DE2038083C2

DE2038083C2 - Process for the production of freeze-dried coffee

Info

Publication number: DE2038083C2
Application number: DE19702038083
Authority: DE
Inventors: Daniel Edward Westbring N.Y. Dwyer
Original assignee: General Foods Corp
Current assignee: General Foods Corp
Priority date: 1969-08-01
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1988-12-22
Also published as: JPS5114585B1; FR2056936B1; CA956169A; DE2038083A1; FR2056936A1; ES382341A1; GB1302289A

Description

a) die Gefrierkonzentrierung unter Kristallisationsbedingungen vorgenommen wird, bei denen große und gleichförmige Eiskristalle mit einer Größe von 0,254 mm bis 2,03 mm gebildet werden, die einen Eiskuchen hoher Durchlässigkeit und Porosität liefern, und daßa) the freeze concentration is carried out under crystallization conditions in which large and uniform ice crystals with a size of 0.254 mm to 2.03 mm are formed which provide an ice cake of high permeability and porosity, and that

b) eine geschäumte Aufschlämmung mit regelbarer Konsistenz aus so konzentriertem Extrakt und Gas mit abgetrenntem feinteiligen im Kreislauf geführten Anteilen gefrorener Kaffee-Extraktteilchen durch mildes Rühren bei einer Temperatur von —2 bis —7°C gebildet wird,b) a foamed slurry with controllable consistency from extract thus concentrated and gas with separated finely divided circulated portions of frozen coffee extract particles formed by gentle stirring at a temperature of -2 to -7 ° C will,

c) der gefrorene geschäumte Extrakt granuliert wird undc) granulating the frozen foamed extract and

d) die abgetrennten feinteiligen Anteile zu dem gefrorenen Kaffeeteilchen zurückgeführt werden. d) the separated finely divided fractions are returned to the frozen coffee particles.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gefrierkonzentrierung Eiskristalle durch Zentrifugieren in einer Beladungsphase niedriger Geschwindigkeit und einer Endphase mit hoher Geschwindigkeit abgetrennt werden, wobei während des letzten Teiles der Beladungsphase gewaschen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that ice crystals in the freeze concentration by centrifugation in a loading phase of low speed and an end phase with be separated at high speed, during the last part of the loading phase is washed.

3. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen derart gemahlen werden, daß nach dem Sieben 30% eine Teilchengröße von größer als 200 und kleiner als 4000 μπι aufweisen.3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that the particles are ground in this way be that after sieving 30% a particle size of greater than 200 and less than 4000 μπι exhibit.

4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter Bedingungen gearbeitet wird,bei denen der geschäumte Kaffee-Extrakt eine Dichte von 0,5 bis 0,85 g/cm³ aufweist.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that it is carried out under conditions in which the foamed coffee extract has a density of 0.5 to 0.85 g / cm ³ .

"5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten feinen Anteile des gefrorenen Kaffees 10 bis 4OGew.-°/o der Aufschlämmung ausmachen. 5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the added fine fractions of the frozen coffee make up 10 to 4OGew.-% of the slurry.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung bei einer Produkttemperatur von 38 bis 49⁰C bis zur Erreichung eines stabilen Feuchtigkeitsgehalts von etwa 0,1 bis 2,5 Gew.-% vorgenommen wird.6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the drying is carried out at a product temperature of 38 to 49 ⁰ C until a stable moisture content of about 0.1 to 2.5 wt .-% is achieved.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der geschäumte Kaffee-Extrakt vor dem abschließenden Einfrieren 30 Minuten bis 4 Stunden stehengelassen wird.7. Process according to Claims 1 to 6, characterized in that the foamed coffee extract allowed to stand for 30 minutes to 4 hours before final freezing.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schäumen der Aufschlämmung unter Stehenlassen bei Temperaturen von -6 ± 1⁰C stattfindet.8. The method according to claim 7, characterized in that the foaming of the slurry with standing at temperatures of -6 ± 1 ⁰ C takes place.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gefriergetrocknetem Kaffee, bei dem ein Kaffee-Extrakt auf 30 bis 50 Gew.-% Kaffeefeststoffe gefrierkonzentriert, der konzentrierte Extrakt in einen Schaum überführt, der Schaum gefroren und der gefrorene Schaum gefriergetrocknet wird
Verschiedene Verfahren zur Gefriertrocknung von Kaffee sind bereits vorgeschlagen worden. Im allgemeinen wird der Kaffee vor der Trocknung der Gefrierkonzentration unterworfen, bei der der Extrakt durch Entfernung von Wasser in Form von EiskristallenThe invention relates to a method for producing freeze-dried coffee in which a coffee extract is freeze-concentrated to 30 to 50% by weight coffee solids, the concentrated extract is converted into a foam, the foam is frozen and the frozen foam is freeze-dried
Various methods of freeze drying coffee have been proposed. In general, before drying, the coffee is subjected to the freeze concentration at which the extract is in the form of ice crystals by removing water

ίο konzentriert wird. Bei dieser Stufe ist es wichtig, die Menge an Kaffeefeststoffen, die aus dem Extrakt mit dem kristallisierten Eis entfernt wird, sowohl vom Standpunkt des Wirkungsgrades als auch vom Standpunkt des Geschmacks und Aromas so niedrig wie möglich zu halten, Ebenso ist es bei den Trocknungsstufen erwünscht, Maßnahmen zu ergreifen, durch die die Eigenschaften des Endprodukts in bezug auf Geschmack, Aroma, Farbe und Dichte in größtmöglichem Maße gesteigert werden.ίο is focused. At this stage it is important to have the Amount of coffee solids that is removed from the extract with the crystallized ice, both from the From the standpoint of efficiency as well as from the standpoint of taste and aroma as low as possible, it is the same with the drying stages desirable to take measures to improve the properties of the end product in terms of taste, Aroma, color and density can be increased to the greatest possible extent.

Zur Vorbereitung eines Kaffee-Extrakts für die Gefriertrocknung wurde vorgeschlagen, die Extrakte durch Einblasen eines Gases zu schäumen, wie in der britischen Patentschrift 11 02 587 und in der USA-Patentschrift ji3 09 779 beschrieben. Bei diesen Verfahren wird jedoch nicht immer eine homogene Verteilung von Kaffee-Feststoffen, Eis und gegebenenfalls verwendetem Gas innerhalb des gesamten zu gefrierenden Systems erzielt. Ferner erhält das Endprodukt durch das Einblasen von Gas gewöhnlich eine unerwünscht helle Farbe. Ein Mahlen des geschäumten Gutes ist in der US-PS 33 09 779 nicht vorgesehen. In der GB-PS 11 02 587 wird hingegen zwar der gefrorene Schaum gemahlen, eine Abtrennung der Feinstteile des Mahlgutes und deren Rückführung in den Verfahrenskreislauf sind aber nicht vorgesehen.To prepare a coffee extract for freeze-drying it has been suggested to use the extracts to foam by blowing a gas, as in British Patent 11 02 587 and in the United States Patent ji3 09 779. With these methods, however, there is not always a homogeneous distribution of Coffee solids, ice and any gas used within the whole to be frozen Systems achieved. Furthermore, the injection of gas tends to give the end product an undesirably light color Colour. A grinding of the foamed material is not provided in US-PS 33 09 779. In the GB PS 11 02 587, on the other hand, the frozen foam is ground, a separation of the finest parts of the ground material and their return into the process cycle are not provided.

Die GB-PS 11 37 461 schildert ganz allgemein die Schäumung einer Flüssigkeit vor der Gefriertrocknung. Es ist nicht vorgesehen, das geschäumte und eingefrorene Gut zu mahlen und von diesem Mahlgut dann Feinstteile abzutrennen.The GB-PS 11 37 461 describes the very generally Foaming of a liquid before freeze drying. It is not intended to be foamed and frozen To grind well and then separate the finest parts from this grist.

Aus der FR-PS 15 01 439 ist die Gefrierkonzentrierung von Kaffee-Extrakt bekannt Dies geschieht durch nur teilweises Gefrieren von Flüssigkeit zu Eis und anschließendes Abtrennen des Eises von der konzentrierten Flüssigkeit. Vor dem Gefrieren wird die Flüssigkeit bis nahe zum Gefrierpunkt abgekühlt und vorfiltriert, um Wachse und ähnliche Stoffe vor der Eisbildung zu entfernen.From FR-PS 15 01 439 is the freeze concentration Known from coffee extract this happens through only partial freezing of liquid to ice and then separating the ice from the concentrated liquid. Before freezing, the Liquid cooled to near freezing point and prefiltered to remove waxes and similar substances before Remove ice formation.

Ferner wurde die Herstellung gleichmäßiger Teilchen für die Gefriertrocknung durch Granulierung des gefrorenen Produkts vorgeschlagen, um die Bildung von Feinteilen und Staub zu vermeiden, die in den Gefriertrockenkammern mitgerissen und ausgetragen werden können.Furthermore, the production of uniform particles for freeze-drying by granulating the suggested frozen product to avoid the formation of fines and dust that get into the Freeze-drying chambers can be carried away and carried away.

In der DE-PS 19 48 102 wird ein kontinuierliches Verfahren zur Gefriertrocknung eines Kaffee-Extrakts durch Kühlen des Kaffee-Extrakts, Schäumen durch Einleiten eines Gases, Gefrieren der geschäumten Masse, Zerkleinern und Trocknen vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren wird der zu schäumende Extrakt, der einen Feststoffgehalt von 32—35% aufweist, bis nahe an den Gefrierpunkt der Lösung abgekühlt. Der geschäumten Masse werden aus der Zerkleinerungsstufe anfaulende feste gefrorene Teilchen zugegeben und die Masse wird zunächst zu einer Eisaufschlemmung abgekühlt und diese anschließend tiefgefroren. Vor dem Matschgefrieren wird mit rezyklisierten Eiskristallen der geschäumte Extrakt angeimpft.DE-PS 19 48 102 describes a continuous process for freeze-drying a coffee extract by cooling the coffee extract, foaming by introducing a gas, freezing the foamed Mass, crushing and drying suggested. In this process, the extract to be foamed is the has a solids content of 32-35% when cooled to near the freezing point of the solution. The foamed Solid frozen particles from the crushing stage are added to the mass and the The mass is first cooled to an ice slurry and this is then frozen. Before the The foamed extract is inoculated with recycled ice crystals.

In der DE-PS 20 37 191 wird ein Verfahren zum Gefrierkonzentrieren von Kaffee-Extrakt durch Abkühlen des Extraktes unter den Gefrierpunkt des darin enthaltenen Wassers, durch dessen Auskristallisieren und durch anschließendes Trennen der Eiskristalle vom konzentrischen Extrakt durch Zentrifugieren und Auswaschen vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren soll die Kristallgröße von 0,5—2 mm durch spezielle Verhältnisse der Wärmeaustauschoberfläche und der ausgetauschten Wärmemenge erhalten werden. .DE-PS 20 37 191 describes a process for freeze-concentrating coffee extract by cooling of the extract below the freezing point of the water it contains, by crystallizing it and then separating the ice crystals from the concentric extract by centrifugation and Wash out suggested. In this process, the crystal size should be 0.5-2 mm by special Ratios of the heat exchange surface and the amount of heat exchanged are obtained. .

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von gefriergetrocknetem Kaffee durch Gefrierkonzentrierung eines wäßrigen Kaffee-Extrakts auf einen Gehalt von 30 bis 50 Gew.-% Kaffee-Feststoff, Schäumen des konzentrierten Extrakts, Frieren des Schaumes und Gefriertrocknen, dadurch gekennzeichnet, daßThe invention relates to a process for the production of freeze-dried coffee Freeze concentration of an aqueous coffee extract to a content of 30 to 50% by weight coffee solids, Foaming the concentrated extract, freezing the foam and freeze-drying, characterized in that that

a) die Gefrierkonzentrierung unter Kristallisationsbedingungen vorgenommen wi> Δ, bei denen große und gleichförmige Eiskristalle mit einer Größe von 0,254 bis 2,03 mm gebildet werden, die einen Eiskuchen hoher Durchlässigkeit und Porosität liefern, und daßa) the freeze concentration carried out under crystallization conditions wi> Δ, in which large and uniform ice crystals with a size of 0.254 to 2.03 mm are formed, which provide an ice cake of high permeability and porosity, and that

b) eine geschäumte Aufschlemmung mit regelbarer Konsistenz aus so konzentriertem Extrakt und Gas mit abgetrennten feinteiligen im Kreislauf geführten Anteilen gefrorener Kaffee-Extraktteilchen durch mildes Rühren bei einer Temperatur von —2 bis —7°C gebildet wird,b) a foamed slurry with adjustable consistency from extract and gas thus concentrated with separated, finely divided, circulated fractions of frozen coffee extract particles formed by gentle stirring at a temperature of -2 to -7 ° C,

d) die abgetrennten feinteiligen Anteile zu dem gefrorenen Kaffeeteilchen zurückgeführt werden.d) the separated finely divided fractions are returned to the frozen coffee particles.

Unter einer regelbaren Konsistenz der geschäumten Aufschlämmung ist zu verstehen, daß die Anteile an Gas und gefrorenem Kaffee-Extrakt, die Konzentration des Extrakts und die Temperatur so aufeinander abgestimmt werden, daß die Aufschlämmung bezüglich ihrer Fließeigenschaften einstellbar ist, d. h. beispielsweise gepumpt werden kann, ihre schaumige oder geschäumte Struktur aufrechterhält und eine homogene Dispersion der verschiedenen Komponenten im gesamten Schaum bieibt. Bei jeder gegebenen Konzentration gibt es optimale Temperaturbegrenzungen, um einen gewünschten Schaum sicherzustellen, da bei einer gegebenen Konzentration der Fall eintreten kann, daß die Kristalle, im Schaum bei einer höheren Temperatur schmelzen und auf diese Weise die geschäumte Struktur zerstören oder schwächen.A controllable consistency of the foamed slurry is to be understood as meaning that the proportions of gas and frozen coffee extract, the concentration of the extract and the temperature are matched to one another be that the slurry is adjustable in terms of its flow properties, d. H. for example can be pumped, maintains its foamy or foamed structure and a homogeneous dispersion of the various components throughout the foam. At any given concentration there is optimal temperature limits to ensure a desired foam, since a Given the concentration, it can happen that the crystals in the foam are at a higher temperature melt and in this way destroy or weaken the foamed structure.

Es werden Kristalle von gefrorenem Kaffee-Extrakt verwendet, die durch Granulierung, z. B. durch Mahlen des zu einer festen Masse gefrorenen Kaffee-Extrakts unter Rückführung der Feinteile oder des Feinkorns aus der Granulierung gebildet worden sind. Der konzentrierte Extrakt wird geschäumt worauf die Eiskristalle dem Schaum zugesetzt werden, um die Aufschlämmung mit den gewünschten Eigenschaften zu bilden. Nach der Bildung der geschäumten Aufschlämmung wird diese 30 Minuten bis 4 Stunden in diesem Zustand gehalten, bevor endgültig gefroren wird. Beim Mahlen wird die Größe der Teilchen, die der Gefriertrocknungsstufe zugeführt werden, vorzugsweise so eingestellt, daß wenigstens 90 Gew.-% der Teilchen eine Größe von 200 bis 4000 μίτι haben. Die Feinteile werden, wie bereits erwähnt, im Kreislauf geführt, während das Überkorn in die Mühlen zurückgeführt wird.Crystals of frozen coffee extract are used, which are obtained by granulation, e.g. B. by grinding of the coffee extract frozen to a solid mass with the return of the fines or the fine grain the granulation have been formed. The concentrated extract is foamed and then the ice crystals can be added to the foam to form the slurry with the desired properties. After Formation of the foamed slurry is kept in this state for 30 minutes to 4 hours, before it is finally frozen. When milling, the size of the particles becomes that of the freeze-drying stage are fed, preferably adjusted so that at least 90 wt .-% of the particles have a size of 200 to 4000 μίτι have. The fines will, as already mentioned, circulated while the oversized grain is fed back into the mills.

Durch Einstellung der Bedingungen der Konzentrierung und Bildung der geschäumten Aufschlämmung für das Gefrieren wird eine Verbesserung der Farbe, der Dichte und des Geschmacks des gefriergetrockneten Endprodukts erreichtBy adjusting the conditions of concentration and formation of the foamed slurry for Freezing will improve the color, density and taste of the freeze-dried End product reached

Der als Ausgangsprodukt verwendete Kaffee-Extrakt wird nach beliebigen geeigneten Verfahren aus normalen gerösteten lCaffeemischungen hergestellt Der ursprüngliche Kaffee-Extrakt wird beispielsweise in einer Batterie von Extratoren oder Perkolatoren hergestellt und hat einen Feststorfgehalt von 20 bis 30%, im allgemeinen 24 bis 28%. Die Batterie von Perkolatoren 10 arbeitet beispielsweise mit einer Endtemperatur von 55 bis 99° C und liefert einen typischen Kaffee-Extrakt mit einem Feststoff gehalt von etwa 21 bis 25 Gew.-%. Es ist vorteilhaft, aus dem perkolierten Extrakt nach üblicher Kühlung die verhältnismäßig unlöslichen Feststoffe, z. B. Wachse, Teer und Harze oder Gummen, in einem Klärsystem 12 zu entfernen, um eine Verschlutzung der Oberflächen der nachgeschalteten Apparaturen zu vermeiden. Das Klärsystem 12 wird beispielsweise bei niedriger Temperatur betrieben und kühlt auf eine unterhalb von Raumtemperatur liegende Temperatur und zentrifugiert unter Überdrücken von 1,4—5,4 bar um das Schäumen weitgehend auszuschalten. Beispielsweise kann der frische perkolierte Kaffee-Extrakt innerhalb von 2 bis 5, vorzusweise in etwa 2 bis 4 Stunden nach der Perkolation durch Fällung bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes und unterhalb von 10° C zur Entfernung von unlöslichen Feststoffen wie Wachsen, Teer, Harzen und Gummen geklärt werden. Der Extrakt wird zur verbesserten Entfernung des Schlammes zentrifugiert.The coffee extract used as the starting product is produced from normal roasted coffee blends by any suitable method. The original coffee extract is produced, for example, in a battery of extrators or percolators and has a solids content of 20 to 30%, generally 24 to 28%. The battery of percolators 10 works, for example, with a final temperature of 55 to 99 ° C and provides a typical coffee extract with a solids content of about 21 to 25 wt .-%. It is advantageous to remove the relatively insoluble solids, e.g. B. waxes, tar and resins or gums to be removed in a clarification system 12 in order to avoid contamination of the surfaces of the downstream equipment. The clarification system 12 is operated, for example, at a low temperature and cools to a temperature below room temperature and centrifuges under excess pressures of 1.4-5.4 bar in order to largely eliminate foaming. For example, the fresh percolated coffee extract can be used within 2 to 5, preferably about 2 to 4 hours after percolation by precipitation at temperatures above freezing point and below 10 ° C to remove insoluble solids such as waxes, tar, resins and gums be clarified. The extract is centrifuged for improved sludge removal.

Der perkolierte Kaffee-Extrakt wird dann der Gefrierkonzentrierung unterworfen. Die Gefrierkonzentrierung wird durchgeführt, indem verhältnismäßig große und gleichmäßige Eiskristalle beispielsweise einer Größe von etwa 0,254 bis 3,03 mm gezüchtet werden. Diese Kristalle werden unter Aufrechterhaltung leichter Bewegung in einem Kristallisator mit einem geregelten Verhältnis von Volumen zur gekühlten Wärmeaustauschfläche bei einer geregelten Temperaturdifferenz zwischen Kühlmittel und Extrakt und einer geregelten Verweilzeit und Extrakttemperatur gezüchtet. Die auf diese Weise erzeugten Kristalle bilden einen Eiskuchen mit bemerkenswert hoher Durchlässigkeit und Porosität, die maximale Entfernung von Kaffeefeststoffen aus dem Eiskuchen bei einer in einer Zentrifuge vorgenommenen Trennung ermöglichen. Diese Trennung wird vorteilhaft in zwei Phasen vorgenommen, nämlich in einem bei einer relativ niedrigeren Geschwindigkeit durchgeführten Beladungszyklus und einem bei höherer Drehzahl durchgeführten Endzyklus. Ein äußerst poröser und durchlässiger Eiskuchen einer Dicke von 12,7 bis 50,8 mm Dicke wird auf diese Weise gebildet und mit verdünntem Extrakt, Wasser oder geschmolzenem abgetrenntem Eis vor der Abschlußphase gewaschen. Die Abschlußphase dient dazu, die auf das Eisbett einwirkende Kraft zu steigern und den Gehalt an Kaffeefeststoffen im Eis zu verringern. Durch eine solche Kristallisation und Abtrennung wird der Extrakt auf einen Feststoffgehalt konzentriert, der in einem Bereich von 30 bis 50% und im allgemeinen von 35 bis 45 Gew.-% liegt.The percolated coffee extract is then subjected to freeze concentration. The freeze concentration is carried out by adding relatively large and uniform ice crystals for example one Size of about 0.254 to 3.03 mm can be grown. These crystals become lighter while being maintained Movement in a crystallizer with a regulated ratio of volume to cooled heat exchange surface with a regulated temperature difference between coolant and extract and a regulated one Cultivated residence time and extract temperature. The crystals created in this way form an ice cake with remarkably high permeability and porosity, the maximum removal of coffee solids from enable the ice cream cake in a separation carried out in a centrifuge. This separation will advantageously done in two phases, one at a relatively slower speed carried out loading cycle and an end cycle carried out at a higher speed. An extremely porous one and permeable ice cake 12.7 to 50.8 mm thick is formed in this way and with diluted extract, water or melted separated ice before the final phase. The final phase serves to increase the force acting on the ice bed and the content of Reduce coffee solids in the ice. Through such crystallization and separation, the extract becomes concentrated to a solids content ranging from 30 to 50 percent and generally from 35 to 45% by weight.

Der geklärte Extrakt wird durch Kristallisation und Zentrufugierung bei Temperaturen von —2° bis —7°C gefrierkonzentriert, wobei sein ursprünglicher Fest-The clarified extract is crystallized and centrifuged at temperatures from -2 ° to -7 ° C freeze-concentrated, whereby its original festival

stoffgehalt von 20 bis 30Gew.-% (im allgemeinen 21 -25 Gew.-%) auf etwa 30 bis 50 Gew.-% (gewöhnlich etwa 35 bis 45Gew,-%) erhöht wird. Der Feststoffgehalt der entfernten Kristalle wird in mehreren Zentrifugier- und Waschstufen unter Verwendung einer Waschflüssigkeit aus einer beliebigen Quelle, z. B. nicht konzentriertem Extrakt, Wasser oder durch Schmelzen des abgetrennten Eises gebildeter Flüssigkeit oder einer Kombination dieser Flüssigkeiten, auf weniger als 5 Gew.-°/o, gewöhnlich auf etwa 1 bis 3 Gew.-% gesenkt.substance content of 20 to 30% by weight (generally 21-25 wt%) is increased to about 30 to 50 wt% (usually about 35 to 45 wt%). Of the Solids content of the removed crystals is using in several centrifugation and washing stages a washing liquid from any source, e.g. B. non-concentrated extract, water or through Melting of the separated ice formed liquid or a combination of these liquids less than 5 wt%, usually decreased to about 1 to 3 wt%.

Die gewünschte Auslösung der Bildung von Eiskristallen des Wassers im unterkühlten Extrakt wird begünstigt durch einen Wärmeaustauscher mit einer Kristallisationsbehälterwand, die ständig sauber gewischt oder geschabt wird, um einen maximalen Wirkungsgrad des Wärmeübergangs zu erzielen. Die Temperaturdifferenz (Δ T) zwischen Extrakt und gekühlter Wärmeaustauscherwand oder Kristallisationswand variiert innerhalb der oben genannten Parameter mit der Tiefe des Extrakts im Kristallisator 14. Der Extrakt als solcher konzentriert sich von der Eintrittsstelle am unteren Ende des Kristallisators 14, während er von unten nach oben überführt und schließlich am oberen Ende des Kristallisators 14 in die angereicherte Mutterlaugenphase bei einem Festgehalt von 30 bis 50%, im allgemeinen 35 bis 45% dekantiert wird. Der Gefrierpunkt der Mutterlauge ändert sich somit von —2 bis -7° C und darunter, während die Extraktkonzentration im Kristallisator 14 steigt. Die Eiskristalle des Wassers sammeln sich schließlich als schwimmende Aufschlämmungshaube oder -decke in Form eines in der Mitte mit einer Spitze versehenen Hügels mit einer Tiefe von 5 bis 10 cm in der Mitte bis 61 cm am Umfang. Diese schwimmende Haube ist durch die oben genannte, verhältnismäßig gleichmäßige Teilchengrößeverteilung gekennzeichnet. Der Extrakt wird durch konstantes leichtes Rühren so bewegt, daß die graben Kristalle nicht zerbrechen oder ihr Wachstum gestört wird.The desired initiation of the formation of ice crystals of the water in the supercooled extract is promoted by a heat exchanger with a crystallization container wall that is constantly wiped or scraped clean in order to achieve maximum heat transfer efficiency. The temperature difference (Δ T) between the extract and the cooled heat exchanger wall or crystallization wall varies within the above parameters with the depth of the extract in the crystallizer 14. The extract as such is concentrated from the entry point at the lower end of the crystallizer 14, while moving from the bottom to the top and finally decanted at the upper end of the crystallizer 14 into the enriched mother liquor phase at a solids content of 30 to 50%, generally 35 to 45%. The freezing point of the mother liquor thus changes from −2 to −7 ° C. and below, while the extract concentration in the crystallizer 14 increases. The ice crystals of the water eventually collect as a floating slurry hood or blanket in the form of a hill with a point in the middle with a depth of 5 to 10 cm in the center to 61 cm around the circumference. This floating hood is characterized by the above-mentioned, relatively uniform particle size distribution. The extract is agitated by constant gentle stirring so that the digging crystals do not break or their growth is disturbed.

Während der gesamten Kristallisation werden durch einen Rührer ständig Kristallkeime von den Gefäßwänden mit Hilfe eines Schabers aus geeignetem Werkstoff losgelöst. Der Kristallisationsbehälter kann aus einem beliebigen üblichen, hygienisch unbedenklichen und nicht reaktionsfähigen Metall, z. B. nichtrostendem Stahl, bestehen. Der Extrakt bleibt in diesem Kristallisator 1 bis 6 Stunden, im allgemeinen 1 bis 3,5 Stunden.During the entire crystallization, crystal seeds are constantly removed from the walls of the vessel by a stirrer detached with the help of a scraper made of suitable material. The crystallization tank can consist of a any conventional, hygienically harmless and non-reactive metal, e.g. B. stainless Steel. The extract remains in this crystallizer for 1 to 6 hours, generally 1 to 3.5 hours.

Während der gesamten Kristallisation wird ferner Extrakt in eine im wesentlichen sauerstofffreie Umgebung verdrängt. Eiskristalle des Wassers, die sich während der oben genannten Verweilzeit gebildet haben, steiger, in der Säule der Extraktflüssigkeit auf, die für alle praktischen Zwecke verhältnismäßig schaumfrei ist und als angereicherte, leicht pumpfähige Aufschlämmung abgezogen wird.Furthermore, throughout the crystallization, the extract is placed in a substantially oxygen-free environment repressed. Ice crystals of the water that formed during the above residence time have, rise, in the column of extract liquid that is relatively foam-free for all practical purposes and as an enriched, easily pumpable slurry is deducted.

Die Extraktaufschlämmung wird vom Kristallisator 14' bei einer Temperatur von etwas unter —2° C abgezogen und beispielsweise durch Rütteltrichter und Speisepumpen (nicht dargestellt) dem Abscheider 24 zugeführt, der beispielsweise eine chargenweise arbeiteridesenkrechte Siebzentrifuge mit perforierter Trommel des Typs ist, der in Chemical Engineers' Handbook« von Perry, 4. Auflage, McGraw-Hill Book Company, Ina, 1963, Seite 19—24, Fig. 19—145, beschrieben ist Die Zentrifuge dieses Typs ermöglicht eine Flüssigkeitsabtrennung mit geringem Einschluß von löslichen FKrtstöffen um Zentrifugierten Eiskuchen. Der Extrakt 'wird chargenweise in die Zentrifuge gegeben, die mit einem Beladungszyklus betrieben wird, bei dem eine Kraft G vorzugsweise von nicht mehr als 400 G und wenigstens 50 g entwickelt wird. Dies wird beispielsweise erreicht, wenn eine Zentrifuge mit einem Sieb von 122 cm Durchmesser mit einer Drehzahl von etwa 400 bis 700 UpM betrieben wird. Die groben Eiskristalle des Wassers (Größe etwa 2 mm) bauen sich zu einem Kuchen auf, der als Filtermittel von hoher Porosität und Durchlässigkeit dient und entsprechend geschleudert to wird, wobei sich eine stabile Eisstruktur bildet. Während dieser Zeit wird ein Teil der Mutterlauge durch die Austragsleitung 26 ausgetragen. Die Zentrifuge wird vorzugsweise 2 bis 5 Minuten während einer Zeit betrieben, die genügt, um einen Eiskuchen einer Dicke von etwa 13 bis 50 mm, vorzugsweise etwa 38 cm zu bilden. Die Dauer des Schleudervorganges hängt von der Extraktkonzentration ab, die vorzugsweise 35 bis 45 Gew.-% löslichen Feststoffen entspricht.The extract slurry is withdrawn from the crystallizer 14 ' at a temperature of slightly below -2 ° C and fed, for example by vibrating funnels and feed pumps (not shown) to the separator 24, which is, for example, a batch-wise perforated drum centrifuge of the type used in Chemical Engineers 'Handbook' by Perry, 4th Edition, McGraw-Hill Book Company, Ina, 1963, pages 19-24, Figures 19-145. The extract is added in batches to the centrifuge, which is operated with a loading cycle in which a force G of preferably no more than 400 g and at least 50 g is developed. This is achieved, for example, when a centrifuge with a screen of 122 cm diameter is operated at a speed of about 400 to 700 rpm. The coarse ice crystals of the water (size about 2 mm) build up to a cake, which serves as a filter medium of high porosity and permeability and is thrown accordingly, whereby a stable ice structure is formed. During this time, part of the mother liquor is discharged through discharge line 26. The centrifuge is preferably operated for 2 to 5 minutes for a time sufficient to form an ice cake about 13 to 50 mm thick, preferably about 38 cm. The duration of the spinning process depends on the extract concentration, which preferably corresponds to 35 to 45% by weight of soluble solids.

Während des letzten Teils des Beladungsschleuderzyklus läßt man durch den Eiskuchen eine Waschflüssigkeit Hießen, die die eingeschlossenen Feststoffe in die Austragleitung spült. Die zurückbleibenden löslichen Feststoffe können durch Waschen mit verdünntem Extrakt oder Waschwasser, das während des letzten Teils des Beladungsschleuderzyklus durch den Kuchen geleitet wird, zurückgewonnen werden, wodurch die Rückgewinnung der Feststoffe erhöht wird.During the last part of the spin load cycle a washing liquid is allowed to pass through the ice-cream cake, which dissolves the trapped solids into the The discharge line rinses. The remaining soluble solids can be washed with diluted Extract or wash water passed through the cake during the latter part of the spin load cycle is passed, can be recovered, thereby increasing the recovery of solids.

Anschließend läßt man die oben beschriebene Zentrifuge mit einem abschließendem Schleuderzyklus bei erhöhter G-Kraft über 500 laufen, die durch eine Drehzahl von mehr als 900 U/Minute erreicht wird. Hierdurch wird zusätzliche Mutterlauge aus dem Kuchen befreit. Gleichzeitig werden weitere eingeschlossene lösliche Feststoffe aus dem Kuchen entfernt Der Feststoffgehalt des Eiskuchens nach diesem abschließenden Schleuderzyklus beträgt im allgemeinen weniger als 5 bis 10Gew.-% meistens etwa 1 bis 3 Gew.-%. Abschließend wird der zentrifugierte Eiskuchen von der Zentrifuge abgeschält und durch andere Leitungen, beispielsweise in den erhitzten Schmelztank 16, ausgetragen. Die durch das Schmelzen des Eises gebildete Flüssigkeit kann in einen Eindicker 18 geführt werden, wo die Schmelzflüssigkeit auf einen Feststoffgehalt von etwa 35 bis 45% konzentriert wird. Die konzentrierte Schmelzflüssigkeit kann in den Hauptstrom des hier beschriebenen Verfahrens, nämlich in den Lagertank 20 eingeführt werden.The centrifuge described above is then left with a final spin cycle run with increased G-force over 500, which is reached by a speed of more than 900 rpm. This frees additional mother liquor from the cake. At the same time, others are included Soluble Solids Removed From Cake The solids content of the ice cake after this final spin cycle is generally less than 5 to 10 wt .-%, mostly about 1 to 3% by weight. Finally, the centrifuged ice cake is peeled off by the centrifuge and by others Lines, for example in the heated melt tank 16, discharged. The one caused by the melting of the ice formed liquid can be passed into a thickener 18, where the molten liquid to a solids content is concentrated from about 35 to 45%. The concentrated molten liquid can be in the main flow of the method described here, namely introduced into the storage tank 20.

In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, den Extrakt weiter zu konzentrieren und hierdurch eine optimale Ausnutzung der nachgeschalteten Trockenvorrichtung zu erzielen. In diesen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Konzcr.tratcxtrakt weiter aaf einen hohen Feststoffgehalt bis 50 Gew.-% einzuengen. Dies kann beispielsweise mit einem Wärmeaustauschersystem nach Art des Kratzkühlers.mit höherer Wärmeaustauschleistung, z. B. mit einem (nicht dargestellten) Kristallisator vom Typ des Votators erreicht werden. Ein solches Wärmeaustauschersystem ist beispielsweise in »Chemical Engineers' Handbook« von Perry, 4. Auflage 1963, McGraw-Hill Book Company, Ina, Seite 17—17 beschrieben. Dieser sekundäre Kristallisator wird mit hohen Wärmeaustauschgeschwindigkeiten und Schabegeschwindigkeiten betrieben und arbeitet somit unter Bildung feiner Eiskristalle mit einer hohen Temperaturdifferenz Δ Tund kürzer Verweilzeit in seinen WärmeaustauscherzylinderK. Der aus diesem Kristallisator ausgetragene Extrakt wird mit einer Pumpe zu einer Siebzentrifuge des gleichen TypsIn certain cases it may be desirable to concentrate the extract further and thereby achieve optimal utilization of the downstream drying device. In these cases it can be expedient to concentrate the concentrate extract further to a high solids content of up to 50% by weight. This can be done, for example, with a heat exchanger system in the manner of the Kratzkühlers.mit higher heat exchange performance, e.g. B. can be achieved with a (not shown) crystallizer of the votator type. Such a heat exchanger system is described, for example, in "Chemical Engineers'Handbook" by Perry, 4th edition 1963, McGraw-Hill Book Company, Ina, pages 17-17. This secondary crystallizer is operated at high heat exchange speeds and scraping speeds and thus works with the formation of fine ice crystals with a high temperature difference Δ T and a shorter residence time in its heat exchanger cylinder K. The extract discharged from this crystallizer is pumped to a sieve centrifuge of the same type

gefördert, der vorstehend beschrieben wurde und auch in der beschriebenen Weise betrieben wird. Das Eis aus der Zentrifuge kann auch zur Extraktkonzentrierung in der oben beschriebenen Weise in eine Schmelzflüssigkeitsvorlage ausgetragen werden.promoted, which has been described above and is also operated in the manner described. The ice out the centrifuge can also be used for extract concentration in the manner described above in a molten liquid reservoir be carried out.

Im allgemeinen wird vorzugsweise kein zweites Gefrierkonzentrierungssystem des oben beschriebenen Typs verwendet. Statt dessen wird eine Mutterlauge mit hoher Feststoffkonzentration durch die oben beschriebene einmalige Kristallisation gebildet, wobei die angestrebte Mutterlauge mit einem Gehalt an löslichen Feststoffen zwischen 35 und 45 Gew.-°/o erhalten wird. Wenn jedoch eine Flüssigkeit mit niedriger Konzentration an löslichen Feststoffen eingesetzt wird, kann gegebenenfalls das als Kratzkühler ausgebildete sekundäre Wärmeaustauschsystem mit hoher Wärmeaustauschgeschwindigkeit verwendet werden, um den Gehalt an löslichen Feststoffen auf einen Wert im oben genannten Bereich und bis hinauf zu 50 Gew.-% zu steigern.In general, it is preferred not to use a second freeze concentration system of that described above Type used. Instead, a mother liquor with a high solids concentration is produced by the one described above One-time crystallization formed, with the desired mother liquor containing soluble Solids between 35 and 45% by weight is obtained. However, if a liquid with a low concentration of soluble solids is used, the secondary, designed as a scraped surface cooler, can optionally be used Heat exchange system with high heat exchange rate can be used to the Soluble solids content in the above range and up to 50% by weight increase.

Der konzentrierte Extrakt mit einem Feststoffgehalt zwischen 30 und 50Gew.-% wird für eine Zeit von weniger als 4 Stunden, im allgemeinen weniger als 3 Stunden, in der Zwischenvorlage 20 gehalten und dann der nächsten Stufe der Herstellung von Instantkaffee zugeführtThe concentrated extract with a solids content between 30 and 50 wt .-% is for a time of held in the intermediate template 20 for less than 4 hours, generally less than 3 hours, and then fed to the next stage of the production of instant coffee

In der nächsten Stufe wird der konzentrierte Extrakt vor dem Gefrieren geschäumt, um die Einstellung seiner Fließeigenschaften zu erleichtern und eine optimale Kornstruktur vor dem Mahlen zu erzielen. Das Schäumen wird durch Einführen von Gas und feinteiligen gefrorenem Kaffee-Extrakt erreicht.In the next stage, the concentrated extract is foamed before freezing in order to adjust its To facilitate flow properties and to achieve an optimal grain structure before grinding. That Foaming is achieved by introducing gas and finely divided frozen coffee extract.

Bei einer nachgeschalteten Mahlung gebildete Feinteile von konzentriertem gefrorenem Extrakt werden zurückgeführt und dem nahezu gefrorenen Kaffee-Extrakt gewöhnlich nach dem Schäumen zugemischt. Die Feinteile werden von oben nach unten durch die Oberfläche des Extrakts, möglicherweise zusammen mit der umgebenden Atmosphäre mit geregelter Turbulenz und bei Temperaturen, die ungefähr beim Gefrierpunkt gehalten werden, sorgfältig und innig mit dem Extrakt gemischt. Hierdurch wird eine schaumige, viskose, lösliche Eisextraktaufschlämmung gebildet, die eine Dichte oder ein Raumgewicht von etwa 0,5 bis 0,85 g/cm³, sehr leicht einstellbare und regelbare Fließeigenschaften und verhältnismäßig große Blasen hat Diese innige Vermischung von Feinteilen bei Temperaturen um den Gefrierpunkt bewahrt die gefrorenen Feinteile und trägt dazu bei, einen gleichmäßigen Feststoffgehalt im gesamten Endgemisch aufrecht zu erhalten. Das Raumgewicht bei einer gegebenen Menge von Feinteilen kann durch Veränderung der Rührgeschwindigkeit bei der Vermischung, durch Vorgefrieren der Eiskristalle oder durch Einblasen eines schaumbildenden Gases in den Strom eingestellt werden. Der regelbare viskose Zustand der schaumigen Aufschlämmung erleichtert ihre gleichmäßige Ablage für das Gefrieren in Form von Tafeln. Dies kann in etwa 10 bis 60 Minuten bei Temperaturen unter —20° C erreicht werden. Die gefrorene Tafel zerbricht zu Stücken, die in einer mehrstufigen Mühle zu im wesentlichen gleichmäßigen, verhältnismäßig-jgrbben Teilchen gemahlen werden, die eine Größe zwischen 400 und 4000 um haben. Dieses gleichmäßige -Produkt hat eine ungewöhnlich dunkle Farbe, die sehr erwünscht ist Die Feintefle aus jeder Stufe werden im Kreislauf geführt und in der oben beschriebenen Weise in den Extrakt zurückgeführt Die Gesamtmenge an gebildeten Feinteilen wird somit in äußerst vorteilhafter Weise ausgenutzt, um das Gefrieren unter Bildung von bemerkenswert gleichmäßigen Tafeln zu erleichtern und optimal zu gestalten und eine wirksame Gefriertrocknung zu erreichen. Durch die Erfindung wird somit ein früherer Nachteil in einen enormen Vorteil umgewandelt. Das Überkorn wird in die Mühle zurückgeführt und erneut gemahlen.Fines of concentrated frozen extract formed during subsequent grinding are returned and usually added to the almost frozen coffee extract after foaming. The fines are carefully and intimately mixed with the extract from top to bottom through the surface of the extract, possibly along with the surrounding atmosphere with controlled turbulence and at temperatures maintained around freezing point. As a result, a foamy, viscous, soluble ice extract slurry is formed, which has a density or a density of about 0.5 to 0.85 g / cm ³ , very easily adjustable and controllable flow properties and relatively large bubbles. This intimate mixing of fines at temperatures around the freezing point preserves the frozen fines and helps maintain an even solids content throughout the final mix. The density for a given amount of fines can be adjusted by changing the stirring speed during mixing, by pre-freezing the ice crystals or by blowing a foaming gas into the flow. The controllable viscous state of the foamy slurry makes it easier to deposit it evenly for freezing in the form of bars. This can be achieved in about 10 to 60 minutes at temperatures below -20 ° C. The frozen tablet breaks up into pieces which are ground in a multi-stage mill into substantially uniform, relatively large particles which are between 400 and 4000 µm in size. This uniform product has an unusually dark color, which is very desirable. The fine teas from each stage are recycled and returned to the extract in the manner described above To facilitate and optimally design the formation of remarkably uniform sheets and to achieve effective freeze-drying. The invention thus converts a prior disadvantage into an enormous advantage. The oversized grain is returned to the mill and ground again.

Vor diesem Schäumen kann eine Klärung in der Klärvorrichtung 22 vorgenommen werden, besonders wenn der oben genannte Klärapparat 12 nicht verwendet wird. Für diese Klärung wird der Extrakt zunächst leicht erwärmt, bei der erhöhten Temperatur gehalten und dann wieder gekühlt. Der kombinierte konzentrierte Extrakt mit einem Feststoffgehalt von etwa 30 bis 50 Gew.-% hat auf Grund der Gefrierkonzentrierung beim Eintritt in die Zwischenvorlage 20 zwangsläufig eine Temperatur von etwa —3° C bis —2°C. Durch diese niedrigen Temperaturen pflegen die unlöslichen Feststoffe ausgefällt und agglomeriert zu werden. Wenn diese Feststoffe vor der Gefriertrocknung nicht entfernt werden, verunstalten sie das Endprodukt mit unerwünschten schwarzen Flecken. Diese Feststoffe lassen sich daher im Klärapparat 22 leicht entfernen, nachdem in der Zwischenvorlage 20 auf eine Temperatur von etwa 15,5°C bis 21⁰C leicht erwärmt worden ist. Der Klärapparat 22 ist beispielsweise eine Teilzentrifuge mit geschlossener Beschikkung und Austragung des Typs, der beispielsweise in »Chemical Engineers' Handbook« von Perry, 3. Auflage 1950, Seite 1000, Fig. 106 beschrieben istBefore this foaming, a clarification can be carried out in the clarifier 22, especially if the clarifier 12 mentioned above is not used. For this clarification, the extract is first warmed up slightly, kept at the elevated temperature and then cooled again. The combined concentrated extract with a solids content of approximately 30 to 50% by weight necessarily has a temperature of approximately −3 ° C. to −2 ° C. on entry into the intermediate receiver 20 due to the freeze concentration. Due to these low temperatures, the insoluble solids tend to be precipitated and agglomerated. If these solids are not removed prior to freeze drying, they will deface the end product with undesirable black spots. Therefore, these solids can be in the clarifier 22 easy to remove after it has been slightly heated in the intermediate template 20 to a temperature of about 15.5 ° C to 21 ⁰ C. The clarifier 22 is, for example, a partial centrifuge with closed loading and unloading of the type which is described, for example, in "Chemical Engineers'Handbook" by Perry, 3rd edition 1950, page 1000, FIG. 106

Nach dieser Klärung wird der konzentrierte Extrakt, der einen Feststoffgehalt von etwa 30 bis 50 Gew.-°/o hat, für eine kurze Zeit von weniger als 4 Stunden, gewöhnlich weniger als 3 Stunden, in der Zwischenvorlage 28 bei einer Temperatur gehalten, die unter oder bei etwa 10°C und gewöhnlich im Bereich von etwa 0°C bis etwa —10° C liegt. Der Extrakt wird aus der Vorlage 28 dem als Wärmeaustauscher ausgebildeten Vorgefrierapparat 30 zugeführt, der ihn bis in die Nähe des Gefrierpunktes des Extrakts kühlt, der bei den üblichen Konzentraten zwischen —2⁰C und —7°C varriert. Die Temperatur des Vorgefrierapparates 30 wird so eingestellt, daß lediglich eine Kühlung erfolgt oder kleine Eiskristalle gebildet werden, um dazu beizutragen, die verfügbare Menge an Feinteilen zu variieren.After this clarification, the concentrated extract, which has a solids content of about 30 to 50% by weight, is kept in the intermediate receiver 28 at a temperature for a short time of less than 4 hours, usually less than 3 hours is below or at about 10 ° C and usually in the range of about 0 ° C to about -10 ° C. The extract is fed to the pre-freezing apparatus 30 formed as a heat exchanger from the template 28, which cools it down the extract to near the freezing point, the varriert in the conventional concentrates between -2 ⁰ C and -7 ° C. The temperature of the pre-freezer 30 is adjusted to provide cooling only or to form small ice crystals to help vary the amount of fines available.

Zum Verschäumen des von der Zwischenlagerung (20) oder von der oben genannten Klärung kommenden Extrakts wird ein Schaummittel, z. B. Luft oder ein nicht oxydierendes Inertgas wie Stickstoff beispielsweise durch einen Injektor in das kalte Konzentrat eingeführt. Dies geschieht vorzugsweise vor der Mischvorlage (32), jedoch kann die Verschäumung auch in der Mischvorlage 32 erfolgen. Der Verschäumungsgrad wird so eingestellt daß ein gewünschtes Raumgewicht für eine gegebene Menge von Feinteilen erhalten wird.For foaming the coming from the intermediate storage (20) or from the clarification mentioned above Extract is a foaming agent, e.g. B. air or a non-oxidizing inert gas such as nitrogen for example introduced through an injector into the cold concentrate. This is preferably done in front of the mixing template (32), however, the foaming can also take place in the mixing template 32. The degree of foaming will be like this adjusted that a desired density is obtained for a given amount of fines.

Der kalte konzentrierte Kaffee-Extrakt aus dem Wärmeaustauscher 30 wird vorzugsweise nach der Verschäumung der Mischvorlage 32 zugeführt Die Mischvorlage 32 wird ebenfalls bei ungefähr dem Gefrierpunkt des Extrakts (—2 bis —7° C bei üblichen Konzentrationen) gehalten. Gefrorene Kaffee-Extraktteilchen, vorzugsweise Feinteile von gefrorenem Kaffee-Extrakt (aus der nachgeschalteten Mahlung vor der später beschriebenen Gefriertrocknung entnommen), werden durch Leitung 34 in den Prozeß, und zwar in die Mischvorlage 32 zurückgeführt Eine erhebliche Menge des endgültigen Gemisches wird durch diese Rückfüh-The cold concentrated coffee extract from the heat exchanger 30 is preferably used after Foaming of the mixing template 32 is supplied. The mixing template 32 is also fed at approximately The freezing point of the extract is maintained (-2 to -7 ° C at usual concentrations). Frozen coffee extract particles, preferably fine particles of frozen coffee extract (from the downstream grinding before the freeze-drying described later), are taken through line 34 into the process, namely into the Mixing feed 32 returned A considerable amount of the final mixture is returned by this return

rung von Feinteilen gebildet, wodurch somit das endgültige Gemisch bemerkenswert homogenisiert und sein Feststoffgehalt gleichmäßig gehalten wird. Mengen von 10 bis 40%, vorzugsweise 25 bis 35%, des Endgemisches werden auf diese Weise vorteilhaft verwendet.tion of fines, thus the final mixture is remarkably homogenized and its solids content is kept uniform. Amounts of 10 to 40%, preferably 25 to 35%, of the Final mixtures are used to advantage in this way.

Die Feinteile werden dem flüssigen Extrakt in der Vorlage 32 von oben nach unten durch seine freie Oberfläche mit geregelter Turbulenz zugesetzt und innig und gleichmäßig mit dem gesamten Extrakt gemischt. Hierbei bildet sich in der Mischvorlage 32 eine schaumige, viskose Extraktaufschlämmung mit verhältnismäßig großen Blasen und sehr leicht regelbaren Fließeigenschaften. Die Vermischung erfolgt wirksam mit geeigneten (nicht dargestellten) Mischern, beispielsweise mit Paddel- und/oder Schneckenschnellmischern, die durch die freie Oberfläche des flüssigen Extraktes geführt sind und die Feinteile und auch vielleicht die umgebende Atmosphäre nach unten durch den Extrakt tragen und sie innig und gleichmäßig mit dem flüssigen Extrakt vermischen. Die in der Nähe des Gefrierpunktes liegende Temperatur in der Mischvorlage 32 bewahrt die gefrorenen Feinteile in ihrem Zustand, ihren gleichmäßigen Feststoffgehalt und ihre sich hieraus ergebende Wirkung auf den gemischten Extrakt, nämlich die Aufrechterhaltuhg eines bemerkenswert gleichmäßigen Feststoffgehaltes des Extrakts während des Gefrierens. Durch die Kombination dieser Erscheinungen wird in der Mischvorlage 32 eine schaumige, viskose Extraktaufschlämmung mit einem bemerkenswert gleichmäßigen Feststoffgehalt in der gesamten Masse, einem im wesentlichen gleichmäßigen Raumgewicht (z.B. 0,5 bis 0,85g/cm³, vorzugsweise etwa 0,75 g/cm³) mit sehr leicht regelbaren viskosen Fließeigenschaften und verhältnismäßig großen Blasen gebil- det.The fine particles are added to the liquid extract in the template 32 from top to bottom through its free surface with controlled turbulence and are intimately and evenly mixed with the entire extract. In the process, a foamy, viscous extract slurry with relatively large bubbles and very easily controllable flow properties is formed in the mixing receiver 32. Mixing takes place effectively with suitable mixers (not shown), for example with paddle and / or high-speed screw mixers, which are passed through the free surface of the liquid extract and carry the fine particles and perhaps the surrounding atmosphere down through the extract and make them intimately Mix evenly with the liquid extract. The temperature in the mixing receiver 32, which is close to the freezing point, preserves the frozen fines in their condition, their uniform solids content and their resulting effect on the mixed extract, namely the maintenance of a remarkably uniform solids content of the extract during freezing. As a result of the combination of these phenomena, a foamy, viscous extract slurry with a remarkably uniform solids content in the entire mass, a substantially uniform density (e.g. 0.5 to 0.85 g / cm ³ , preferably about 0.75 g / cm ³ ) formed with very easily controllable viscous flow properties and relatively large bubbles.

Die Dichte oder das Raumgewicht der Aufschlämmung kann auch teilweise durch Veränderung der (nicht dargestellten) Mischvorrichtung eingestellt werden. Beispielsweise kann die Leistungsaufnahme des Mischermotors ein Anzeichen für die Dichte der Aufschlämmung sein. Wie bereits erwähnt, wird der Inhalt der Mischvorlage 32 bei ungefähr dem Punkt gehalten, an dem die vorhandenen Kristalle fest bleiben. Das Gemisch von gefrorenen Extraktfeinteilen, Extrakt und Schaummittel (Gas) bildet, wenn es ungefähr beim Gefrierpunkt des Extraktes gehalten wird, ein dickes, homogenes Gemisch mit gleichmäßig in der gesamten Masse verteilten gefroreren Feststoffen und Gasblasen. Es ist äußerst wichtig, daß die Temperatur ungefähr beim Gefrierpunkt der Aufschlämmung gehalten wird. Eine Senkung der Temperatur in der Vorlage hat zur Folge, daß das Gemisch his zu dem Punkt erstarrt, bei dem es weder durch den Mischer entfernt noch durch die normalen Prozeßleitungen gepumpt werden kann. Eine Erhöhung der Temperatur der Aufschlämmung ist ebenfalls unerwünscht, da hierdurch das Gemisch weich wird und weicher Eiscreme ähnelt Bei Erwärmung werden die gesonderten oder diskreten gefrorenen Teilchen weich unf pflegen zerstört zu werden. Gleichzeitig werden die Gasblasen verändert Diese Veränderungen der gefrorenen Teilchen und der Größe der Gasblasen verursachen unerwünschte Veränderungen in der Dichte oder im Raumgewicht der Aufschlämmung und in der Dichte und in der Farbe des es trockenen Endprodukts. Vorzugsweise wird daher der Inhalt der Vorlage 32 bei einer genau geregelten Temperatur gehalten. Es wurde gefunden, daß optimaleThe density or density of the slurry can also be changed in part by changing the (not shown) mixing device can be set. For example, the power consumption of the mixer motor can be an indication of the density of the Be slurry. As already mentioned, the contents of the mix template 32 will be at approximately the point held, to which the existing crystals remain attached. The mixture of frozen extract fines, extract and foaming agent (gas) forms a thick, homogeneous mixture with frozen solids and gas bubbles evenly distributed throughout the mass. It is extremely important that the temperature be maintained at around the freezing point of the slurry. Lowering the temperature in the template has the consequence that the mixture solidifies up to the point at which cannot be removed by the mixer or pumped through normal process lines. Increasing the temperature of the slurry is also undesirable because it makes the mixture soft Will and softer resembles ice cream When heated, the separate or discrete frozen Particles soft and tend to be destroyed. At the same time, the gas bubbles are changed Changes in the frozen particles and the size of the gas bubbles cause undesirable changes in the density or in the density of the Slurry and in the density and color of it dry end product. The content of the template 32 is therefore preferably regulated in a precisely regulated manner Temperature held. It has been found to be optimal Eigenschaften des Endprodukts erzielt werden, wenn der Inhalt der Vorlage etwa 30 Minuten bis 4 Stunden bei —6° ± 1°C gehalten wird. Diese Temperatur wird während des Aufenthalts des Extrakts und der Kaffeefeststoffe in der Vorlage und während ihres Übergangs zum Einfrierband aufrechterhalten.Properties of the final product are achieved when the content of the template takes about 30 minutes to 4 hours is maintained at -6 ° ± 1 ° C. This temperature is during the stay of the extract and the Maintain coffee solids in the receiver and during its transition to the freezer belt.

Der geschäumte Extrakt, d. h. der Schaum von geregelter Aufschlämmungskonsistenz, wird zu einer abschließenden Gefrieranlage, z. B. einer mit umlaufendem Band arbeitenden Anlage des Typs geführt, der in der USA-Patentschrift 32 53 420 beschrieben ist. Die gefrorenen Stücke des Extraktes aus der vorstehend genannten, mit umlaufendem Band arbeitenden Gefrieranlage können zerkleinert und in einer Gefriertrocknung von geeigneter Konstruktion getrocknet werden, wobei das endgültige Instantkaffeeprodukt erhalten wird.The foamed extract, i.e. H. the foam, of controlled slurry consistency, becomes one final freezer, e.g. B. a working with a revolving belt system of the type in U.S. Patent 32 53 420 is described. The frozen pieces of the extract from the above The above-mentioned freezer systems working with a revolving belt can be crushed and dried in a freeze dryer of suitable construction, whereby the final instant coffee product is obtained.

Die schaumige viskose Aufschlämmung wird auf das Band der Einfrieranlage 36 bei einer Temperatur von -3°C bis -7°C, vorzugsweise -6⁰C ± 1 abgelegt Nach der Ablage läuft die viskose Aufschlämmung auf dem Band über die 9 Soleabschnitte und wird regelbar so eingefroren, daß die gewünschte Farbe und Dichte gewährleistet sind. Gekühlte Luft wird auf das Band und längs des Bandes geleitet um das Einfrieren zu beschleunigen. Durch das Einfrieren werden hierbei im allgemeinen »Tafeln« gebildet, jedoch können auch andere Verfahren, bei denen »Granulat« gebildet wird, agewandt werden. Im allgemeinen wird jedoch die Tafel gebildet und dann granuliert (z. B. durch Mahlen). Von der Granulierung werden Feinteile zur Schäumung zurückgeführt. Für die Schäumung können jedoch auch gefrorene Kaffeeteilchen anderer Herkunft verwendet werden.The foamy viscous slurry is deposited on the band of the Einfrieranlage 36 at a temperature of -3 ° C to -7 ° C, preferably from -6 ⁰ C ± 1 After depositing the viscous slurry flows on the tape via the 9 brine portions, and is controllably Frozen in such a way that the desired color and density are guaranteed. Cooled air is directed onto the belt and along the belt to accelerate the freezing process. Freezing generally forms "tablets", but other processes in which "granules" are formed can also be used. Generally, however, the tablet is formed and then granulated (e.g., by grinding). From the granulation, fines are returned to the foaming. However, frozen coffee particles from other origins can also be used for frothing.

Die gemahlenen Teilchen werden vor der Gefriertrocknung gesiebt um die oben genannten Feinteile zu erhalten und eine gleichmäßige Teilchengröße für die Gefriertrocknung zu erzielen. Die Gefriertrocknung erfolgt in zwei Phasen mit einem hohen Einsatz von Wärmeenergie bei einer Plattentemperatur von 93° C bis 121°C und einem absoluten Druck unter 0,62 mbar bis sich ein Feuchtigkeitsgehalt der Teilchen von 40 bis 50 Gew.-% eingestellt hat Dann wird der absolute Druck unter 0,27 mbar bei verringertem Wärmeeinsatz bei einer Plattentemperatur von 38 bis 49° C erniedrigt bis ein stabilder Feuchtigkeitsgehalt der Teilchen von 1,0 bis 2.5 Gew.-% erreicht istThe ground particles are sieved before freeze-drying to give the above-mentioned fines and achieve a uniform particle size for freeze drying. The freeze drying takes place in two phases with a high use of thermal energy at a plate temperature of 93 ° C to 121 ° C and an absolute pressure below 0.62 mbar until the moisture content of the particles is 40 to 50% by weight has set. Then the absolute pressure is below 0.27 mbar with reduced use of heat lowered at a plate temperature of 38 to 49 ° C until a stable moisture content of the particles of 1.0 to 2.5% by weight is reached

Der gefrorene Extrakt wird tangential vom Einfrierband abgenommen, indem er über eine geeignete Tafelbrechanlage (nicht dargestellt) geleitet wird, von der die gebrochenen Stücke (im allgemeinen mit einer Förderrinne und einem Förderer) einer Mühle 38 zugeführt werden, in der der gefrorene Extrakt auf die endgültige Teilchengröße gemahlen wird. Diese endgültige Teilchengröße kann in der Siebanlage 40 erreicht werden und wird so gewählt daß wenigstens 90Gew.-%, insbesondere 90 bis 95Gew.-% der Teilchen eine Größe von 200, insbesondere 400 bis 4000 um haben. Vorteilhaft ist ein solcher Anteil von Teilchen einer Größe von 500 bis 2000 um, insbesondere 600 bis 1500 μτη.The frozen extract is removed tangentially from the freezer belt by passing it over a suitable Slab breaking plant (not shown) is directed from which the broken pieces (generally with a Conveyor trough and a conveyor) are fed to a mill 38, in which the frozen extract on the final particle size is milled. This final particle size can be achieved in the screening system 40 are and is chosen so that at least 90 wt .-%, in particular 90 to 95 wt .-% of the Particles have a size of 200, in particular 400 to 4000 µm. Such a proportion of Particles from 500 to 2000 µm in size, in particular 600 to 1500 μm.

Überkorn wird zurückgeführt und in der Mühle 38 erneut gemahlen. Dies trägt mit dazu bei, die oben genannte gleichmäßige Teilchengrößenverteilung aufrecht zu erhalten. Die beim Mahlen anfallenden Feinteile werden, wie bereits erwähnt durch Leitung 34 in die Mischvorlage 32 zurückgeführtOversized grain is returned and ground again in the mill 38. This helps with the above to maintain said uniform particle size distribution. Those accruing from grinding As already mentioned, fines are returned to the mixing receiver 32 through line 34

Die auf diese Weise ausgebildete TeilchenstrukturThe particle structure formed in this way

steigert außerdem den Geschmack des nach der Gefriertrocknung als Endprodukt erhaltenen Kaffees als Folge des oben genannten einzigartig gleichmäßigen Feststoffgehaltes oder aus anderen Gründen, die noch nicht völlig geklärt sind. Die Verwendung von gefriergetrocknetem Extrakt trägt ferner zu dem einzigartig guten Geschmack und Aroma des gefriergetrockneten Endprodukts bei. Das gefriergetrocknete Endprodukt hat ferner eine ungewöhnlich dunkle Farbe, die äußerst erwünscht ist. Dies ist wahrscheinlich auf die verhältnismäßig großen Blasen zurückzuführen, die bei dem oben beschriebenen Zumischen von Feinteilen und Gas gebildet werden.also increases the taste of the coffee obtained as the end product after freeze drying as a result of the above-mentioned uniquely uniform solids content or for other reasons that still exist are not fully clarified. The use of freeze-dried extract also contributes to that uniquely good taste and aroma of the freeze-dried end product. The freeze-dried The final product also has an unusually dark color which is highly desirable. This is likely due to that relatively large bubbles due to the above-described admixing of fines and Gas can be formed.

Der größere Gewichtsanteil des einzufrierenden Kaffeegranulats besteht aus groben Teilchen, um eine maximale Produktionskapazität im Einklang mit unvermeidlichem Verlust an löslichem Kaffeepulver durch Mitreißen zu erzielen.The greater part of the weight of the coffee granules to be frozen consists of coarse particles maximum production capacity in line with the inevitable loss of soluble coffee powder To get carried away.

Bei der oben beschriebenen halb-kontinuierlichen Gefriertrocknung wird gefrorener Kaffee-Extrakt verwendet, der zu mehr als 90% eine mittlere Teilchengröße zwischen 200 und 4000 μπι, vorzugsweise zwischen 500 und 1500μΐη hat. Auf Grund der Masse dieser groben Teilchen und trotz der Tatsache, daß die Dichte oder das Raumgewicht durch das oben beschriebene Schäumen verringert wird, können die auf die Böden des Trägers abgelegten Teilchen in praktischer Weise den Lyophilisierungsbedingungen ausgesetzt werden. Die gemahlenen Teilchen werden gefriergetrocknet Bei der ersten Phase der Gefriertrocknung wird mit hohem Einsatz an Wärmeenergie bei einer Plattentemperatur von 93°C bis 121^CC und einem absoluten Druck unter 0,62 mbar gearbeitet (Bei der Gefriertrocknung werden die Drücke üblicherweise in mbar gemessen.) Der hier gebrauchte Ausdruck »Plattentemperatur« bedeutet die Temperatur des erhitzten Elements (und des darin befindlichen Heizmediums), das direkt oder indirekt von dem zu trocknenden Gut, das eine etwas niedrigere Temperatur hat, berührt wird. In der zweiten Phase des Trocknens wird bei einem Druck unter 0,27 mbar mit verringertem Wärmeeinsatz bei einer Plattentemperatur von 38° C bis 49° C gearbeitet, bis ein stabilder Feuchtigkeitsgehalt der Teilchen von etwa 1,0 bis 2,5Gew.-% erreicht ist Das Endprodukt hat eine ungewöhnlich dunkle und erwünschte Farbe.In the semi-continuous freeze-drying described above, frozen coffee extract is used, more than 90% of which has an average particle size between 200 and 4000 μm, preferably between 500 and 1500 μm. Because of the mass of these coarse particles and in spite of the fact that the density or volume weight is reduced by the foaming described above, the particles deposited on the bottoms of the carrier can be conveniently exposed to the lyophilization conditions. The ground particles are freeze-dried In the first phase of the freeze drying is carried mbar with a high use of heat energy at a plate temperature of 93 ° C to 121 ^C C and an absolute pressure below 0.62 (In freeze-drying, the pressures are typically measured in mbar. ) The term "plate temperature" used here means the temperature of the heated element (and the heating medium contained in it) that is directly or indirectly in contact with the goods to be dried, which have a slightly lower temperature. The second drying phase is carried out at a pressure below 0.27 mbar with reduced heat input and a plate temperature of 38 ° C to 49 ° C until a stable moisture content of the particles of about 1.0 to 2.5% by weight is reached The end product is an unusually dark and desirable color.

In der Praxis wird mit einer Plattentemperatur und einer Temperatur des Wärmeaustauschmediums bis etwa 93 bis 121^CC gearbeitet, um das Wasser während der ersten Phasen der Gefriertrocknung zu entfernen.In practice, a plate temperature and a temperature of the heat exchange medium of up to about 93 to 121 ^C C are used in order to remove the water during the first phases of freeze-drying.

Bedingt durch die groben Teilchen der oben genannten Größe und das praktische Fehlen von Feinteilchen verursacht der hohe Stoffübergang, mit dem trotz hohen Einsatzes an Wärmeenergie gearbeitet wird, kein übermäßiges Mitreißen von Teilchen. Im allgemeinen dauert diese Periode eines hohen Stoffübergangs unter den angegebenen Bedingungen 2 bis 4 Stunden.Due to the coarse particles of the above size and the practical lack of fine particles the high mass transfer, which is used despite the high use of thermal energy, does not cause any excessive entrainment of particles. Generally, this period lasts under a high mass transfer the specified conditions 2 to 4 hours.

Danach wird das Wärmeprofil der Teilchen selbst un< des Heizmediums, das durch die Verdampferplatten¹ während des Durchgangs der mit dem zu trocknendenl Gut beladenen Böden durch die Kammer umgewälzt wird, so eingestellt, daß die Temperatur allmählich auf weniger als 93°C gesenkt wird. Vorzugsweise wird die Temperatur der Verdampferplatten allmählich auf eine Endtemperatur von etwa 38⁰C bis 49⁰C, insbesondere 43°C, gesenkt, während der Trocknungsvorgang fortgesetzt wird, bis der Feuchtigkeitsgehalt der Teilchen auf einen Wert zwischen 1,0 und 2,5% gesenkt ist. Die Temperatur des Produkts selbst ist etwas niedriger als die Temperatur der Verdampferplatten. Während des normalen Betriebs wird der absolute Druck unter 0,62 mbar und die Temperatur des Kondensators unter -50° C gehalten.Thereafter, the heat profile of the particles themselves and of the heating medium, which is ^{circulated through the evaporator plates 1} during the passage of the soil loaded with the material to be dried through the chamber, is adjusted so that the temperature is gradually reduced to less than 93 ° C. Preferably, the temperature of the evaporator plates is gradually reduced to a final temperature of about 38 ⁰ C to 49 ⁰ C, in particular 43 ° C, while the drying process is continued until the moisture content of the particles to a value between 1.0 and 2.5% is lowered. The temperature of the product itself is slightly lower than the temperature of the evaporator panels. During normal operation, the absolute pressure is kept below 0.62 mbar and the temperature of the condenser is kept below -50 ° C.

Das Produkt aus der Gefriertrocknungskammer wird nach Beendigung der Erniedrigung des Feuchtigkeitsgehaltes auf den oben genannten stabilen Wert von 1,0 bis 2,5% auf Normaldruck enspannt, indem reiner, d. h. im wesentlichen wasserfreier Sauerstoff eingeblasen wird. In jedem Fall wird der gefriergetrocknete Kaffee vor und während der Aufbewahrung und Verpackung unter solchen Bedingungen gehalten, daß der Feuchtigkeitsgehalt unter 2,5% bleibt.The product from the freeze-drying chamber is after the end of the lowering of the moisture content relaxed to the above-mentioned stable value of 1.0 to 2.5% at normal pressure by adding pure, d. H. in the essential anhydrous oxygen is blown. In either case, the freeze-dried coffee is made before and kept under such conditions during storage and packaging that the moisture content remains below 2.5%.

Das vorstehend beschriebene Verfahren, bei dem die Gefriertrocknung kontinuierlich durchgeführt wird, kann auch chargenweise durchgeführt werden. In diesem Fall wird das Temperaturprofil des Produkts und der Verdampferplatten in ähnlicher Weise bis auf 93°C bis 121°C erhöht, bis der größere Anteil der in den Kaffeeteilchen vorhandenen Feuchtigkeit entfernt ist.The method described above, in which the freeze-drying is carried out continuously, can also be carried out in batches. In this case the temperature profile of the product and the evaporator plates in a similar way up to 93 ° C to 121 ° C until the greater part of the moisture present in the coffee particles has been removed.

Anschließend wird der Kaffee-Extrakt bei erniedrigten Plattentemperaturen weiter dehydratisiert, und die letzten 40 bis 50% Feuchtigkeit werden entfernt, während das Produkt vorzugsweise bei einer Temperatur unter 49° C gehalten wird. Während dieses Vorganges schwanken die absoluten Drücke, jedoch liegen sie zu jedem Zeitpunkt unter 0,62 mbar und werden nach Entfernung des größeren Anteils des vorhandenen Wassers auf unter 0,27 mbar erniedrigtThe coffee extract is then further dehydrated at reduced plate temperatures, and the last 40 to 50% moisture is removed while the product is preferably at one temperature is kept below 49 ° C. During this process, however, the absolute pressures fluctuate are they below 0.62 mbar at any point in time and after removal of the greater part of the existing water is reduced to below 0.27 mbar

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of freeze-dried coffee by freeze-concentrating a aqueous coffee extract to a content of 30 to 50% by weight coffee solids, foaming of the concentrated extract, freezing the foam and freeze-drying, characterized in that that