DE2147878C2

DE2147878C2 - Verfahren zum Herstellen von gefriergetrockneten Kaffee- oder Tee-Extrakten

Info

Publication number: DE2147878C2
Application number: DE2147878A
Authority: DE
Inventors: James Leroy Marysville Ohio Anderson; Abraham Rudolph Chappaqua N.Y. Mishkin
Original assignee: Societe des Produits Nestle SA
Current assignee: Societe des Produits Nestle SA
Priority date: 1970-09-28
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE2147878A1; FR2108588A5; ES419698A1; ES395479A1; CH530170A; GB1367616A; BE772978A; ZA716459B; AU3382271A; AU458748B2; CA959330A; US3820250A

Description

a) mit Inertgas vermischt,

b) bis zur Eiskristallbildung weiter abgekühlt und

c) durch Aussetzen an einen verminderten Druck nicht über 500 μπι Hg gefroren und geschäumt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ds.¹? in Verfahrensstufe a) einem Kaffee-Extrakt 0.4 bis 0,8 Normalliter Inertgas und einem Tee-Extrakt 1,0 bis 1,5 Normalliter Inertgas, jeweils bezogen pro kg Extraktfeststoffe, zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrakt in Verfahrensstufe b) auf den Temperaturbereich von —4 bis —12° C abgekühlt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gefriergetrockneten vCaffee- oder Tee-Extrakten, bei welchen ein vorkonzen\."ierter Extrakt mit wenigstens 30 Gew.-% Feststoffgehalt bis nahe an den Gefrierpunkt der Lösung vorgekühlt, geschäumt, gefroren, gemahlen und schließlich gefriergetrocknet wird.

Die wesentlichen Verfahrensstufen zum Herstellen von gefriergetrockneten Kaffee- oder Tee-Extrakten bestehen darin, daß ein vorkonzentrierter Extrakt gefroren und unter Vakuum getrocknet wird. Um zu einem Extrakt in Teilchenform zu gelangen, wird entweder das gefrorene Material oder das getrocknete Produkt gemahlen.

Die Dichte und das Aussehen des fertigen Produkts sind wichtig. In der Praxis muß die Dichte des Produkts innerhalb bestimmter gut definierter Grenzen gehalten werden, wie z. B. 0,2 bis 0,3 g/cm^ bei Kaffee und 0,03 bis 0,12 g/cm³ bei Tee, weil der Verbraucher gewöhnt ist, eine Faustregel anzuwenden, wonach ein Löffel voll Extrakt gewöhnlich einer Tasse des fertigen Getränks entspricht, sei es Tee oder Kaffee.

Die gewünschte Dichte kann in einfacher Weise durch Gefriertrocknen eines Extrakts mit entsprechender Konzentration an Feststoffen erreicht werden. Bei Kaffee liegt diese Konzentration zwischen etwa 27 und 30%, während bei Tee dieser Bereich um 9 bis 14% liegt. Das Gefriertrocknen von Extrakten mit solchen verhältnismäßig geringen Feststoffkonzentrationen ist jedoch wegen der großen zu entfernenden Wassermengen unwirtschaftlich.

Um diese Nachteile zu überwinden, ist es beispielsweise aus der CH-PS 4 34 947 bekannt, den Extrakt vor dem Gefrieren durch Einblasen eines Gases zu schäumen. Dadurch läßt sich beim Mahlen die Dichte des gewünschten Produkts einstellen, so daß auch konzentriertere Extrakte, die bis zu 60% Feststoffe enthalten, in Produkte mit der gewünschten Dichte verarbeitet werden können.

Das eingangs dieser Beschreibung näher skizzierte ■> Verfahren, welches aus der DE-AS 19 48 102 bekannt ist, stellt eine Weiterentwicklung dieses Gefriertrocknungsverfahrens unter Aufschäumen des Kaffee-Extrakts durch Einleiten eines Gases dar. Bei diesem Verfahren wird ein Extrakt, der einen Feststoffgehalt

κι von 32 bis 35% aufweisf, bis nahe an den Gefrierpunkt abgekühlt, durch Einleiten eines Gases aufgeschäumt, gefroren, zerkleinert und gefriergetrocknet, wobei der geschäumten Masse aus der Zerkieinerungsstufe anfallende feste gefrorene Teilchen zugegeben werden.

π Nachteilig an den bekannten Verfahren ist insbesondere die Tatsache, daß das Aufschäumen durch Einleiten eines Gases eine gesonderte zusätzliche Stufe darstellt, daß das Gefrieren einen beträchtlichen Zeitaufwand benötigt und das das kontinuierliche Einbringen des

2D zerkleinerten Schaums in eine Gefriertrocknungsvorrichtung bei einem kontinuierlichen großtechnischen Verfahren Schwierigkeiten macht und nur mittels einer Luftschleuse bewerkstelligt werden kann.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, das im

j> Betreff näher bezeichnete Verfahren wesentlich zu vereinfachen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der auf e'«ne Temperatur zwischen 5° C und dem Gefrierpunkt vorgekühlte Extrakt

a) mit Inertgas vermischt,

b) bis zur Eiskristallbildung weiter abgekühlt und

c) durch Aussetzen an einen verminderten Druck nicht über 500 μπι Hg gefroren und geschäumt

>> wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Gefrieren und Schäumen gleichzeitig in ein und derselben Vorrichtung, die auf vermindertem Druck gehalten

■to wird, durchgeführt. Es hat den weiteren Vorteil, daß die anschließende Kammer, nämlich die Gefriertrocknungskammer, ebenfalls auf vermindertem Druck gehalten wird, so daß die Überführung von der einen Kammer in die andere Kammer wesentlich leichter ist.

« Es war überraschend, daß durch die erfindungsgemä-Qen Maßnahmen in wesentlich einfacherer Weise ein ähnliches Produkt erhalten wird, wie es beim Schlagen des Extraktes unter gleichzeitigem Einleiten von Gas entsteht.

>i> Beim erfindungsgemäßen Verfahren können Extrakte verwendet werden, die Feststoffgehalte von mindestens 30 Gew.-% aufweisen. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Extraktkonzentrationen von 35 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 38 bis 42 Gew.-%

^r>> durchgeführt werden.

Beispiele für beim erfindungsgemäßen Verfahren sich inert verhaltende Gase sind Luft, Kohlendioxid, Stickstoff und Stickoxid.

Die zugesetzte Inertgasmenge ist vom Feststoffge-

wi halt des Extrakts abhängig. Bei einem Kaffee-Extrakt werden im allgemeinen 0,4 bis 0,8 Normalliter je kg Kaffeefeststoffe verwendet. Für Tee-Extrakle werden gewöhnlich 1,0 bis 1,5 Normalliter je kg Teefeststoffe verwendet.

h¹"' Nach dem Einleiten des Inertgases und vor dem Aussetzen an einen verminderten Druck wird der Extrakt vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von -4 bis -I2"C abgekühlt. Die tatsächlich

verwendete Temperatur richtet sich nach dem Feststoffgehalt des Extrakts, wobei die niedrigeren Temperaturen bei niedrigeren Konzentrationen bevorzugt werden und umgekehrt

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- ■-, gemäßen Verfahrens ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt.

Ein wäßriger Kaffee- oder Tee-Extrakt, der durch Perkolieren hergestellt und durch Verdampfen oder Gefrieren auf einen Feststoffgehalt von 38 bis 42% u> eingeengt women ist, wird in einen Vorratstank 1 eingeleitet Der Extrakt wird aus dem Tank durch eine Leitung 2 abgezogen und in einem Wäremaustauscher 3 auf eine Temperatur von etwa 0⁰C abgekühlt. Hierauf wird dem abgekühlten Extrakt in einem Mischer 4 ein r. Inertgas, wie z. B. Luft, zugemischt. Die zugemischte Menge wird vorzugsweise ro gewählt, wie es weiter oben näher beschrieben worden ist. In einen zweiten Wärmeaustauscher wird der Extrakt dann auf eine Temperatur von —4 bis — 12°C weiter abgekühlt, bis sich Eiskristalle im Extrakt gebildet haben. Schließlich gelangt der Extrakt durch eine Leitung 6 in eine Gefrierkammer 7, und zwar durch eine Flachdüse 8. In der Kammer 7 herrscht ein Druck von weniger als 500 μίτι und vorzugsweise 100 bis 200 μιη Hg. Dadurch :5 wird der Extrakt geschäumt und gleichzeitig gefroren. Der verminderte Druck innerhalb der Gefrierkammer wird durch Kondensatoren 9 aufrechterhalten. Die Kondensatoren werden mit einem Kühlmittel mit einer Temperatur von -30bis -50°Cgekühlt. <n

Der aus der Flachdüse 8 in Form eines Bands 10 austretende Extrakt schäumt und gefriert sofort nach dem Verlassen der Düse und fällt auf ein Förderband 11. Üblicherweise beträgt die Dicke der Schicht auf dem Förderband 2 bis 4 cm. Durch den niedrigen Druck in t> der Gefrierkammer 7 findet ein rasches Verdampfen von Wasser statt, was einen erheblichen Temperaturabfall zur Folge hat. Das Inertgas und die bereits vorhandenen Eiskristalle ermöglichen ein rasches und zuverlässiges Schäumen und Gefrieren. Die Geschwindigkeit des Förderbandes 11 wird so eingestellt, daß das Gut vollständig durchgefroren ist, wenn es einen Aufbrecher 12 erreicht. Die aufgebrochenen Bruchstükke werden in einer Mühle 13 gemahlen, die so eingestellt ist, daß Teilchen von 0,25 bis 2 mm Größe erhalten 4i werden. Das Material aus der Mühle wird dann durch eine Luftschleuse 14 in eine kontinuierlich arbeitende Gefriertrocknungskammer 15 eingeführt.

Innerhalb der Gefriertrocknungskammer 15 wird der gefrorene gemahlene Extrakt auf einem Ende eines κι Tisches 16 abgelegt. DerT'sch wird durch Vibratoren 17 mit geeigneter Amplitude und Frequenz in Virbrationen versetzt, um das Produkt zu fördern und umzuwälzen. Die Gefriertrocknungskammer 15 wird mit Hilfe der Kondensatoren 9 und von nicht dargestellten Pumpen v> auf einen Druck von beispielsweise 200 μιη Hg oder darunter gehalten. Die Pumpen dienen zum Absaugen von nicht-kondensierbaren Stoffen.

Die Vorrichtung zur Verminderung des Drucks ist üblicherweise dieselbe wie diejenige, die für die w> Gefrierkammer dient. Zwischen der Gefrierkammer 7 und der Gefrieflröcknüngskammer 15 ist eine Druckausgleichsleitung 18 vorgesehen. Da beide Vorrichtungen mit dem gleichen Druck arbeiten, kann die Luftschleuse 14 gegebenenfalls weggelassen werden. hi

Während der Förderung des Produkts entlang des Tisches 16 wird dem Produkt so Wärme zugeführt, daß das Wasser, das als F.is ""rliegt, vollständig sublimiert ist, wenn die Teilchen das Ende des Tisches erreicht haben. Das trockene Produkt wird durch eine Luftschleuse 19 ausgetragen und ist dann fertig zum Abpacken.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Hierbei sind die Teile auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Es wird ein wäßriger Extrakt von Röstkaffee, der etwa 18% Feststoffe enthält und durch Perkolieren hergestellt worden ist, auf einen Feststoffgehalt von 40% durch Gefrieren konzentriert Der konzentrierte Extrakt wird auf eine Temperatur von 0 bis 5°C in einem Wärmetauscher gekühlt. In den Extrakt wird dann Kohlendioxid unter Verwendung eines Mischers in einer Menge von 0,6 Litern je kg Feststoffgehalt im Extrakt eingeleitet.

Nach dem Einleiten des Gases wird der Extrakt weiter auf eine Temperatur zwischen —5 und — 10⁰C in einem geiiihrten Wärmetauscher gekühlt um die Bildung von Eiskristallen zu fördern. Der gekühlte Extrakt wird danach in eine Gefrierkamm.-r eingespeist, in der der Druck um etwa 150 μιη Hg gehalten wird. Der Extrakt wird durch eine flache Düse mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 kg je min auf ein sich bewege.-.des Förderband verteilt.

Unmittelbar beim Verlassen der Düse expandiert der Extrakt unter der Einwirkung des niedrigen Drucks. Das Endvolumen wird erreicht, nachdem der Extrakt etwa 0,5 m gefördert ist. Wenn der Extrakt das Ende des Förderbandes erreicht, was nach etwa 3 min der Fall ist, ist der Extrakt zu einer harten festen Masse gefroren. Er wird dann auf eine Durchschnittsteilchengröße zwischen 0,25 und 2 mm gemahlen.

Die gefrorenen Teilchen werden auf das Tablett eines kontinuierlichen Gefriertrockners gebracht, der unterhalb der Gefrierkammer angeordnet ist, worin das Produkt innerhalb von 5 min getrocknet wird. Das getrocknete Produkt ähnelt gemahlenem Röstkaffee und hat eine Dichte von 0,25 g/ccm.

Wenn kein kontinuierlicher Gefriertrockner verfügbar ist, kann das gefrorene zerkleinerte Produkt aus der Gefrierkammer durch eine Luftschleuse entnommen werden, um es in einer isolierten Vorrichtung zu trocknen.

Beispiel 2

Das Grundverfahren gemäß Beispiel 1 wird mit einem Kaffee-Extrakt wiederholt, der 45% Feststoffe enthält und durch Eindampfen konzentriert worden ist. In diesem Fall wird jedoch nach Zugabe von Gas (Stickstoff) der Extrakt auf eine Temperatur zwischen -4 und -7⁰C gekühlt. Eer wird danach in die Düse mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,3 kg je min eingespeist. Die Verweilzeit in der Gefrierkammer beträgt etwa 6 min und das Produkt wird in einem kontinuierlichen Gefriertrockner getrocknet

Das getrocknete Material zeigt kein Anzeichen des Ansengens oder Schmelzens ur,d läßt sich leicht mit Wasser zu einem Kaffeegetränk mit hervorragendem Geschmack rekonstituieren.

Beispiel 3

Ein wäßriger Extrakt von schwarzem Tee, der etwa 2,5% Feststoffe enthält, wird durch Perkolieren hergestellt und anschließend auf einen Feststoffgehalt von 40% eingeengt. Der konzentrierte Extrakt wird auf

5"C gekühlt, und es wird Stickoxid in einer Menge von —4°C in einem gerührten Wärmetauscher gekühlt und 1,25 I je kg Extraktfeststoffe zugegeben. Das Gas wird gemäß Beispiel I gefroren und getrocknet,
homogen unter Verwendung eines Mischers im Extrakt Das getrocknete Produkt, das eine Dichte von etwa verteilt. O,IOg/ccm hat. zeigt kein Zeichen von Schmelzen oder Der mit Gas versetzte konzentrierte Extrakt wird . Ansengen und wird mit Wasser zu einem hervorragenanschließend auf eine Temperatur zwischen 0 und den Teegetränk rekonstituiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von gefriergetrockneten Kaffee- oder Tee-Extrakten, bei welchen ein vorkonzentrierter Extrakt mit wenigstens 30 Gew.-% Feststoffgehalt bis nahe an den Gefrierpunkt der Lösung vorgekühlt, geschäumt, gefroren, gemahlen und schließlich gefriergetrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der auf eine Temperatur zwischen 5° C und dem Gefrierpunkt vorgekühlte Extrakt