DE1948102A1

DE1948102A1 - Kontinuierliches Gefriertrocknungsverfahren

Info

Publication number: DE1948102A1
Application number: DE19691948102
Authority: DE
Inventors: Neophytos Ganiaris; Glasser Robert Joseph
Original assignee: Struthers Scientific and International Corp
Current assignee: Struthers Scientific and International Corp
Priority date: 1968-09-24
Filing date: 1969-09-23
Publication date: 1970-04-02
Also published as: CA944214A; GB1288758A; DE1948102C3; DE1948102B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F."Weickmann, Dr. Ing. ΑΛΥειοκμανν

Dipl.-Ing. H.^eickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke ΗΙίϊ Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN 68SS4 : MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER. 48 3921/22

Struthers Scientific & International Corporation

Warren, Pennsylvania/USA

Kontinuierliches Gefriertrocknungsverfahren

Genießbare .Flüssigkeiten wie Kaffee werden derzeit durch Gefriertrocknung im allgemeinen chargenw.eise hergestellt. Die Flüssigkeit, im Pail von Kaffee ein gefrierkonzentrierter oder ein gedämpfter Extrakt mit einem Feststoffgehait Von 30 bis 35 Gew.^, wird in Schalen oder auf einem Band.„y "* ansatzweise oder halbkontinuierlich iii Würfeln gefroren. Dies ist von verschiedenen Standpunkten her unerwünscht: (1) Es sind sehr hohe & T'¹ ^:s 'erforderlich, um niedrige Gefrierzeiten zu induzieren und eine Vorrichtung mit wirtschaftlichen Abmessungen sicher zustellen-; (2) große Oberflächen des Kaffees werden ^feiner möglichen Oxydation und/ oder bakteriellem Angriff ausgesetzt: (3) die physikalische Handhabung der Würfel, Platten Oder Klumpen, die nach -diesen Methoden gebildet werden, -is% beschwerlich und Erfordert häufig -ein Eingreifen von Hääid;; ^f{&) -es· treten häufig Verklebungsprobleme mif5 ^;(5) häufig werden iFeinteilchen gebildet, die ^;eineteurere EecycllsiBrung erforderlich machen.

Die Anwendung einer hohen Δ T (Temperaturdifferenz) ist also unerwünscht unter dem Gesichtspunkt eines gleichmäßigen Produkts. Die Flüssigkeit oder der (konzentrierte) Extrakt, die bzw. der der Wärmeübertragungsoberfläche am nächsten ist, wird sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt, während die Flüssigkeit, die von der Wärmeübertragungsoberfläche am weitesten entfernt ist, lediglich eine Temperatur erreichen mag, die geringfügig unter dem eutekti-. sehen Punkt liegt. .Im Falle von Kaffee liegt die eutektische Temperatur ungefähr bei -1O,3°C (13,5°F). Die Temperatur des Kaffees direkt an der Wärmeübertragungsoberflache ^kann 7,2°C (45⁰F) oder weniger betragen. Innerhalb des gefrorenen Extrakts kann daher ein Temperaturgradient von mehr als 16,6⁰C (3O⁰F) vorliegen. Dies führt zu einer ungleichmäßig gefrorenen Masse. Die gebildeten Eiskristalle (Gitter) sind verschieden. Die Schüttdichte des trockenen Produktes wird daher ebenfalls unterschiedlich sein.

ITm diese unerwünschten Effekte zu beseitigen, schafft die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von gefrorenen, flüssigen Eßwaren vor dem Gefriertrocknen.

Beim Verfahren der Erfindung wird der konzentrierte Ex- > trakt, insbesondere der Kaffee-Extrakt, nahe seinem Gefrierpunkt abgekühlt und geschäumt. Der erforderliche Schäumungsgrad hängt von der Konzentration des Extrakts ab. Um akzeptable Schüttdichten für das Produkt zu erzielen, erfordern Extrakte mit einer Konzentration über etwa 32 bis 35 Gew.# eine Schäumung. .

Der nächste Schritt besteht im Mischen recyclisierter fester Feinteilchen mit dem geschäumten J^xtrak-c. Dies ist von Vorteil, da hierdurch Feststoffe mü-ft sengeeigneten ·Abmessungen zurückgewonnen werden und Ke&me $ür o&as 35axs^;kr.itetällwächstum im nächsten Schritt - dem JMatschgefrieren -

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zur Verfügung gestellt werden. Als Gefriervorrichtung wird ein mit Umwälzvorrichtung bzw. Rührer versehener, röhrenförmiger Gefrierer vorgeschlagen. Mit einem solchen Gerät wird eine äußerst gleichmäßige Eisaufschlämmung (Matsch) erzeugt.

Nach der Matschherstellung wird die Aufschlämmung tiefgefroren. Dies kann auf einem Band,.in Würfeln, Schalen oder in einer röhrenförmigen Bisherstellungsmaschine erfolgen. Wenn die Beschickung des Tiefgefrierers aus einem sehr gleichmäßigen Matsch (Aufschlämmung) besteht, erhält man . > ein hinsichtlich Eisverteilung und Temperatur sehr gleichmäßiges Produkt. Die Massentemperatur des gefrorenen Materials ist der Wandtemperatur sehr nahe, d.h. daß <^ T niedrig ist.

Das gefrorene Material wird dann dem Brechwerk oder Granuliergerät zugeführt-· Die dabei erhaltenen Feinteilchen können abgetrennt und in den geschäumten Extrakt recyclisiert werden. Durch die Jiecyclisierung der Peinteilchen an dieser Stelle wird die Energie eingespart, die erforderlich ist, um die Feinteilchen zu trocknen und dann zu recyclisieren. Die eine günstige Größe aufweisenden Teilchen _{; Λ} können dann getrocknet werden. ;"

Das "erfahren der-Erfindung weist folgende Vorteile auf: (1) Es lassen sich Beschickungen verschiedener Konsentrationen zur Erzielung eines Produktes bestironiter Schüttdichte durch Schäunung verwenden. (2) Die Recyclisierung von gefrorenen, nicht getrockneten Feinteilchen ist wirtschaftlicher als die ßecyciisiGrung von getrockneten Feinteilchen. (3) Die Feinteilcher. stellen außerdem Keime für die anschließende Matschgefrierung zur Verfügung.: (4) Die. Aufschlämmung ist sehr gleichmäßig und liefert auch ein sehr gleichmäßiges, festes Material. (5) Das Anhaften und

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Verkleben von Kaffee an den Gefrierflächen im Tiefgefrierer wird minimal gehalten durch die große Menge an festem Bis (niedriger Prozentsatz Extrakt) im Matsch. (6) Die eine gleichmäßige Größe aufweisenden, gefrorenen, festen Teilchen liefern ein gleichmäßigeres Produkt. .

Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher beschrieben.

Zeichnung gibt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Eine Beschickung, beispielsweise Kaffee-Extrakt, gelangt durch Rohr 10 in das System und durchströmt die Kühlschlange 11 im Mantel 12. Dem Mantel 12 wird ein Kühlmittel durch' Leitung 13 zugeführt und durch Leitung 14 abgezogen, um den Extrakt bis nahe an seinem Gefrierpunkt abzukühlen. Von der Schlange 11 gelangt der gekühlte Extrakt zum Tank 15f wo er im gewünschten Ausmaß durch einen motorangetriebenen Rührer 16 geschäumt wird. Der geschäumte Extrakt gelangt vom -i-'ank 15 durch die Leitung 17 zum J-'ank 18, wo der motorgetriebene Mischer 19 feinteilchen, die aus der Lei-

jng 20 abgegeben werden, mit dem geschäumten Extrakt mischt.

Die Feinteilchen und der geschäumte Extrakt durchströmen einen aus Hülle und Rohr bestehenden Kristallisierer 22, der ein Rohr 23 aufweist, welches sinen oszillierenden Rührer 24 enthält, der durch den Motor 25 angetrieben wird. Die Hülle 26 empfängt durch Leitung 27 ein Gefriermittel, welches durch Leitung 28 wieder austritt und im Rohr 23 Eiskristalle wachsen läßt unter Bildung einer Aufschlämmung, die durch Rohr 30 abfließt. Die Aufschlämmung aus Rohr 30'wird in Schalen 31» welche durch eine Kältekammer 32 auf -einen endlosen Eand oder Riemen 33 laufen, festgefroren.

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Die gefrorenen Blöcke 34 der Aufschlämmung werden durch die Walzen 35 und 36 granuliert und fallen auf ein Sieb 37» welches von Feinteilchen passiert wird, die bei 39 gesammelt und durch Leitung 20, wie oben beschrieben, recyclisiert werden. Das übrige granulierte, gefrorene Kaffeematerial gelangt vom Trichter 4-0 auf den endlosen Riemen 41, um im Trockner 45 getrocknet zu werden und ein Endprodukt 42 im -Behälter 43 zu liefern.

Das vorstehende Beispiel beschreibt lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Art von Vorrichtung, die bei der Durchführung der Erfindung· verwendet werden kann.

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Claims

Pat entansprüche

i1 .j Kontinuierliches Verfahren zur Gefriertrocknung einer genießbaren Flüssigkeit, gekennzeichnet durch die Schritte

a) Kühlen der Lösung bis nahe an ihren Gefrierpunkt,

b) Recyclisierung gefrorener fester Peinteilchen

'n den Extrakt,

c) Gefrieren des Extrakts unter Bildung einer Aufschlämmung von Eiskristallen um die recyclisierten Feinteilchen,

d) Gefrieren der Aufschlämmung zu einer festen Masse,

e) Granulieren der festen Masse und Recyclisierung der erhaltenen Feinteilchen gemäß b) und

f) Trocknen des erhaltenen, granulierten, gefrorenen Materials.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, in Schritt ä) die gekühlte Lösung auf ein bestimmtes für einen gegebenen Feststoffgehalt geschäumt wird,
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß älö genießbare Flüssigkeit Kaffee-Extrakt verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens von Anspruch 1 bis 3» gekennzeichnet durch einen Vorkühler, ein Schäumgefäß* ein Mischgefäß, einen Röhrenkristalli3ierer, eine Kältekammer mit umlaufenden Gefrierbehältern, eine frankiervorrichtung, eine Vorrichtung zum Abtrennen und Recycliöieren von Feinteilchen und einen Trockner, die in der angegebenen Reihenfolge hintereinanderge-schaltet sind.

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