DE1900995A1

DE1900995A1 - Freeze drying coffee

Info

Publication number: DE1900995A1
Application number: DE19691900995
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Struthers Scientific and International Corp
Current assignee: Struthers Scientific and International Corp
Priority date: 1969-01-09
Filing date: 1969-01-09
Publication date: 1970-08-27

Abstract

Freeze drying coffee. Slurry of ice crystals is formed in convertible liquid and poured on to tray or belt and there frozen, then removed and disintegrated into particles, which are freeze dried.

Description

Gefriertrocknungsverfahren für Nahrungsmittel und dabei erhaltene Produkte Erfindungsgemäß wird eine essbare Flüssigkeit, insbesondere Kaffee, in eine Eiskristalle enthaltende Aufschlämmung umgeformit, die auf einer Gefriertrocknungsoberfläche ausgebreitet wird, die auf eine Temperatur gut unterhalb des eutektischen Punktes der Flüssigkeit abgekühlt ist, Der bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendete Ausdruck "Gefriertrocknung" bezieht sich auf die Sublimation von Wasser aus Kaf£eeextrakt in gefrorene Zustand zur Herstellung eines trockenen, löslichen Kaffeeextrakts. Freeze-drying processes for food and obtained thereby Products According to the invention, an edible liquid, in particular coffee, is used in a slurry containing ice crystals formed on a freeze-drying surface which is spread to a temperature well below the eutectic point of the liquid has cooled, The description of the present invention The term "freeze-drying" as used refers to the sublimation of water from coffee extract in the frozen state for the production of a dry, soluble Coffee extract.

Zur Herstellung eines Kaffeeprodukts mit einer dunkelbraunen Farbe wird ein Extrakt mit niedrigem Feststoffgehalt verwendet, der mit einer ausreichend langsamen Geschwindigkeit gefroren worden ist, um eine ungeordnete Verteilung von dendritischen Eiskristallen zu bilden, wobei die dendritischen Eiskristalle durch nicht parallele Hauptstengel, Zweige der Hauptstengel mit kleinerer Ausdehnung und die Abwesenheit von getrennten Eiskristallen nit nicht dendritischer Form in der eutektischen Mischung, ungeordnet zwischen den dendritisohen Eiskristallen, charakterisiert sind. Im allgemeinen fördert rasche KUhlung die Verteilung einer großen Anzahl von Eiskristallen mit geringer Größe, wShrend langsames Gefrieren eine geringere Anzahl von größeren Eiskristallen erzeugt.For making a coffee product with a dark brown color an extract with a low solids content is used which has a sufficient slow speed has been frozen to a disorderly distribution of dendritic ice crystals to form, the dendritic ice crystals through non-parallel main stalk, branches of the main stalk with smaller extension and the absence of separate, non-dendritic shaped ice crystals in the eutectic mixture, disordered between the dendritic ice crystals, characterized are. In general, rapid cooling promotes the distribution of a large number of Ice crystals of small size, while slow freezing a smaller number generated by larger ice crystals.

Wenn die Erreichung einer dunkelbraunen Farbe erwünscht ist, soll gemäß dieaer Ausführungsform durchgeführtes Gefrieren mit einer Geschwindigkeit geschehen, bei der Einschluß oder Mitreißen von Eiskristallen in der eutektischen Mischung im wesentlichen vermieden ist Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Erzeugung einer dunkleren, Kaffee-ähnlicheren Farbe bei gefriergetrocknetem Kaffee mittels eines Verfalrrenu, gemäß. den man den Kaffeeextrakt von seinem Gefrierpunkt langsam bis unter seinen eutektischen Punkt abkühlt, um dadurch ein kristallines Gefüge zu bilden, bei den im wesentlichen reines Wassereis in einer Matrix einer eutektischen Mischung von Wasser, Eaffeefeststoffen und Aromastoffen verteilt ist, und gemäß dem man diesen gefrorenen Extrakt gefriertrocknet Die Bezeichnung "Gefrierpunkt" bezieht sich auf die Temperatur, bei der das Wasser im Extrakt von geröstetem Kaffee als praktisch reines Wassereis zu kristallisieren beginnt. Die Bezeichnung "eutektischer Punkt" gilt für die Temperatur, bei der sich eine spezielle Mischung von Kaffeefeststoffen, flüchtigen Aromastoffen und Wasser mit dem niedrigsten Schmelzpunkt alller anderen Mischungen in dem Extrakt verfestigt. Tatsächlich ist diese Temperatur die niedrigst mögliche Schmelztemperatur son allem in dem Extrakt enthaltenen Material. Dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt auch den Teil des Trocknungsverfahren, worin alle Wassereiskristalle absublimiert sind und eine eutektische Mischung von Kaffeefeststoffen, Aromastoffen und Wasser auf einen stabilen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet wird. In diene Teil des Gefriertrocknungsverfahrens ist es möglich, dar eine gewisse Wasserverdampfung aus dem flüssigen Zustand ohne merkliches Schmelzen des gefrorenen Extrakts auftreten kann. Jedoch soll auch bei dieser Stufe der Trocknung d£e Produkttemperatur unter dem eutektischen Punkt des zu trocknenden Materials gehalten werden, um das Schmelzen irgendeines Teilee des gefrorenen Kaffee extraktec zu vermeiden.If it is desired to achieve a dark brown color, it should One-speed freezing performed according to the embodiment happen with the inclusion or entrainment of ice crystals in the eutectic Mixture Is Substantially Avoided The present invention is particularly concerned the creation of a darker, more coffee-like color in freeze-dried Coffee by means of a process, according to. the one the coffee extract from its freezing point slowly cools down below its eutectic point, creating a crystalline To form a structure in which essentially pure water ice is in a matrix eutectic mixture of water, coffee solids and flavorings is distributed, and according to which this frozen extract is freeze-dried. The term "freezing point" refers to the temperature at which the water in the extract of roast coffee begins to crystallize as practically pure water ice. the description "Eutectic point" applies to the temperature at which a special mixture is formed of coffee solids, volatile flavors and water with the lowest melting point all other mixtures solidified in the extract. Indeed, this is the temperature the lowest possible melting temperature and all material contained in the extract. This feature of the present invention also includes the portion of the drying process wherein all water ice crystals are sublimated and a eutectic mixture of Coffee solids, flavorings and water to a stable moisture content is dried. In your part of the freeze-drying process it is possible to include some water evaporation from the liquid state without noticeable melting of the frozen extract can occur. However, drying should also take place at this stage the product temperature below the eutectic point of the material to be dried be kept to extract the melting of any part of the frozen coffee to avoid.

Wenn Kaffeeextrakt langsam gekühlt wird, so wird festgestellt, daß Wasser zuerst in Porn von getrennten Kristallen kristallisiert, wenn die Temperatur des Extraktes den Gefrierpunkt unterschreitet. Bei fortgesetztem Kühlen wachsen diese Kristalle zu dicken Eisbahnen, während Wasser fortgesetzt aus dem Extrakt ausfällt, und der flüssige Teil des Extrakts wird fortschreitend zu einer konzentrierten eutektischen Mischung von Wasser, Kaffee, Feststoffen und Aromastoffen konzentriert. Wenn die Temperatur weiter fäLlt, wird ein Punkt erreicht, wo das gesamte Wasser, das nicht Teil der eutektischen Zusammensetzung Ist, gefroren ist. Bei Unterschreitung dieses Wertes verfestigt sich bei weiterem Kühlen das flüssige eutektische Gemisch. Da die Erniedrigung der Temperatur des xtraktes die Kristallisation von mehr und mehr Wasser aus der flüssigen Muttersubstanz verureacht, bis eine Feststoffkonzentration erreicht ist, die ausschließlich aus einer eutektisohen Mischung besteht, gefriert diese Mischung bei der niedrigsten Gefriertemperatur des Systems ohne weitere Abscheidung von Wasserkrietallen.When coffee extract is cooled slowly, it is found that Water first crystallizes in Porn from separate crystals when the temperature of the extract falls below the freezing point. Grow with continued cooling these crystals become thick ice rinks, while water continued from the extract precipitates, and the liquid part of the extract progressively becomes concentrated concentrated eutectic mixture of water, coffee, solids and flavorings. If the temperature continues to drop, a point will be reached where all of the water, that is not part of the eutectic composition is frozen. When falling below this value solidifies with further Cooling the liquid eutectic Mixture. As the lowering of the temperature of the extract increases the crystallization of more and more water is removed from the liquid parent substance until a solid concentration is reached is reached, which consists exclusively of a eutectic mixture, freezes this mixture at the lowest freezing temperature of the system without further separation of water traps.

Wenn der Extrakt langsam geirtüllt wird, 80 ist bevorzugt, daß die Wärmeentfernung währénd des Gefrierschrittes gleichmäßig erfolgt, da dies ein gleichmäßiges Wachstum der Eiskristalle im Extraktkörper sicherstellt.If the extract is poured slowly, 80 it is preferred that the Heat removal occurs evenly during the freezing step, as this is an even Ensures the growth of ice crystals in the extract body.

Eine geeignete Umgebungsgefriertemperatur für das langsame Gefrieren einer Platte aus Kaffee extrakt mit einer Größe von 102 x 30,5 x 1,3 cm (40 x 12 x 1/2 inch) und einer Temperatur von 1,67°C (35°F) beim Einbringen in einen Gefrierraum beträgt -34 bis -40°C (-30 bis -40°F). Vollständiges Gefrieren des Extrakts wird in einer Zeitapanne von etwa 120 bis 150 Minuten erreicht, wobei die Eiskristallbildung 100 Minuten in Anspruch nimmt. Wenn erfindungsgemäß unter im wesentlichen gleichmäßiger Wärmeentfernung langsam gefroren wird, so wird ein nicht geordnetes dendritisches Eiskristallgefüge gebildet, wenn die Wärmeentfernung im Bereich von 0,5 bie 3,5 -lorien pro Gramm pro Minute liegt.A suitable ambient freezing temperature for slow freezing a plate of coffee extract with a size of 102 x 30.5 x 1.3 cm (40 x 12 x 1/2 inch) and a temperature of 1.67 ° C (35 ° F) when placed in a freezer is -34 to -40 ° C (-30 to -40 ° F). Complete freezing of the extract will take place reached in a period of about 120 to 150 minutes, with the formation of ice crystals Takes 100 minutes. If according to the invention under substantially more uniform If it is slowly frozen by heat removal, it becomes a disordered dendritic Ice crystal structure formed when the heat removal is in the range of 0.5 to 3.5 -loria per gram per minute.

Wenn die Erreichung einer durchschnittlichen Schdttdichte in dem Endprodukt erwünscht ist, die der durchschnittlichen Schüttdichte von herkömmlichen, sprühgetrockneten löslichen Kaffeeextrakten (0,16 bis 0,25 g/cm3) nahekommt, während es das Aussehen von geröstetem und gemahlenem Kaffee hat, so ist gefunden worden, daß vorzugsweise grobe Teilchen von Kaffeeextrakt mit einem Gehalt an löslichen Feststoffen unter 30 %, beispielsweise mit 20 bis 27 % an löslichen Feststoffen, gefriergetrocknet werden.When the achievement of an average bulk density in the final product what is desired is that of the average bulk density of conventional, spray-dried soluble coffee extracts (0.16-0.25 g / cm3) while it comes close to appearance of roast and ground coffee has been found to be preferable coarse particles of coffee extract with a content of soluble solids below 30%, for example with 20 to 27% soluble solids, freeze-dried will.

Die gefrorene Charge der Kaffeeteilchen kann in einem bewegten Bett oder. in einem statischen Bett getrocknet werden, Es können zwar atmosphärische Gefriertrocknungsbedingungen oder Vakuum-Gefriertrocknungsbedingungen angewendet werden, zur Erreichung von schnellen Sublimationsgeachwindigkeiten und gleichzeitigen Verminderung des Verlusts von flüchtigen Aromastoffen ist es jedoch bevorzugt, eine Gefriertrocknungsmethode zu verwenden, bei der ein Vakuum unter 500 mm Queck° silber und vorzugsweise von etwa 100 bis 250 mm Quecksilber Anwendung findet, um Wasser aus dem Kaffeeextrakt im gefrorenen Zustand abzusublimieren. Die Subiimationstemperatur soll unter dem eutektischen Punkt des Kaffees (-23,30C, *10°B) liegen und die Temperatur der getrockneten Teile soll unter 43°C (110°F) gehalten werden, um Verluste an flüchtigeil Stoffen und Abbau des Endprodukts zu vermeiden.The frozen batch of coffee particles can be placed in a moving bed or. Be dried in a static bed, although it can be atmospheric Freeze-drying conditions or vacuum-freeze-drying conditions are applied to achieve fast and simultaneous sublimation speeds However, to reduce the loss of volatile flavorings, it is preferred to use a Use the freeze-drying method where a vacuum is below 500 mm of mercury and preferably from about 100 to 250 mm of mercury is applied to water to sublimate from the coffee extract in the frozen state. The sublimation temperature should be below the eutectic point of coffee (-23.30C, * 10 ° B) and the temperature the dried parts should be kept below 43 ° C (110 ° F) to avoid volatile losses Avoid substances and degradation of the end product.

Bei der Herstellung des gefrorenen Kaffeeextrakts für die Gefr.iertrocknung kann der in Trögen gefrorene Kaffee zerbrochen und gesiebt werden, um Teilchen zu liefern. Die Teilchen unter 0,175 mm (80 mesh) werden verworfen.In the manufacture of the frozen coffee extract for freeze-drying Coffee, frozen in troughs, can be broken up and sifted to add particles deliver. The particles below 0.175 mm (80 mesh) are discarded.

Die unerwünschte Fraktion der gefrorenen Kaffeeteilchen, d.h. die Teilchen unter 0,175 mm (80 mesh) und vorzugsweise unter 0,37 mm (40 mesh), können aus der.granulierten Charge zweckmäßigerweise ausgesiebt und insgesamt oder teilweise in den flüssigen Kaffeeextrakt resyklisiert werden, als Mittel zur Initiierung von kontrollierter Eiskristallbildung (Keimbildung) des Extrakts. Diese wird erreicht, indem der Extrakt nach seiner Abkühlung unter Beinen Gefrierpunkt, was im Falle des 27 %igen Extrakte unter -2,220C (280P) bedeutet, angeimpft wird. Die Gefriergeschwindigkeit wird natürlich entsprechend der Konzentration des Extraktes an löslichen Festetoffen reguliert, wobei bei konzentrierteren !ttrakten eine geringere Notwendigkeit für langsames Gefrieren besteht. Durch den Animpfschritt wird UnterkUhlung des Extraktes und spontane Kernbildung aufgrund der Unterkühlung vermieden.The undesirable fraction of the frozen coffee particles, i.e. the Particles below 0.175 mm (80 mesh) and preferably below 0.37 mm (40 mesh) can Expediently sieved out of the granulated batch and wholly or partially be re-cycled into the liquid coffee extract as a means of initiating controlled ice crystal formation (Nucleation) of the extract. These is achieved by the extract after cooling under the legs freezing point, which means in the case of the 27% extract below -2.220C (280P), is inoculated. The freezing rate will, of course, depend on the concentration of the extract Regulated on soluble solids, with a lower level in the case of more concentrated tracts There is a need for slow freezing. The inoculation step causes hypothermia of the extract and spontaneous nucleation due to hypothermia avoided.

Bei der Gefriertrocknung einer esabaren Flüssigkeit, wie einer Kaffeelösung, wird somit ersichtlicherweise die Lösung auf einem Band oder einer Schale ausgebreitet, um die Lösung in der gewünschten Form zu halten und um während des Gefrierschrittes eine dünne Schicht zu bilden, bei dem Wärme durch die Schale oder das Band entfernt wird, die gut unter die eutektische Temperatur der Lösung abgekiihlt werden. Die gefrorene Lösung wird von dem Band oder der Schale entfernt, dann in Teilchenform überführt und im Vakuum getrocknet.When freeze-drying a liquid such as a coffee solution, if the solution is obviously spread out on a tape or a dish, to keep the solution in the desired shape and to do it during the freezing step to form a thin layer where heat is removed through the shell or tape which are cooled well below the eutectic temperature of the solution. the frozen solution is removed from the tape or tray, then in particulate form transferred and dried in vacuo.

Bei vielen Gefriertrocknungsverfahren klebt oder haftet die gefrorene Lösung an der Schale oder Bandoberfläche, wodurch sich ein Trennungsproblem ergibt. Außerdem verläuft das Gefrieren der Lösungsschioht auf der Schale oder auf dem Band nicht gleichmäßig durch die Dicke der Schicht0 Dies ergibt.In many freeze-drying processes, the frozen one sticks or sticks Solution at the shell or belt surface creating a separation problem. In addition, the solution layer freezes on the dish or on the belt not evenly through the thickness of the layer0 this gives.

sich aus dem hohen Temperaturgradienten, da in einer herkbmmlichen Vorrichtung die der Netalloberfläche des Bandes oder der Schale nächste Schicht sich bei -42,8°C (-45°F) befinden kann, während die Oberfläche der Lösungsschicht sich bei 1,67°C (+35°F) befindet. Diese Temperaturdifferenz in einer Schicht führt zu einem ungleichmäßigen Produkt, das in Hinblick auf Farbe, Dichte, Gefüge oder auf das Aussehen nach der Wiederzubereitung Unterschiede zeigen kann.from the high temperature gradient, since in a conventional Device the layer closest to the netal surface of the tape or tray can be at -42.8 ° C (-45 ° F) while the surface of the solution layer is at 1.67 ° C (+ 35 ° F). This temperature difference leads to a shift to an uneven product that is in terms of color, density, texture or on the look after of the preparation show differences can.

Äußerdea nicht, wenn eine Schicht aus Kaffeeextrakt oder dergleichen gefriergetrocknet wird, die Trocknungsgeschwindigkeit mit fortschreitender Trocknung ab. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß beim Trocknen des Materials eine Schicht aus getrocknetem Material erzeugt wird, deren Dicke zunimmt. Diese trockene Schicht setzt dem Dampfdurchfluß von darunter liegendem ungetrocknetem Material Widerstand entgegen, so daß sowohl Dampfdruck als auch Temperatur bei der inneren Phaee ansteigen0 Erfindungsgemäß wird eine Eiskristalle enthaltende Aufschlämmung ton Kaffeelösung oder derglbichen geschaffen, die gefriergetrocknet werden soll. Die Eiskristalle sublimieren schneller, wobei große offene Durchgänge in der Schicht aus getrocknet ein Material zurückbleiben, durch die Dampf hindurchtreten kann.But not if there is a layer of coffee extract or the like is freeze-dried, the drying rate as the drying progresses away. This arises from the fact that when the material dries, a layer is produced from dried material, the thickness of which increases. That dry layer Resists the passage of steam from undried material underneath against, so that both the vapor pressure and the temperature rise in the inner phase0 According to the invention, a slurry containing ice crystals is toned coffee solution or the like that is to be freeze-dried. The ice crystals sublime faster, leaving large open passages in the layer of dried out leaving a material through which steam can pass.

Bei der Gefriertrocknung von Kaffeelösung können die Eiskristalle dem Kaffeeextrakt zugesetzt werden, nachdem sie an beliebige Ort hergestellt worden sind, die Eiskristalle können in der Kaffeelösung in einem Kristallisator gezüchtet werden oder die liskristalle können in der Kaffeelösung in einem Trog gesuchtes werden, der in der oben beschriebenen Weise langsam gekühlt wird. Die Erfindung macht auch die Haftung einer Lösungsschicht nach dem Gefrieren an einer Setallschale oder einem Metallband, worauf die Lösung gefroren worden ist, minimal.When the coffee solution is freeze-drying, the ice crystals can be added to the coffee extract after it has been prepared at any location The ice crystals can be grown in the coffee solution in a crystallizer or the lis crystals can be searched for in the coffee solution in a trough which is slowly cooled in the manner described above. The invention also makes the adhesion of a solution layer after freezing to a setall dish or a metal tape on which the solution has been frozen, minimal.

Von den beigefUgten Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Teil der Gefriertrocknungsvorrichtung, der für die erfindungsgemäße Gefriertrocknung einer essbaren Flüssigkeit erforderlich ist, Fig. 2 einen Vertikalsohnitt durch eine Schale mit einer Schicht einer essbaren Flüssigkeit, die darin zum Gefrieren gebildet ist, und Fig. 3 ein Temperatur/Löslichkeits-Diagramm für Kaffeelösung.The attached drawings show: FIG. 1 a vertical section through the part of the freeze-drying device that is used for the freeze-drying according to the invention an edible liquid is required, Fig. 2 shows a vertical unit by a bowl with a layer of an edible liquid that is in it to freeze and FIG. 3 shows a temperature / solubility diagram for coffee solution.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der torliegenden Erfindung beschrieben.The following is a preferred embodiment of the door-lying Invention described.

Gemäß Fig. 1 tritt eine esebare Lösung, beispielsweise eine Kaffeelösung, die gefriergetrocknet werden soll, in den röhrenförmigen Kristallisator 10 durch Leitung 11 ein. Ein geeigneter Motor 12 treibt die Welle 13, um Rührblätter 14 innerhalb des Rohres 15 hin- und herzuschwingen. Kühlmittel tritt in die Hülle 16 durch Leitung 17 ein und verläßt sie durch Leitung 18. Die in Kristallisator 10 gebildete Aufschlämmung aus Eiskristallen und konzentrierter Kaffeelösung tritt durch Leitung 19 aus, um innerhalb der Schale 21 eine Schicht 20 zu bilden. Schale 21 wird von unten durch KUhimittel gekühlt, das durch Leitung 23 in das Gehäuse 22 eintritt und es durch Leitung 24 verläßt.According to FIG. 1, an esebable solution occurs, for example a coffee solution, which is to be freeze-dried, into the tubular crystallizer 10 Line 11 on. A suitable motor 12 drives the shaft 13 to set stirring blades 14 inside of the tube 15 to swing back and forth. Coolant enters the shell 16 by conduit 17 and exits through line 18. The slurry formed in crystallizer 10 of ice crystals and concentrated coffee solution exits through line 19 to to form a layer 20 within the shell 21. Shell 21 is through from below Cooled KUhimittel that enters through line 23 in the housing 22 and it through Line 24 leaves.

Gemäß Fig. 3 ist der eutektische Punkt der Kaffeelösung bei Punkt 25 auf Linie 26. Somit wird eine Kaffeeextraktlösung bei -25,3°C (-13,5°F), dem eutektischen Punkt für diese Lösung, vollständig gefroren. Bei Temperaturen, die höher als der eutektische Punkt, jedoch niedriger als der Gefrierpunkt sind, liegt der Kaffeeextrakt in Form einer Eisaufschlämmung vor. Wenn beispielsweise eine 20 %ige Kaffeeextraktlösung auf -6,670C (20°F) abgekühlt wird, so ergibt sich eine Aufschlämmung mit 60 % Eiskristallen und 40 % konzentrierter Lösung.According to Fig. 3, the eutectic point of the coffee solution is at point 25 on line 26. Thus, a coffee extract solution at -25.3 ° C (-13.5 ° F), the eutectic point for this solution, completely frozen. At temperatures that higher than the eutectic point but lower than the freezing point the coffee extract in the form of an ice slurry. For example, if a 20 % coffee extract solution is cooled to -6,670C (20 ° F), the result is a Slurry with 60% ice crystals and 40% concentrated solution.

Die konzentrierte Lösung enthält 50 % Kaffeefeststoffe. Weiteres Abkühlen erhöht den Prozentsatz an Eiskristallen.The concentrated solution contains 50% coffee solids. Further cooling down increases the percentage of ice crystals.

Wenn Kaffeelösung auf diese Weise in einem Kristallisator 10, der hin- und herschwingende RUhrerblätter 14 enthält, gekühlt wird, so ergibt sich eine Aufschlämmung, die relativ gleichmäßige Eiskristalle gleichmäßig darin verteilt enthält. Diese Aufschlämmung wird bei einer Temperatur unter der Gefriertemperatur auf die Schale 21 gegossen, um eine Schicht 20 zu bilden.When coffee solution in this way in a crystallizer 10, the contains reciprocating stirrer blades 14, is cooled, this results in a Slurry that distributes relatively even ice crystals evenly in it contains. This slurry is at a temperature below the freezing temperature poured onto the tray 21 to form a layer 20.

Wenn entsprechend der herkömmlichen Gefriertrocknung Katiee-188ung mit einer Temperatur von 1,67°C (35°F) auf die Schale 21 gegossen wird (Fig. 2) und die obere Oberfläche von Schale 21 bei 27 sich bei -42,80C (-450F) befindet, so beträgt die Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche und dem Boden von Schicht 20 unmittelbar nach dem Eingießen 44,5° (80°F). Wenn eine Aufschlämmung von Eiskristallen und Kaffeelösung mit einer Temperatur von -23,3°C (-10°F) auf die Schale 21 gegossen wird, dann betrugt die Temperaturdifferens zwischen der Oberfläche und dem Boden der Schicht 20 nur 19,5°C (350F), wenn die obere Oberfläche der Schale 21 bei 27 sich bei .42,800 (-450F) befindet. Diese niedrigere Temperaturdifferenz, für die die obige lediglich ein Beispiel ist, ergibt ein viel gleichmäßigeres Gefrieren der Schicht 20, was zu einem gleichmäßigeren Produkt führt.If Katiee-188ung according to conventional freeze-drying is poured onto the tray 21 at a temperature of 1.67 ° C (35 ° F) (Fig. 2) and the top surface of shell 21 at 27 is at -42.80C (-450F), so is the temperature difference between the surface and the bottom of layer 20 immediately after pouring 44.5 ° (80 ° F). When a slurry of ice crystals and coffee solution having a temperature of -23.3 ° C (-10 ° F) is poured onto the cup 21 is then the temperature difference between the surface and the ground of layer 20 only 19.5 ° C (350F) when the top surface of shell 21 is at 27 located at .42,800 (-450F). This lower temperature difference for which the above is just an example, will give a much smoother freezing layer 20, resulting in a more uniform product.

Es ist bekannt, daß reines Wasser beim Gefrieren an einer metallischen Oberfläohe sehr zäh anhaftet oder klebt. Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung berühren lediglich die relativ regelmäßigen und gleichmäßig dispergierten bereits gefrorenen Eiskristalle und das hochviskose Konzentrat, das sehr wenig Wasser enthält, die Oberfläche der Schale le 21. Die flüssigen Komponenten mit dem Wasser in dem hoehviskosen Konzentrat bilden mit einer Metalloberfläche beil Gefrieren eine sehr schwache Bindung, weshalb die erfindungsgemäße gefrorene Schicht 20 sehr leicht von einem Band oder einer Schale 2l abgetrennt werden kann.It is known that pure water when freezing on a metallic The surface adheres or sticks very tough. In practicing the present invention only touch the relatively regular and evenly dispersed ones already frozen ice crystals and the highly viscous concentrate, that very contains little water, the surface of the shell le 21. The liquid components with the water in the highly viscous concentrate form with a metal surface when freezing a very weak bond, which is why the inventive frozen Layer 20 can be separated very easily from a tape or tray 21.

Ein weiterer Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ißt die Schaffung von Wegen durch die Schicht aus getrocknetem Nahrungsmittel, um die erforderliche Gesamttrocknungszeit zu vermindern. Erfindungsgemäß werden Wege durch das Nahrungsmittel geschaffen, indem große, gleichmäßige Eiskristalle in das Nahrungsmittelstück eingebracht werden, bevor es gefroren wird. Diese Kristalle sollen von allen gelösten oder eingeschlossenen Feststoffen frei sein, die das Endprodukt verunreinigen könnten. Wenn bei diesen großen Kristallen Sublimation stattfindet so bleiben große offene Durchgänge zurück, die in das Zentrum des Nahrungsmittelstückes hinabfUhren. Die Zugabe dieser Eiskristalle vermindert die Gesamttrocknungszeit. Zwar muß während der anfänglichen Stufen des Gefriertrocknungsverfährenß eine gröbere Wassermenge entfernt werden, die zusätzliche Zeit, die erforderlich ist, um dieses zusätzliche Wasser zu entfernen, wird jedoch während der abschlie3enden rznd gewöhnlich langsameren Trocknungsstufen mehr ala ausgeglichen, die mit einer höheren Geschwindigkeit als üblich ablaufen.Another primary object of the present invention is to provide of paths through the layer of dried food to get the required To reduce the total drying time. According to the invention, paths through the food created by introducing large, even ice crystals into the piece of food before it is frozen. These crystals are said to be dissolved or trapped by all Be free of solids that could contaminate the final product. If with these large crystals sublimation takes place so large open passages remain, which lead down to the center of the piece of food. The addition of these ice crystals reduces the total drying time. It is true that during the initial stages of the Freeze-drying processes require a larger amount of water to be removed, the additional However, time required to remove this additional water becomes during the final and usually slower drying stages more than balanced, which run at a higher speed than usual.

Im Falle von festen Nahrungsmitteln müssen Eiskristalle in dem Nahrungsmittelstück hergestellt werden, indem sie darin in situ unter kontrollierten Bedingungen mit einem niedrigen t gezüchtet werden. In poröse Stoffe können die Eiskristalle eingeführt werden, indem eine Aufschlämmung von Eiskristallen unter hohem Druck eingepumpt wird.In the case of solid foods, there must be ice crystals in the piece of food can be made by using them in situ under controlled conditions to be bred at a low t The ice crystals can be inserted into porous materials be made by a slurry of Ice crystals under high Pressure is pumped in.

Ein Wq zur Schaffung von Eiskristallen in einer Aufschlämmung von gefrierzutrocknenden nicht festen Nahrungsmitteln besteht darin, eine Aufschlämmung einer Lösung des Nahrungsmittels und von in einem Kristallisator darin gebildeten Eiskristallen direkt in einen Gefriertrockner oder in die Vorgefriereinheit eines Gefriertrockners einzuführen. Für das Wachstui von großen Kristallen in einer Lösung, die in einem Nahrungsmitteletück Durchgänge zurücklassen, ist jedoch eine langsame Kristallwachstumsgeschwindigkeit in einem Kristallisator erforderlich. Die langsame Gefriergeschwindigkeit erfordert eine Einheit mit großem Fassungsvermögen in dem Kristallisator oder ein große. Gefrierervolumen.A Wq for creating ice crystals in a slurry of Non-solid food to be freeze-dried is a slurry a solution of the food and formed therein in a crystallizer Ice crystals directly in a freeze dryer or in the pre-freezing unit of a Introduce freeze dryer. For the wax case of large crystals in a solution, however, leaving passages in a piece of food is a slow one Crystal growth rate required in a crystallizer. The slow one Freezing speed requires a large capacity unit in the Crystallizer or a big one. Freezer volume.

Ein weiterer Vq, auf dem Durchgänge in einem nicht festen Nahrungsmittelstück, wie bei der Gefriertrocknung von Kaffeeextrakt, erzeugt werden tonnen, besteht darin, an eines beliebigen Ort gezüchtete Eiskristalle in die in den Gefriertrockner eintretende Lösung einzubringen. Kristalle können in anderen Umgebungen wirtschaftlicher auf die gewünschten höheren Größen gezüchtet werden. Beispielsweise kann Wasser durch einen Kristallisator geleitet werden, der mit einem hohen # t arbeitet, und die so gezüchteten Kristalle können mittels einer Zentrifuge oder eines Filters entfernt werden, um in eine Nahrungsmittellösung eingebracht zu werden, die gefriergetrocknet werden soll.Another Vq, on which passages in a non-solid piece of food, As with the freeze-drying of coffee extract, tons are produced, consists of Ice crystals grown in any place into the one entering the freeze dryer Bring solution. Crystals can be more economical in other environments the desired larger sizes are grown. For example, water can get through a crystallizer, which works with a high # t, and the Crystals grown in this way can be removed by means of a centrifuge or a filter to be placed in a food solution that is freeze-dried shall be.

In manchen Fällen können Eiskristalle aus dem Peststoff-lustragsabschnitt einer Zentrifuge bei einer gegebenen Stufe eines Gefrierkonsentrierungsverfahrens direkt in die Beschickung eines Gefriertrockners eingeftihrt werden. Wenn der in den Kristallisator 10 eingeführte Kaffeeextrakt 25 % an in Kaffee gelösten Feststoffen enthält, kann er darin unter Bildung einer Eiskristallaufschlämmung in einer 45 zeigen Lösung von in Kaffee gelösten Feststoffen konzentriert werden. Dimere Aufschlämmung kann zur rascheren Sublimation in der hier beschriebenen Weise in einen Gefriertrockner geleitet werden.In some cases, ice crystals can be found in the pestilence section a centrifuge at a given stage of a freeze consolidation process can be introduced directly into the loading of a freeze dryer. If the in the Crystallizer 10 introduced coffee extract 25% in coffee contains dissolved solids, it can form an ice crystal slurry therein being concentrated in a 45 point solution of solids dissolved in coffee. Dimer slurry can be used for more rapid sublimation in the manner described here be fed into a freeze dryer.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Method for freeze-drying edible liquids, thereby characterized by having a slurry of ice crystals in the easable liquid and freeze-dried this slurry.

2. The method according to claim 1, characterized in that the edible Liquid iat a coffee extract solution.

3. The method according to claim 2, characterized in that the Freeze dried slurry on a chilled metal surface.

4. The method according to claim 3, characterized in that the Slurry ice crystals in coffee solution by slowly dendritic Ice crystals grow in a thin layer of coffee solution and which are dendritic Thin layer containing ice crystals freeze-dried.

5. The method according to claim 3, characterized in that the Preparing a slurry of ice crystals in coffee extract solution by adding the Coffee extract solution through a crystallizer equipped with stirring devices leads to grow ice crystals in it.

6. The method according to claim 5, characterized in that the in Coffee extract solution entering the crystallizer 25 ffi solid dissolved in coffee contains substances and in the crystallizer to form an ice crystal slurry in one 45% solution of solids dissolved in coffee is concentrated.

7. Freeze-dried edible liquid, especially freeze-dried Coffee extract solution prepared according to one of the preceding claims.