DE1812459B - Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung eines pulverformigen Kaffee Agglomerate - Google Patents

Description

Es ist bekannt, pulverförmigen Kaffee durch Aufchta?, von verdüstern Wasser zu größeren Aggloneraten zu verkleben und diese anschließend zu tocknen. Ein solches Verfahren wird z. B. in der USA.-Patentschrift 2 897 084 beschrieben, wo das wasserfreie Kaffeepulver gemeinsam mit dem versprühten Wasser durch einen Trockenzylinder fällt Das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Verbesserung des Verfahrens gemäß der USA.-Patent schrift 2 977 203 bzw. der deutschen Auslegeschrift 1152 994, bei welchen ein herabfallender Pulvervorhang bzw. -schleier in waagerechte Richtung umgelenkt wird, während er befeuchtet und agglo-

meriert wird. Die herabfallenden Kaffeeteilchen werden dabei durch sinen einzigen Dampfstrahl umgelenkt und gleichzeitig mit der gewünschten Feuchtigkeit beaufschlagt, was zur Bildung von relativ ungleichmäßigen Agglomeraten führt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Verbesserung aur dem Gebiet des Agglomerierens von Kaffee nach dei älteren Anmeldung P 16 92 239.7 (offengelegt am 27. 1. 1972).

Diese Anmeldung betrifft im Gegensatz zu den herkömmlichen weichen Kaffee-Agglomeraten ein Verfahren zur Herstellung von festen Kaffee-Agglomeraten, die durch Erhöhung der Temperatur der feuchten Kaffee-Agglomerate auf Temperaturen oberhalb des Verschmelzungspunktes der Kaffee-Feststoffe hergestellt wurden. Hierdurch wurden im wesentlichen zumindest teilweise geschmolzene oder verschmolzene Kaffee-Agglomerate gebildet, die sich von einer lediglich getrockneten Lösung gelöster K?.ffee-Feststoffe in Agglomeratform unterscheiden.

Das Verschmelzen der Kaffee-Agglomerate erfoigte durch Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts an der Oberfläche der KalTeeteilchen während des Agglomerierens. Bei diesem Verfahren ist hervorgehoben, daß die Feuchtigkeitserhöhung no'wendig ist, um den Verschmelzungs- bzw. thermoplastischen Punkt des Kaffees auf einen TemperatiTwert zu senken, bei welchem eine Verschmelzung ohne Beeinträchtigung des Kaffee-Aromas auftritt. Diese Erhöhung der Oberflächenfeuchtigkeit wurde unter Verwendung von Dampf erreicht und dann unter Anwendung feuchter Trocknungsluft aufrechterhalten, so daß das Verschmelzen des Kaffees während des Trocknens langsam erfolgt. Befeuchtete Luft ist jedoch unter üblichen industriellen Bedingungen schwierig anwendbar, weshalb es vorteilhaft wäre, ein einfacheres oder praktischeres Verfahren nebst Vorrichtung zur Herstellung verschmolzener Kaffee-Agglomerate zur Verfugung zu haben.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Agglomei leren pulverförmiger, löslicher Kaffeeteilchen durch Befeuchten des in Form eines ununterbrochenen Schleiers senkrecht herabfallenden Pulvers mittels seitlich auftreffender Dampfstrahlen unter seitlicher Ablenkung der gebildeten Agglo-

j5 merate in eine Trockenzone, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schleier mit zwei in Fallrichtung des Pulvers übereinander angeordneten Gruppen von Dampfstrahlen beaufschlagt wird, wobei die obere Gruppe der Dampfstrahlen ein Befeuchten des Pulvers unter Agglomeratbildung hervorruft, während Druck und Richtung der unteren Gruppe von Dampfstrahlen derart bemessen ist, daß die Agglomerate teilweise aufgebrochen und zusätzlich seitlich abgelenkt werden.

Der untere Dampfstrahl bewirkt z. B., daß die abgelenkten Agglomerate bezüglich Größe, Dichte und Feuchtigkeitsgehalt gleichförmiger werden.
Dieses Verfahren läßt sich mittels einer Vorrich-

tung zur Herstellung trockener, frei fließfähigei Agglomerate pulverformigen Kaffees durchführen, bestehend aus einem Verteiler zum Austragen des Pulvers, so daß es in einer mindestens einen lotrechten Schleier bildenden Bahn herabfällt, einer an der einen Seite dieser Bahn angeordneten Agglomerationskammer, an der anderen Seite dieser Bahn derart übereinander angeordneten Dampfdüsen, daß sie Dampfstrahlen in einem Winkel gegen die Fallrichtung des Pulvers richten und das herabfallende Pulver in das obere Ende der Agglomerisationskammer hineingeleitet wird, sowie einer Einrichtung zum Austragen des agglomerierten Guts vom unteren Ende der Agglomerationskammer.Die Dampfdüsengruppierung besteht aus mindestens einer unter einem Winkel von 1 bis 20° abwärts gegenüber der Waagerechten angeordneten oberen Düse und mindestens einer zwischen einem Winkel von 0 bis 30° abwärts und einem Winkel von 0 bis 10 aufwärts gegenüber der Waagerechten angeordneten unteren Düse. Die untere Düse (bzw. Düsen) ist etwas näher an dem Schleier des herabfallenden Kaffees angeordnet als die obere Düse (bzw. Düsen), wodurch die durch den oberen Dampfstrahl gebildeten Agglomerate mit solcher Kraft in die Agglomerationskammer abgelenkt werden, daß sie bezüglich Größe, Dichte und Feuchtigkeitsgehalt gleichförmiger werden.

Es hat sich gt zeigt, daß sich Agglomerate verbesserter Festigkeit und gleichförmigerer Größe dadurch erzielen lassen, daß der Kaffee unter Bedingungen agglomeriert w'rd, bei denen 2 bis 6°,Ό der zusätzlich zugesetzten Feuchtigkeit gleichmäßig auf den Oberflächen der agglomerierten Teilchen verteilt sind und eine Oberflächenfeuchtigkeit von 10 bis 15 ⁰Zu liefert, während der durchschnittliche Feuchtigkeitsgehalt nur 5 bis 10⁰Zo zu betragen braucht. Diese Agglomerate können dann bei einer Produkttemperatur von unter 121⁰C, beispielsweise 38 bis 93° C, durch Kontaktieren mit Heißluft mit einer Eintrittstemperatur von 149 bis 316° C verschmolzen werden. Der hohe Feuchtigkeitsgehalt an der Oberfläche der Kaffee-Agglomerate ermöglicht das Verschmelzen bei niedriger Produkttemperatur unter Vermeidung einer Geschmacks- oder Aromaverschlechterung, indem verhindert wird, daß die Produktlemperatur den Naßwärmegrad der Trocknungsluft übersteigt. Die verschmolzenen Agglomerate können dann ohne Beeinträchtigung des Kaffee-Aromas bei niedrigeren Temperaturen von 66 bis 149° C getrocknet werden

Die Anwendung unter- bzw. übereinander angeordneter Dampfstrahlen mit Dampfdrücken von 0,35 bis 2,11 kg/cm² ermöglicht eine einwandfreie Befeuchtung der Agglomerate bei einem Dampf-Pulver-Verhältnis von 0,4 :1 bis 1,2 :1, bezogen auf kg/Std. Um eine Verschmelzungs-Agglomerisierung des Kaffees beim Kontaktieren mit Heißluft zu gewährleisten, wird der Kaffee vorzugsweise vorgemahlen und vorgckühlt und wird vorzugsweise ein Rüttel-Zufuhrkasten angewandt, der den oberen und unteren Dampfstrahlen parallele Bahnen von Kaffeeteilchen zuführt. Die verschmolzenen Agglomerate erfordern dann nur noel·. ein kurzes Trocknen unter niedrigeren Lufttemperaturen. Anschließend wird nachgekühlt, um die warmen Agglomerate zu verfestigen und ein Zusammenbacken bzw. eine Kuchenzu vermeiden.

Die Anwendung höherer Anfangsfeuchtigkeiten in der pulverförmigen Kaffeecharge ermöglicht die Anwendung vergleichsweise hoher Eintrittstemperaturen, die anderenfalls das Aroma des löslichen Kaffees beeinträchtigen wurden. Während Kaffee mit normaler Feuchtigkeit von 2 bis 3% nicht bei Eintrittstemperaturen von mehr als 260⁰C kontaktien. werden kann, ohne eine gewisse Aroma-Verschlechterung zu erleiden, kann der Kaffee, wenn er ίο auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 5 bis 6%> vorgefeuchtet oder auf diesen höheren endgültigen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet worden ist, bei Eintrittstemperaturen von 260 bis 316° C kontaktiert werden, was zur schnellen Verschmelzung der Agglomerate ohne die Gefahr einer Aromaverschlechte rung führt.

Der Eintrittsvvinkel der Dam^n!Vrahlen ist für die Steuerung der Eigenschaften dc Agglomerate von Bedeutung. Die oberen Dampfdüsen sind so angeordnet, daß sie gegenüber der Waagerechten vorzugsweise unter einem Winkel von 1 bis 20 abwärts geneiM sind. Die Ebene der aus den Düsen austretenden Dampfstrahlen bildet damit einen Winkel von 70 bis 89^C gegenüber dem herabfallenden Pulverschleier. Dagegen sind die unteren Düsen gegenüber dei Waagerechten unter einem Winkel von 0 bis 30° abwärts oder unter einem Winkel von 0 bis 10° aufwärts geneigt.

Im folgenden ist die Erfindung in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. i eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Agglomerierverfahrens unter Verwendung einer Vorrichtung zur Bildung getrockneter, verschmolzener Kaffee-Agglomerate,

Fig. 2 Einzelheiten der Vorrichtung gemäß Fig. 1 (Teil-Seitenansicht, in vergrößertem Maßstab),

F i g. 3 eine Teilaufsicht auf den Vorrichtungsabschnitt gemäß Fig. 2,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des Vorrichtungsabschnitts gemäß den F i g. 2 und 3 in weiter vergrößertem Maßstab,

F i g. 5 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung einer typischen Flug- bzw. Fallbahn der agglomelierten Teilchen, während sie mit dem Dampf aus einer einzigen Reihe von Dampfdüsen kontaktiert weiden,

F i g. 6 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung der Flug- bzw. Fallbahn dieser Agglomerate bei Verwendung eines zusätzlichen, vnteren Dampfstrahls aus einer zweiten Düsenreihe, die unmittelbar unter der ersten Düsenreihe angeordnet ist.

Im folgenden ist das trfindungsgemäße Verfahren an Hand von F i g. 1 beispielhaft und vollständig in Verbindung mit Kaffee beschrieben. Unter Anwendung der gleichen Vorrichtung können auch andere pulverförmige Materialien agglomeriert werden. Lösliches Kaffeepulver in Form von sprühgetrocknetem Kaffee mit ein^m Anfangs-Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 4⁰Zo wird zunächst in einer Kühl-Mahleinrichtungl auf eine Teilchengröße von 120 μ oder weniger gemahlen und auf unter 26,7° C abgekühlt. Durch das Mahlen wird die Punkt-zu-Punkt-Berührung zwischen den Kaifeeteilchen vergrößert, so daß das Mahlen die Hauptmöglichkeit zur Steuerung der Dichte und des Aussehens des Produkts darstellt. Es hat sich gezeigt, daß ein gemahlenem Röstkaffee ähnelndes fleckiges Produkt erhalten wird, wenn der

Kaffee auf eine Teilchengrößenverteilung gemahlen wird, bei welcher praktisch alle Teilchen kleiner als 120 μ sind und mindestens 50 Gewichtsprozent der Teilchen eine Größe von unter 15 μ besitzen. Bei einer Teilchengrößenverteilung von unter 120 μ, bei 5 welcher jedoch mindestens 50 Gewichtsprozent der Teilchen größer sind als 20 μ, wird ein nicht geflecktes Produkt erzielt. Bei Teilchengrößenverteilungen zwischen den beiden genannten Bereichen erhält man ein Produkt, das nur teilweise gefleckt ist. Das Abkühlen begünstigt die gleichmäßige Befeuchtung des Kaffees infolge erhöhter Dampfkondensation auf den Teilchen. Zum Kühlen der Mahleinrichtung 1 kann flüssiger Stickstoff, CO₂, oder ein sonstiges Kühlmittel verwendet werden. Das gemahlene und gekühlte Kaffeepulver gelangt sodann in einen Fülltrichter 2, der mit einem durch einen Motor 4 angetriebenen Schneckenförderer 3 versehen ist, welcher eine Rüttelwanne 5 mit einem konstanten Kaffeepulverstrom beschickt. Der Pulverstrom wird in einen Verteilerkasten 6 mit parallelen Schlitzen 9 überführt, durch die der Kaffee in Form lotrechter Vorhänge bzw. Schleier zu zwei getrennten, durch zwei Reihen von Düsen 10 bzw. 20 bestimmten Dampfstrahlebenen geleitet wird.

Wenn ein stärkeres, dunkleres Agglomerat gewünscht wird, kann der lösliche Kaffee rr.it höherem Anfangs-Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 bis 6% in die Kühl-Mahleinrichtung 1 eingebracht werden. Dies kann dadurch geschehen, daß der lösliche Kaffee entweder vorgefeuchtet, in der Trocknungsstufe auf einen höheren End-Feuchtigkeitsgehalt getrocknet oder einem Agglomerationsvorgang unterzogen wird, bei welchem der Kaffee nicht nur vorgefeu^htet. sondern auch agglomeriert wird, ohne daß er Verschmelzungs- oder Trocknungstemperaturen ausgesetzt wird. Der vorgefeuchtete, in agglomerierter oder nichtagglomerierter Form vorliegende Kaffee kann dann ohne Verschlechterung verschmolzen und getrocknet werden, indem er hohen Eintritts-Lufttemperaturen ausgesetzt wird.

Der konditionierte Kaffee kann mit einer Zufuhrgeschwindigkeit von ungefähr 13,6 bis 27,2 kg/h pro Schlitz des Verteilerkastens 6 ausgetragen werden, während der Dampf in einer Menge von etwa 34 bis 56,7 kg/h je Düse zugeführt wird. Die einer Trocknungs-Agglomerationskammer 30 insgesamt zugeführte Pulvermenge kann je nach Größe und Bauart der Vorrichtung variieren und kann auf ein Dampf-Pulver-Verhältnis von etwa 0,4 : 1 bis 1,2 :1 und vorzugsweise 0,6:1 bis 1,0:1 eingestellt werden. Bei höheren Dampf-Pulver-Verhältnissen wird zuviel Feuchtigkeit auf das Produkt aufgebracht und in die Trocknungsluft eingeführt und hierdurch die Trocknungsleistung herabgesetzt, während bei niedrigeren Dampf-Pulver-Verhältnissen keine gute Trocknung des Kaffees erzielt wird und schwache Agglomerate gebildet werden. Der in der oben angegebenen Menge eingeleitete Dampf kann den doppelten Düsenreihen mit einem Druck von 0,35 bis 2,11 kg/cm² und vorzugsweise 0,56 bis 1,41 kg/cm² zugeführt werden. Höhere Dampfdrücke von mehr als 2,46 kg/cm² rufen eine übermäßige Scherwirkung hervor und beeinträchtigen hierbei die Agslomeratbildung, während niedrigere Dampfdrücke von unter 0,35 kg/cm² nicht in der Lage sind, den herabfallenden Pulverschleier abzulenken r in ausreichendem Maß aufzubrechen.

Der aus den oberen Düsen 10 austretende Dampf beaufschlagt die Kaffeepulverschleier und bricht sie unter Bildung von Agglomeraten 24 auf, von denen einige für das Verfahren wünschenswert und andere weniger wünschenswert sind. Die zweite, unmittelbar unter der ersten Düsenreihe und vorzugsweise vor dieser angeordnete Reihe von Düsen 20 dient dazu, die feuchten Agglomerate wegzuschleudern und, was noch wichtiger ist, aufzubrechen und die größeren, unzureichend befeuchteten, durch den am den oberen Düsen 10 austretenden Dampfstrahl gebildeten schwachen Agglomerate weiter zu befeuchten. Alle Agglomerate 24 werden hierbei ein bestimmtes Stück in die Trocknungs-Agglomerationskammer 30 hineingeschleudert.

Die Agglomerationskammer 30, deren Wand mit 31 bezeichnet ist und die rund oder rechteckig ausgebildet sein und solchen Durchmesser und solche Höhe besitzen kann, daß sowohl das Verschmelzen als auch das Trocknen der Teilchen in dieser Kammer ermöglicht wird, wild zum Verschmelzen und Trocknen der Agglomerate mit Heißluft beschickt. Zur Vermeidung eines Verklebens der Kammerwände besitzt die Agglomerationskammer 30 einen Durchmesser von mindestens etwa 2,1 m und eine Höhe von mindesten? etwa 6,1 m, um den herabfallpnHeri Teilchen genügend Zeit zum Trocknen zur Verfugung zu stellen.

Bei einer Agglomerationskammer 30 mit etwa 3,6 m Durchmesser und etwa 9,15 m Höhe und einem Anfangs-Feuchtigkeitsgehalt der Pulvercharge von 2 bis 4% kann Heißluft von etwa 204 bis 316° C in einer Durchsatzmenge von 56,6 bis 142 m-Vmin von einer Heißluft-Einlaßkammer 25 über eine zentral einmündende Leitung 26 sowie eine die Heißluft einer Verteilerkammer 28 zuführende außermittige Leitung 27 eingeführt werden. Die relativen Mengenanteile der über die Leitunger 26 und 27 zugeführten Luft können mittels einei nicht dargestellten Klappe variiert werden. Dei größte Teil der nunmehr eine Temperatur \on 177 bis 260" C besitzenden Heißluft tritt über die zentral einmündende Leitung 26 in die Agglomerationskammer 30 ein und kontaktiert dort die feuchter Agglomerate, die in diese Kammer 30 hineingeblasci werden, wobei gleichzeitig ein beträchtlicher Sog vor Außenluft von außerhalb der Kammer hervorgebracht wird, durch welchen die Temperatur dei von der Leitung 26 kommenden Heißluft gesenk wird. Der Vorteil der zentral einmündenden Leituni 26 liegt darin, daß sie die Einführung von Heißluf mit einer für die Verschmelzung günstigen, vcr gleichsweise hohen Temperatur in den Mittelteil de Agglomerationskammer 30 ermöglicht, nachdem di< Agglomerate durch die beiden Dampfdüsenreihei zufriedenstellend befeuchtet werden konnten und dii Verschmelzung eingeleitet wurde. Wenn genügen< Heißluft von mehr als 177° C an der Dampfzom eingeleitet wird, kann sie die Feuchtigkeit verdamp fen und die Teilchen trocknen, bevor der Damp die Kaffee-Agglomerate in einem für die Verschmel zung ausreichenden Ausmaß befeuchtet. Ein be stimmter Anteil der Heißluft, beispielsveise 0 bi 50%, kann jedoch durch in der Verteucrkamme 28 vorgesehene öffnungen 29 eingeführt werden, si daß innerhalb der Agglomerationskammer 30 ei: mit den feuchten Agglomeraten 24 vereinigte Gleichstrom von Heißluft ausgebildet wird. Da

Verschmelzen der Agglomerate findet bei einer Pro- sitzende Agglomerate bzw. Feinanteile werden ent-

dukttemperatur von 38 bis 121° C unter der Ge- fernt und als Rückführgut für die Kühl-Mahleinrich-

samt"'irkung des Heißdampfstroms und der Heißluft tung zusammen mit den von der Austrittsluft in der

statt, v,'odurch in der oberen Hälfte der Agglome- Austrittsleitung 32 mitgenommenen Feinanteilen ver-

rationskammer 30 eine Temperatur von etwa 149 5 wendet.

bis 260° C eingestellt wird. Die Teilchen werden In F i g. 2 sind die Rückführeinrichtung und sodann getrocknet, während sie unter Schwerkraft- die Dampfdüsen näher veranschaulicht. Der Vereinfluß im Gleichstromschema mit der Trocknungs- teilerkasten 6 wird durch einen Vibrator bzw. einen luft durch die Agglomerationskammer 30 hindurch- Rüttler 7 in Rüttelbewegung versetzt, wobei der gefallen, wobei die Trocknungsluft mit niedrigerer io kühlte und gemahlene Kaffee, dei auf eine entweder Temperatur von etwa 66 bis 149° C unter der Wir- ein fleckiges oder ein nicht fleckiges Produkt Hekung eines Absauggebläses 33 über eine Austritts- fernde Teilchengröße gemahlen worden ist, durch leitung 32 abströmt. Die niedrigere Trocknungs- die im Verteilerkasten 6 vorgesehenen Schlitze 9 in temperatur ist erforderlich, um eine Aroma-Ver- Form mehrerer lotrechter, paralleler Schleier hinschlechterung wegen des niedrigeren Feuchtigkeits- 15 durchfällt, die von den Dampfstrahlen kontaktiert gehalts der Agglomerate nach dem Verschmelzen zu werden, welche die Schleier auf die in der USA.-vermeiden. Patentschrift 2 977 203 näher beschriebene Weise

Bei einer in die gleiche Kammer eingebrachten unter einem beträchtlichen Winkel beaufschlagen. Pulvercharge mit höherer Feuchtigkeit, beispielsweise Selbstverständlich kann an Stelle eines Schlitze 9 mit 5 bis 6% Feuchtigkeitsgehalt im Vergleich zu 20 aufweisenden Verteilerkastens 6 ein solcher mit 2 bis 4%, hat es sich herausgestellt, daß das be- einem Sieb verwendet werden, wobei die Schlitzfeuchtete und agglomerierte Pulver Luft-Eintritts- anordnung durch Zulöten oder Verkleben jeder temperaturen ausgesetzt werden kann, die 260° C zweiten Sieblochreihe hervorgebracht werden kann, übersteigen und bis zu 316° C betragen können, so Bei der dargestellten Ausführungsform der ErfindaP eine schnellere und leichtere Verschmelzung des 25 dung sind die Düsen 10 der oberen Reihe nebst Produkts gewährleistet und ein stärkeres, dunkleres ihren Dampfrohren 11 unter einem kleinen Winkel Agglomerat erzielt wird. Bei der üblichen Pulver- von beispielsweise 10 bis 20° gegenüber der Waage charge mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 4% rechten abwärts geneigt, um eine Aufbrechung der dürfen die feuchten Agglomerate dagegen nicht Luft- Pulverschleier zu Agglomeraten, die anschließend Eintrittstemperaturen von über 260 bis 274° C aus- 30 befeuchtet werden, mit einem Mindestmaß an waagegesetzt werden, da die Heißluft in diesem Fall die rechter Ablenkung der Agglomerate zu gewähr-Oberflächenfeuchtigkeit zu schnell trocknet und das leisten. Die Ablenkung und weitere Befeuchtung der Aroma bzw. den Geschmack des Kaffees beein- befeuchteten Agglomerate 24 ist die Aufgabe der trächtigt, während bei Luft-Eintrittstemperaturen unteren, über Dampfrohre 21 mit Dampf beschickten von unter 149° C eine nennenswerte Verschmelzung 35 Düsen 20, die gegenüber der Waagerechten unter ziemlich schwierig zu erreichen ist. einem kleinen Winkel von beispielsweise etwa 5 bis

Ein Austragen der getrockneten Agglomerate zu- 10° aufwärts geneigt sind. Die untere Reihe von

sammen mit der Austrittsluft wird durch ein Leit- Dampfdüsen 20 dient nicht nur zum Wegblasen der

blech 31a auf ein Mindestmaß herabgesetzt, das in lediglich an der Oberfläche befeuchteten Klumpen

Abwärtsrichtung in die Austrittsleitung 32 hinein- 40 trockenen Kaffees darstellenden Agglomerate, welche

ragt. Die Austrittsluft strömt mit solcher Geschwin- durch die Bedampfung durch die obere Reihe von

digkeit aus dem Trockner aus, daß in diesem die Düsen 10 gebildet worden sind und welche nach

vorstehend beschriebenen Bedingungen bei leichtem dem Trocknen schwache Agglomerate bilden wür-

Unterdruck in der Agglomerationskammer 30 auf- den, sondern bewirkt auch ein Aufbrechen und wei-

rechterhalten werden. Die getrockneten Agglomerate 45 teres Befeuchten dieser Klumpen, so daß festere

kommen mit einer verhältnismäßig kühlen Boden- Agglomerate erhalten werden,

wand 31 b in Berührung und fallen dann über einen F i g. 3 ist eine die Fall- taw. Flugbahn der Agglo-

Austragschacht 34 in einen Kühltunnel 40 hinein, merate 24 darstellende Aufsicht in Abwärtsrichtuns

wobei über den Schacht 34 etwas Kaltluft in einer auf die durch die parallelen Schlitze 9 im Boden 8

Menge von etwa 23 bis 42,5 m³/min und üblicher- 50 des Verteilerkastens 6 gebildeten, lotrechten, par-

weise von etwa 28 bis 34 m³/min in den Unterteil allelen Pulverschleier 2? gesehen, während letztere

der Agglomerationskammer 30 einströmt. durch die Dampfstrahlen aus den beiden Dampf -

Der Kühltunnel 40 weist einen Förderer 43 zur düsenreihen kontaktiert werden. Bei der dargestellten Förderung der warmen Agglomerate 24 in Form Ausführungsform weist die obere Reihe zwei Dampfeines dünnen Betts auf, das durch einen Zwangs- 55 rohre 11 mit zwei Dampfdüsen 10 auf, die über einei strom von Kaltluft gekühlt wird, welche über einen unteren Reihe von drei Dampfrohren 21 mit dre Einlaß 41 ein- und über einen Auslaß 42 ausströmt. Dampfdüsen 20 angeordnet sind, doch kann die An· Dieses Kühlen ist erforderlich, um die Agglomerate zahl der Düsen und der Schlitze je nach der geauf unter 38° C und vorzugsweise unter 26,7° C wünschten Behandlungskapazität proportional ver abzukühlen, die verschmolzenen Agglomerate sich 60 größert werden. Die herabfallenden Kaffeepulver einwandfrei verfestigen zu lassen und ein Zusammen- schleier werden durch die aus den oberen und un kleben bzw. -backen vor dem Verpacken zu ver- teren Düsen 10 bzw. 20 austretenden vaagerech hindern. Die gekühlten Agglomerate werden hierauf gerichteten Dampfstrahlen aufgebrochen, wobei di< durch ein Sieb 44 passiert, um die gewünschte Teil- gebildeten feuchten Agglomerate 24 zum Verschmel chengrößenverteilung zu erzielen. Der Siebüberlauf 65 zen und Trocknen in die Agglomerationskammer 3( wird abgezweigt, in einer Mühle 46 gemahlen und abgelenkt werden.

dann mit dem von einem Behälter 45 aufgefangenen Die Relativanordnung von Rüttelwanne 5. Ver

Produkt vereinigt. Zu geringe Teilchengröße be- teilerkasten 6 und Dampfdüsenreihen gemäß dei

9 ?0

Fig. 1 bis 3 ist in Fig. 4 in perspektivischer Dar- ausreichend feucht und fest und werden am weistellung veranschaulicht. Bei dieser dargestellten testen weggeschleudcrt. Diese Agglomerate C folgen Ausführungsform sind im Boden 8 parallele Schlitze einer Flugbahn, die bei einer Entfernung zwischen von vorzugsweise etwa 3,2 mm Breite vorgesehen, der 2,4-m- und der 3,0-m-Marke liegt. In diesem obgleich schmalere Schlitze von etwa 1,6 mm Breite 5 Zusammenhang ist zu bemerken, daß Fig. 5 eine oder weitere Schlitze von etwa 4,8 mm Breite nahezu schematische Darstellung ist, in welcher der Aggluebenso wirksam sind, jedoch in gewissem Ausmaß merationsvorgang aus Gründen der besseren Erläuzu Ungunsten des Befeuchtungsvermögens. Je nach terung vereinfacht dargestellt ist, und daß die großen, dem jeweils angewandten System kann der Dampf die mittleren und die kleinen Agglomerate tatsächlich für die Düsen 10 und 20 von einer gemeinsamen io in gewissem Ausmaß über die ganze Flugbahnstrecke Dampfquelle oder von getrennten Dampfquelbn aus hinweg verteilt sind. Ebenso ändert sich die Fallzugeführt werden und unter jeweils gleichem oder bz.w. Flugbahn in Abhängigkeit vom Winkel der unterschiedlichem Druck stehen. Dampfdüsen, ihrem Druck, der Pulverzufuhr sowie Die Düsen 20 der zweiten Reihe sind üblicher- anderen Veränderlichen. In allen Fällen ist jedoch weise unter einem gegen die Waagerechte aufwärts 15 die Teilchengrößenverteilung bei einem einzigen gerichteten Winkel angeordnet. Die Düsen 10 der Dampfrohr bzw. einer einzigen Reihe von Dampfoberen Reihe sind so niedrig angeordnet, daß ein rohren und einem einzigen Pulverschleier bzw. einer Defeuchten der Unterseite des Verteilerkastens ver- Anzahl solcher Schleier insofern jeweils gleich, als mieden wird. Wenn sie dagegen zu tief angeordnet die schweren, ungenügend feuchten Agglomerate sind, beaufschlagt der Dampf die aus dem Verteiler- _ao zuerst, dann die mittleren Agglomerate und schließkasten austretenden Pulverschleier an einer Stelle, Hch die kleinsten Agglomerate herabfallen,
an welcher sie sich auszubreiten beginnen, so daß Aus F i g. 6, in welcher eine zweite Dampfdüse weniger dichte, schwächere Agglomerate gebildet 20 a unter der ersten Dampf düse 10 a angeordnet ist, werden. Der Ausrichtwinkel der Dampf rohre kann ist dagegen ersichtlich, daß die Agglomerate A, B geringfügig geändert werden, um die waagerechte 25 und C wie im Fall der Fig. 5 durch den ersten Bahn der Agglomerate zu verkleinern. Dampfstrahl, welcher den Schleier aufbricht, gebildet Die Vorteile der durch die erfindungsgemäße und durch den zweiten Dampfstrahl aus der Düse Doppeldüsenreihe bewirkten Agglomeration sind an 20 a weiter beeinflußt werden, wobei dieser aus der Hand der Fig. 5 und 6 noch deutlicher erkennbar. zweiten Düse ausströmende Dampfstrahl nicht nur Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der unge- ₃₀ zur weiteren Befeuchtung der Teilchen dient, sonfähren Fall- bzw. Flugbahn von Teilchen die nach dem auch die großen, trockenen Agglomerate A zu dem Einzelrohr-Prinzip gemäß der USA.-Patent- kleineren Agglomeraten A' aufbricht, bzw. aufschrift 2 977 203 agglomeriert werden. Ersichtlicher- quetscht, welche anderenfalls infolge der unzureichenweise wird hierbei das Kaffeepulver durch eine den Befeuchtung des innerhalb dieser Agglomerate Rüttelwanne 5 a in einen Verteilerkasten 6 a ein- ₃₅ befindlichen Kaffeepulvers beim Trocknen mangelgebracht, der durch einen Druckluft-Rüttler 7 a in hafte Agglomerate bilden würden. I4it anderen Wor-Rüttelbewegung versetzt wird. Das Kaffeepulver fällt ten ist die zweite Dampfdüse 20 a unter und vor dei in Form eines lotrechten Schleiers 23 a herab, der ersten Dampfdüse 10 α angeordnet, so daß ihr Dampf dann durch einen einzigen, aus der Düse 10a aus- strahl einen größtmöglichen Anteil der durch der tretenden Dampfstrahl beaufschlagt wird. Der ₄₀ Dampfstrahl der ersten Düse gebildeten Agglomerate Dampfstrahl kann als in derselben Ebene wie der kontaktiert. Hierbei werden die großen Agglomeherabfallende Schleier 23a liegend angesehen wer- rate A zu kleineren Agglomeraten A' aufgebrocher den und beaufschlagt die fallenden Teilchen unter und weiter befeuchtet, so daß sie beim Trockner einem beträchtlichen Winkel gegenüber ihrer Bewe- festere Agglomerate ergeben. Dies ist auf die besser; gungsbahn, so daß die Teilchen agglomeriert und ₊₅ Befeuchtung der Agglomerate zurückzuführen, wo in praktisch derselben Ebene umgelenkt werden. durch eine bessere Verschmelzung der Agglomerat« Je nach dem Dampf-Pulver-Verhältnis, der Dampf- in der Agglomerationskammer erzielt wird. Die klei geschwindigkeit und dem Winkel der Düse 10a wer- neren Agglomerated' werden über den ganzen Be den die durch diesen einen Dampfstrahl gebildeten reich der Flugbahn hinweg verteilt und mit dei Agglomerate vorderhalb der Düse 10 a in einem 50 kleineren Agglomeraten B vermischt, die durch dei Abstand von etwa 0,3 m bis zu etwa 3,0 m Entfer- aus der Düse 10 α ausströmenden Dampf einwand nung verteilt. Zuerst fallen die größeren Agglo- frei gebildet worden sind. Bezüglich der Agglome merate/i aus, dann die mittelgroßen Agglomerate B rate B bewirkt der aus der Düse 20 α austretend' und schließlich die kleinsten Agglomerate C, die sich Dampfstrahl lediglich eine weitere Befeuchtung diese am weitesten bewegen. Die erstgenannten Agglo- ₅₅ Teilchen zur Ermöglichung einer besseren Ver merate/1 sind groß und an der Außenfläche zu- Schmelzung der Agglomerate B' im Verlauf ihre friedenstellend feucht, aber im Inneren trocken. Flugbahn. Im Hinblick auf die kleineren Teilchen ( Diese Teilchen fallen in einer kurzen Fallbahn br·:. hat der zweite Dampfstrahl nur einen geringen Ein in einer verhältnismäßig lotrechten Bahn zwischen fluß, indem er sie in gewissem Ausmaß weiter be den 0,3-m- und 3,0-m-Markierungen herab. Die 60 feuchtet, so daß sie sich im Verlauf ihrer Flugbah zweitgenannte Art, nämlich die Agglomerate B, ist besser zu verschmelzen vermögen. In diesem Fall i: kleiner und ausreichend feucht und kann als die die Flug- bzw. Fallbahn der Teilchen A, B, C, A bezüglich Aussehen, Fülldichte und Festigkeit ge- B' und C ebenfalls jeweils die gleiche unr zwar ur wünschten Agglomerate angesehen werden. Diese abhängig davon, ob ein Pulverschleier 23 α durch de Teilchen folgen einer Fall- bzw. Flugbahn, die we- 65 Dampfstrahl aus eiiier oberen Düse 10 a und de niger lotrecht ist, und fallen irgendwo zwischen der Dampfstrahl aus einer unteren Düse 20 α kontaktie 0.9-m- und der 2,4-m-Markierung herab. Die Agglo- wird oder mehrere dem Schleier 23 α ähnliche Schien merateC der drittgenannten Art sind noch kleiner, durch den Dampf einer Anzahl von der Düse 10

ähnelnden, in einer einzigen Reihe -mgeordneten Düsen kontaktiert und anschließend durch eine 'weile Reihe von der Düse 20 α ähnelnden Düsen beeinflußt werden.

Im folgenden ist die Herstellung von verschmolzenen, auf gleichförmig Größe und Dichte getrockneten Kaffee-Agglomeraten an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Durch Sprühtrocknen von herkömmlichem Perkolatorkaffee mit einem Feststoffgehalt von 25 bis 35°/o erhaltenes lösliches Kaffeepulver mit einer Teilchengrößenverteilung zwischen 100 und 200 μ, einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 2,5°/o und einer Dichte i'on 0,18 g/cm³ wurde in einer Hammermühle der in F i g. 1 als Kühl-Mahleinrichtung 1 bezeichneten Art gemahlen. Während des Mahlens wurde das Pulver durch Einführung von flüssigem CO₀ in die Mahlkammer gekühlt, wobei das flüssige CO₂ beim Sublimieren die Kammer und das Pulver abkühlte. Das Pulver trat aus der Kühl-Mahleinrichtung mit einer dicht bei 1,67⁰C liegenden Temperatur aus und besaß eine TMlchengrößenverteilung, bei welcher die Teilchen kleiner als 100 μ, insbesondere mindestens 90 Gewichtsprozent kleiner als 50 μ und mindestens 50% der Teilchen kleiner als 20 μ waren. Das gemahlene Pulver, das nunmehr eine wesentlich hellere Färbung besaß als das Ausgangsmaterial, gelangte in den Fülltrichter 2 und wurde durch den Schneckenförderer 3 auf die Rüttelwanne 5 überführt.

Das gemahlene und gekühlte Pulver, das nunmehr infolge von Kondensation einen leicht auf 2,7% erhöhten Feuchtigkeitsgehalt und eine Dichte von 0.50 g/cm³ besaß, wurde sodann in den Rüttel-Vertcilerkasten 6 überführt, dessen Abmessungen etwa 305 bis 127 · 101 mm betrugen und der mit dreizehn schmalen Schlitzen von 3,2 mm Breite und 50,8 mm Länge vei^ehen war, welche parallel zueinander auf Abstände von 12,7 mm angeordnet waren. Das gekühlte Pulver fiel unter Schwerkrafteinfluli durch die parallelen Schlitze hindurch und bildete dreizehn parallele Schleier, die in einer lotrechten Ebene bzw. in lotrechter Richtung herabfielen, bis sie durch die Dampf strahlen der Düsen 10 und 20 umgelenkt wurden. Das Pulver wurde in einer Durchsatzmenge von etwa 227 kg/h, d. h. ungefähr 18,1 kg/h je Schlitz, zugeführt, während der Dampf so eingestellt wurde, daß sich ein Pulver-Dampf-Verhältnis von 1:1 ergab. Jede Düse lieferte dabei etwa 45,4 kg Dampf pro Stunde. Die erste Reihe der Dampfdüsen arbeitete mit einem Düsendruck von 0,98 bis 1,12 kg/cm², und das Dampfrohr war gegenüber der Waagerechten um 15° abwärts geneigt, während das zweite Dampfrohr mit der Düse 20 unterhalb und geringfügig vorderhalb der ersten Reihe von Düsen 10 angeordnet und unter einem Winkel von etwa 7° gegenüber der Waagerechten geneigt war. Die Dampfdüsen der zweiten Reihe arbeiteten mit einem Druck von etwa 0,84 kg/cm². Das herabfallende Pulver wurde durch die Dampfstrahlen der ersten Düsenreihe zu Agglomeraten unterschiedlicher Größe und Dichte sowie unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalts agglomeriert und anschließend durch die Dampfstrahlen der zweiten Düsenreihe weiter befeuchtet, umgelenkt und bezüglich Dichte, Größe und Feuchtigkeitsgehalt g'iichförmiger gemacht. Hierdurch wurde wiederum gewährleistet, daß alle feuchten Agglomerate umgelenkt und etwa 1.5 bis 2,4 m weit in die Mitte der Agglomcrisationskammer 30 hineingeschleudert wurden, wo die feuchten Agglomerate mit der auf 204 bis 232⁰C erwärmten Eintrittsluft und einer geringeren Menge an durch die Veiteilerkammer 28 und die Öffnungen 29 in einer Menge von etwa 70 m³/min zugeführter Luft kontaktiert wurden, die zur Hervorbringung eines Heißluft-Gleichstroms diente. Hierdurch wurde ein Verschmelzen der Agglomerate 24 im Oberteil der Agglomerationskammer 30 vor ihrer Trocknung gewährleistet, während die Agglomerate mindestens 6,0 m weit herabfielen, bevor sie mit der vergleichsweise kühlen Bodenwand 31 b in Berührung kamen und über den Austragsschacht 34 auf den Förderer 43 des Kühltunnels 40 ausgetragen wurden. Die Trocknungsluft trat über die Austrittsleitung 32 mit einer Temperatur von 127 bis 138° C aus, während etwas Kaltluft aus dem Kühltunnel 40 in einer Menge von etwa 28,3 m³/min in die Agglomerationskammer 30 eingesaugt wurde. Die warmen Agglomerate wurden durch Kaltluft von 10,0° C weiter abgekühlt, welche über den Einlaß 41 einströmte und über den Auslaß 42 austrat. Die verfestigten Agglomerate wurden danach durch das Sieb 44 passiert, um eine Teilchengrößenverteilung von 4.^ bis 0,42 mm zu erreichen, wobei mindestens 50% der Teilchen eine Größe von mehr als 0,84 mm besaßen. Der Anteil mit einer Teilchengröße von mehr als 4,0 mm wurde in der Mühle 46 gemahlen und dem obigen Anteil zugesetzt, während der Feinanteil in das Verfahren zurückgeführt wurde.

Das Endprodukt war fleckenfvei und frei fließfähig und besaß eine Dichte von 0,18 g/cm³, einen Feuchtigkeitsgehalt von 3,5 bis 4% und ungefähr dieselbe Färbung wie das Ausgangsmaterial.

Beispiel 2

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde mit der Abwandlung wiederholt, daß das Kaffeepulver auf eine Teilchengrößenverteilung von 100% <60u und mindestens 50% <15μ gemahlen wurde. Dieses Produkt besaß dieselben Eigenschaften wie das Produkt gemäß Beispiel 1, nur mit dem Unterschied, daß dieses Produkt geringfügig höhere Dichte nämlich 0,24 g/cm³, und ein fleckiges Aussehen besaß.

Beispiel 3

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederun mit der Abwandlung wiederholt, daß die Eintritts luft eine Temperatur von 316° C besaß und da Kaffeepulver nach dem Mahlen in der Kühl-Mahlein richtung durch Vermischen des Kaffees mit feinver mahlenem Eis auf einen Feuchtigkeitsgehalt voi 5 bis 6% vorgefeuchtet wurde.

Dieses Produkt besaß nicht fleckiges Aussehen un eine gleichmäßig dunklere Färbung als das Produt gemäß F i g. 1 und, was noch wichtiger ist. zeigt eine zusätzliche Agglomeratfestigkeit bei kungs- und Versandversuchen.

Beispiel 4

Das Verfahren gemäß Beispiel 3 wurde mit dei Unterschied wiederholt, daß der Kaffee während d< Mahlens nicht gekühlt wurde.

Nach diesem Verfahren wurde dasselbe Produkt wie in Beispiel 3 erhalten.

Beispiel 5

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde mit der Abwandlung wiederholt, daß das von einem Sprühtrocknungsturm erhaltene Kaffeepulver auf einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 1,5% getrocknet wurde. Anschließend wurde das Produkt in der Kühl-Mahleinrichtung gemahlen und dann agglomeriert.

Dieses Produkt besaß nicht fleckige hellere Fär bung, zeigte jedoch bei den Verpackungs- und Versandversuchen außerordentlich geringe Agglomeratfestigkeit.

Beispiel 6

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederum mit der Abwandlung wiederholt, daß Luft an den Seiten der Kammer 30 an Stelle der Kammer-Oberseite an einer etwa 3,0 m unterhalb der Bedampfungsund Agglomeraticnszone gelegenen Stelle eingeführt wurde. Für das Trocknen der Agglomerate stand eine Strecke von mindestens 6,0 m zur Verfugung.

Die Produkt-Eigenschaften dieser Agglomerate entsprachen denjenigen des Produkts gemäß Beispiel 1.

Beispiel 7

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederum mit derselben Vorrichtung wiederholt, aber mit der Abwandlung, daß an der anderen Seite der Kammer ein aus Verteilerkasten 6 und Dampfdüsen 10 und 20 bestehender zusätzlicher Dampfagglomerator vorgesehen wurde. Durch Einstellung bekannter Veränderlicher wurde die Produktionsleistung nahezu verdoppelt.

Die Festigkeit der Agglomerate im Vergleich zu einer unter verschmelzungsfreien Bedingungen hergestellten Vergleichsprobe wurde durch maschinelle Abpackung des Produkts in Tüten dargestellt, welche anschließend Rüttelprüfungen unterzogen wurden. Das nach diesem Verfahren hergestellte Produk behielt seine Agglomeratform bei, was beim nich verschmolzenen Produkt nicht der Fall war.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Agglomerieren pulverförmiger, löslicher Kaffeeteilchen durch Befeuchten des in Form eines ununterbrochenen Schleiers senkrecht herabfallenden Pulvers mittels seitlich auftreffender Dampfstrahlen unter seitlicher Ablenkung der gebildeten Agglomerate in eine Trockenzone, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleier mit zwei in Fallrichtung des Pulvers übereinander angeordneten Gruppen von Dampfstrahlen beaufschlagt wird, wobei die obere Gruppe der Dampfstrahlen ein Befeuchten des Pulvers unter Agglomeratbildung hervorruft, während Druck und Richtung dcT unteren Gruppe von Dampfstrahl.· ι derart bemessen ist, daß die Agglomerate teilweise aufgebrochen und zusätzlich seitlich abgelenkt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lösliches Kaffeepulver verwendet wird, das eine Teilchengrößenverteilung von kleiner als 12Ü μ aufweist.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaffeepulver bei einem Dampf-Pulver-Verhältnis, ausgedrückt in kg/h, von 0,4: 1 bis 1,2 : 1 agglomeriert wird.

4. ^verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, d"3 ein Dampfdruck von 0,35 bis 2,11 kg/cm'² angewandt wird.

5. Verfahren nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Befeuchten so durchführt, daß man 2 bis 6% Feuchtigkeit zusätzlich auf die Oberfläche der Kaffeeteilchen aufbringt, so daß man ein feuchtes Agglomerat mit einem Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt von 5 bis 10% erhält.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus einem Verteiler zum Austragen des Pulvers in einer mindestens einen Schleier bildenden Bahn, einer an der einen Seite dieses Schleiers angeordneten Ajglomerationskammer und an der anderen Seite dieses Schleiers angeordneten Dampfdüsen, die in Fallrichtung des Pulvers übereinander derart angeordnet sind, daß sie Dampfstrahlen unter einem Winkel auf den Pulverschleier richten und das herabfallende Pulver in das obere Ende der Agglomerationskammer hineingeleitet wird, sowie einer Einrichtung zum Austragen des agglomerierten Guts vom unteren Ende der Agglomerationskammer, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Düsun (bzw. Düse) unter einem Winkel von 1 bis 20°, insbesondere jⁿ bis 20°, gegenüber der Waagerechten abwärts geneigt sind und die unteren Düsen (bzw. Düse), die etwas näher an dem Pulverschleier angeordnet sind als die oberen Düsen, unter einem Winkel von mindestens 0 bis 30° gegenüber dei Waagerechten abwärts bzw. 0 bis 10°, insbesondere 5 bis 10°, aufwärts geneigt sind.