgang des Röstproduktes teilzunehmen. Weiterhin wirkt sich der hohe Wasserdampfanteil nachteilig bei der Röstgasrezirkulation aus. Darüber hinaus ist der Kontakt des Kühlwassers mit den heissen Wänden des Röstapparates wegen der thermischen Beanspruchung des Materials von Nachteil. Ferner tritt eine starke Verschmutzung im Röstapparat auf, die auf einer Bindung des staubförmigen Abriebs der Röstprodukte und dem überschüssigen Wasser beruht. Bei diesen bekannten Verfahren ist die Wasseraufnahme des Röstgutes zur Abkühlung unzureichend und insbesondere ungleichmässig, und ferner ist die Verweilzeit der einzelnen Röstgutteilchen in der Befeuchtungs- und Kühlzone nicht einheitlich. Wenn man das derart abgekühlte Röstgut anschliessend auf einen nachgeschalteten Platten-bandkühler gibt, bei dem keine weitere Wasseraufgabe mehr erfolgt, ergibt sich eine ungleichförmige örtliche Feuchteverteilung und bei kontinuierlicher Kühlung eine erhebliche Schwankung im Restfeuchtegehalt.

Bei anderen bekannten Verfahren wird beispielsweise in einer der Röststufe direkt nachgeschalteten Kühlsektion das Kühlwasser von oben auf das Röstgut aufgegeben und anschliessend mit Kühlluft gekühlt. Das sich im Inneren einer hierbei verwendeten Drehtrommel bildende Mischbett weist unterschiedliche Schichtdicken auf, deren Wärme und Stoffaustausch bei den einzelnen Partikeln in der Befeuchtungs- und Kühlzone uneinheitlich ist. Auch hierbei zeigt das Röstprodukt einen inhomogenen Restfeuchtegehalt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Kühl- und Befeuchtungsverfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, mit welchem die Abkühlung der Röstprodukte sehr schnell und gleichmässig durchgeführt werden kann, wobei insbesondere die Produktfeuchte mit sehr geringen Schwankungen reproduzierbar eingestellt werden kann, und die Kühlung mit einer anschliessenden Konditionierung unabhängig vom eigentlichen Röstvorgang durchgeführt werden kann. Ferner hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine hierfür geeignete Vorrichtung vorzuschlagen, die insbesondere einem taktweise kontinuierlich arbeitenden Röster nachgeschaltet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäss Hauptanspruch vorgeschlagen, wobei besonders bevorzugte Massnahmen in den abhängigen Ansprüchen definiert sind. Ferner wird eine Vorrichtung gemäss Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, welche gemäss den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen besonders vorteilhaft ausgebildet ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Kühlen und Befeuchten von gerösteten Kaffeebohnen oder ähnlichen grobteiligen Röstprodukten und die entsprechende Vorrichtung sind in den unten folgenden Patentansprächen charakterisiert.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 ein Fliessschema des erfindungsgemässen taktweise kontinuierlich arbeitenden Röstverfahrens;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung nebst einer Draufsicht bei abgenommener Haube.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Fliessschema tritt der Rohkaffee 1 in den Röstapparat 2 ein, durchläuft in bekannter Weise den Röstprozess, jedoch ohne die innerhalb der Röstapparatur erfolgende Befeuchtungskühlung und tritt als heisser Röstkaffeestrom 3 direkt in das Befeuchtungs- und Kühlaggregat 4 ein. In dieser Vorrichtung wird Kühlwasser 5 über in Nähe des Siebbodens 9 befindliche Eintauchdüsen in die heisse Wirbelschicht eingedüst. Anschliessend erfolgt ohne weitere Wasseraufgabe eine Konditionierungsphase mit Raumluft. Die Kühl- und Wirbelluft 7 wird mittels eines Ventilators 8 über den Siebboden oder Anströmboden 9 zugeführt.

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Die Abluft wird über eine Leitung 10 nach Durchlauf durch einen Abscheidezyklon 11 in die Atmosphäre abgegeben. Die Abluft kann auch getrennt abgeführt werden, d.h. einmal aus der Kühlkammer und zum anderen aus der Konditionierungskammer, wo-. bei insbesondere die Abluft aus der Kühlkammer entweder einer nachgeschalteten Abgasbehandlung oder zur Vernichtung etwaiger Schadstoffe dem Röstgas zugeführt werden kann. Der gekühlte und auf den vorgegebenen Restfeuchtegehalt konditionierte Röstkaffee 12 verlässt das Aggregat über eine entsprechende Auslaufschurre 20 bzw. über ein Rohr 21.

Das in Fig. 2 in teilgeschnittener Form und in Mitteldraufsicht gezeigte Kühl- und Konditionierungs-gerät 4 ist als karusselartiger Zellradkühler ausgebildet. Er besteht im einzelnen aus einem zylindrischen Blechgehäuse 13, in dem sich um eine vertikale Achse 14 ein Zellenrad 15 dreht, dessen Zellen durch Wände 16 begrenzt werden. Das durch einen Getriebemotor 17 angetriebene Zellenrad bewirkt, dass die einzelnen Kammern schrittweise über Kühl- und Konditionierungsphasen bis zu einer Austragestation bewegt werden. Die Kühlluft tritt durch einen Eintrittskonus 18 in den Zellenradkühler ein und strömt durch einen geeigneten Anströmboden oder Siebboden 9 in die einzelnen Kammern des Zellenrades ein, in denen sich eine entsprechend hohe Wirbelschicht ausbildet. Die Kammern sind im unteren Bereich in radialer Richtung gesehen kleiner als im oberen Bereich, um in diesem Bereich mit vergrössertem Querschnitt eine Geschwindigkeitsverringerung der im Wirbelbett hochgetragenen Bohnen zu ermöglichen. In jeder Kammer befinden sich Wasserdüsen 6 zur Befeuchtung und Kühlung des Röstkaffees; diese werden über übliche Zuleitungen in der vertikalen Achse 14 versorgt und durch Magnetventile 22 im Zentralrohr, jeweils in Abhängigkeit von der Stellung der Kammer an- oder abgeschaltet. Der Röstkaffee tritt über ein Einfüllrohr 19 in die jeweils unter dem Rohr befindliche Kammer ein und bildet dort eine Wirbelschicht.* Sofort nach dem Einfüllen des taktweise zugeführten Rohkaffees erfolgt durch die Wasserdüsen 6 in dieser Kammer eine Wasseraufgabe. Während des Weitertransportes des Zellenrades erfolgt nach Abschluss der Wasseraufgabe, d.h. nach Abschaltung der Magnetventile 22, die notwendige Nachbelüftung.

Der Kühlvorgang kann durch Einsprühen von Wasser mittels der Tauchdüsen in der ersten und auch in der zweiten Kammerstellung erfolgen, während in den nachfolgenden Kammerpositionen die Kühlwasserzufuhr abgestellt und nur noch Kühlluft zur Konditionierung eingeblasen wird. Nach einem Rundlauf fällt der gekühlte und befeuchtete Kaffee aus dem Sektor 23 mit ausgesparten Boden in die Auslaufschurre 20 und verlässt von dort über das Rohr 21 den Zellenkühler.

Vorzugsweise sind die Zellenradwände 16 am äusseren Umfang mit einem zylindrischen Blechmantel 24 verbunden, wenngleich sie auch mit geringfügigem Abstand zu dem Gehäuse enden können. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung besteht vorzugsweise aus Nirosta-Stahl und hat einen Durchmesser von etwa 1,5 m und eine vom Siebboden gemessene Höhe von etwa 2,0 m bei einer Durchsatzleistung von 2000 kg/h Röstkaffee. Der Abstand der Tauchdüsen vom Sieb- bzw. Anströmboden beträgt etwa 150 bis 200 mm.

Der Anströmboden ist so gestaltet, dass er nur im Bereich des Zellenrades für die Wirbeiluft durchlässig ist, so dass ein By-Pass zwischen Zellenrad-mantel und äusserem Blechgehäuse weitgehend vermieden wird.

Vorzugsweise kann der Durchmesser der Luft-durchtrittsöffnungen oder der freie Querschnitt des Anströmbodens sowohl in radialer Richtung als auch in Umlaufrichtung variiert werden, um auf diese Weise eine gezielte Feststoffströmung in der Wirbelschicht zu erzeugen, oder um einzelne Phasen in der Nachbelüftung mit unterschiedlicher Laufmenge zu beaufschlagen.

Die Drehung des Zellenrades erfolgt vorzugsweise taktweise in Abstimmung mit dem Arbeitstakt des vorgeschalteten Rösters, und zwar derart, dass während eines Arbeitstaktes die Kühlkammer beschickt und nach Zufuhr des Kühlwassers durch die Tauchdüsen weiter gedreht wird, worauf nach einer vorgegebenen Zeit das Kühlwasser abgeschaltet und nur noch mit Luft konditioniert wird, bis der geröstete Kaffee mit der gewünschten einheitlichen Endfeuchte ausgetragen wird; eine derartige taktweise Drehung des Zellenrades ist zweckmässiger als eine kontinuierliche Drehung, wenngleich diese auch möglich ist. Durch Wahl von Drehzahl und Kammerzahl des Zellenrades sowie der Lage des Entleerungssegmentes ist der Zellenradkühler praktisch an jede Taktzeit des Rösters anpassbar, was insbesondere für moderne Schnellröstverfahren von Vorteil ist, bei denen bislang es praktisch unmöglich war, eine gleichmässige Restfeuchte zu erzielen. Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auch mit kontinuierlich arbeitenden Röstern durchführen, und zwar auch mit linear fortlaufenden Kühl- und Konditionierungskammern.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich mit der oben beschriebenen Röstvorrichtung etwa 30 kg Röstkaffee je Kammer bei einer Gesamt-verarbeitungszeit von 120 bis 180 Sekunden verarbeiten, wobei die Schichthöhe der Wirbelschicht in einem Bereich von 500 bis 800 mm liegt und die Kaffeeaustrittstemperatur unter 30° liegt. Die in diesem Fall gemessene Standardabweichung der Feuchte liegt unter 0,15%, wenn die Nachbelüf-tungs- oder Konditionierungsphase 100 bis 150 Sekunden beträgt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Kühlen und Befeuchten von grobteiligen Röstprodukten, insbesondere von gerösteten Kaffeebohnen, bei dem das Röstprodukt nach Erreichen der Röstendtemperatur in einem Wirbelbett mit Wasser vorgekühlt und mit Luft nachgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man a) das Kühlwasser in das Wirbelbett der aus der

Röstkammer ausgetragenen Röstprodukte durch

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Tauchdüseri in einer gegenüber der Wirbelschichthöhe gemessenen Eintauchtiefe von 50 bis 80% einsprüht und b) nach Abschalten der Wasserzufuhr dem Wirbelbett Kühlluft bis zu einer Austragetemperatur des Röstgutes von unter 30°C zuführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Kühlwasser mit einer Temperatur von 80 bis 20°C verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man vorgewärmtes Kühlwasser mit einer Temperatur von 50 bis 70°C verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdauer des Kühlwassers 6%-17% der Gesamtverarbeitungsdauer beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kühlwasser in einer Eintauchtiefe der Tauchdüsen von 60 bis 70% einsprüht.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die zur Erzeugung des Wirbelbettes erfoderliche Luftzufuhr auf den 1,4- bis 3fachen Wert der Lockerungsgeschwindigkeit einstellt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die zur Erzeugung des Wirbelbettes erforderliche Luftzufuhr auf den 1,6- bis 2,2fachen Wert der Lockerungsgeschwindigkeit einstellt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, bestehend aus einer Wirbelbettkammer mit Siebboden und einer Luftzufuhreinrichtung unterhalb des Siebbodens, einer Zuführung für das Röstgut oberhalb des Siebbodens, einem Austragungsbereich für das gekühlte und befeuchtete Röstgut und einer Kühlwasserzufuhrleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelbettkammer durch im wesentlichen senkrechte und oberhalb des Siebbodens mit geringem Abstand zu diesem angeordnete Wände in mehrere Einzelkammern unterteilt ist, in deren unteren Bereichen periodisch an- bzw. abschaltbare Tauchdüsen für Kühlwasser angeordnet sind und dass die die Einzelkammer bildenden Wände translatorisch oder in Kreisbewegung von der Röstgutzuführung schrittweise oder kontinuierlich bis zum Austragebereich bewegbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelbettkammer zylindrisch ausgebildet ist und die die Einzelkammern bildenden Wände radial an einer umlaufenden Welle befestigt sind und sowohl zu dem Siebboden als zu der zylindrischen Innenwand der Wirbelbettkammer einen Abstand aufweisen, der geringer als die Korn-grösse des Röstgutes ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelbettkammer als Wirbelbettkanal ausgebildet ist und die die Einzelkammer bildenden Wände in Längsrichtung von der Röstgutzufuhr bis zum Austragebereich bewegbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Einzelkammern getrennte Abluftleitungen einmal im Bereich der

Wasserkühlkammern und zum anderen im Bereich der Konditionierungskammern vorgesehen sind.

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