DE2549440C3 - Verfahren zur Herstellung eines schnellöslichen Extrakts aus Kaffee, Zichorie o.a. Kaffee-Ersatzprodukten, schwarzem Tee o.a. Tee - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schnellöslichen Extrak's aus Kaffee, Zichorie oder anderen Kaffee-Ersatzprodukten, schwarzem Tee oder anderem Tee.

Solche schnellösüche Extrakte besitzen im allgemeinen die Form eines trockenen Pulvers, wenn sie durch SprühtrO' knung hergestellt ,werden. Zur Erzielung größerer Teilchen ist es auch üblich, solche Pulver zu agglomerieren. Größere Teilchen werden auch erhalten, wenn man die Trockm-ng durch Lyophilisation durchführt.

Des weiteren ist es beispielsweise bei Instantkaffee bekannt, diesen in Form von gepufften Kugeln herzustellen. Der Vorteil von solchen gepufften Produkten liegt in einer besonders guten Löslichkeit. Ein Verfahren zur Herstellung von gepufften Instantkaffeekugeln ist beispielsweise aus der DE-OS 2035 071 bekannt. Dieses Verfahren ist aber ziemlich umständlich, da es insgesamt 5 Stufen umfaßt.

Demgegenüber lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines schnelllöslichen Extrakts aus Kaffee, Zichorie oder anderen Kaffee-Ersatzprodukten, schwarzem Tee oder anderem Tee zu schaffen, welches in der Durchführung wesentlich einfacher ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein entsprechender Extrakt, der einen Wassergehalt bis zu 10^rf aufweist, bei einer Temperatur von M) bis 125° C aus einem Raum mit einem Druck von 1 bis 10 Bar durch eine Düse, die einen Durchmesser von mindestens 0.25 mm aufweist, in einen Raum mit einem Druck von il.Ol bis 0.3 Bar cxtrudiert und das Extrudat in Stücke zerschnitten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert ein Produkt, das die Form von Körnern aufweist, die in Wasser augenblicklich löslich sind und die eine poröse und kontinuierliche Struktur, eine Oberfläche ohne Rauheit und eine Masse pro Volumen zwischen 50 und 300 g/l besitzen, Die erfindufigsgemäß hergestellten Produkte sind nicht nur in heißem Wasser praktisch augenblicklich löslich, sondern auch in kaltem Wasser,

Die Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung erfihdurtgsgemäß hergestellte Produkte,

Fig. 1 zeigt eine I2,8fach vergrößerte schematische Ansicht eines geschnittenen erfindungsgemäß hergestellten Korns mit einem Durchmesser von 6 mm. Fig. 2 zeigt eine Darstellung von erfindungsgemäß hergestellten Körnern in Ansicht.
^r> Die erfindungsgemäß hergestellten Körner besitzen eine poröse und blasige Innenstruktur 1, wie sie in der Zeichnung (Fig. 1) dargestellt ist. Diese Struktur ist verhältnismäßig regelmäßig und kann mit der Struktur eines Schwamms verglichen werden. Die

in mittleren Abmessungen der Blasen 2 können je nach den Herstellungsbedingungen zwischen weiten Grenzen schwanken. Sie liegen beispielsweise zwischen einigen V₁₀₀ mm und 1 mm. Wegen ihrer insgesamt homogenen Struktur und wegen des Fehlens größerer

ΐί Diskontinuitäten, mit Ausnahme gelegentlicher Diskontinuitäten, unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Körner grundlegend von Körnern, crie durch Agglomeration von feineren Teilchen erhalten werden

X> Das außcic Ausgehen der Kürner unterscheidet sich von ihrem inneren Aussehen. Sie besitzen eine Oberfläche 3, die fast ausnahmslos verhältnismäßig glatt ist und keine Rauheit aufweist. Die Löcherigkeit, die ihre Ursache in den nach außen mündenden BIa-

2^r> sen hat, ist weitgehend gemildert. Anders ausgedrückt, die Körner besitzen eine feine poröse Haut von sehr geringer Dicke.

Kurz gesagt, das Aussehen dieser Körner erinnert erstaunlich an dasjenige von Bimsstein.

ίο Die geringe Masse pro Volumen der Körner, ist eine direkte Folge der porösen und blasigen Struktur und kann durch entsprechende Auswahl der Herstellungsbedingungen festgelegt werden.

Die Abmessungen und Formen der Körner können

j-> ebenfalls durch eine entsprechende Auswahl der Herstellungsbedingungen festgelegt werden. In der Praxis liegen die ohne größere Schwierigkeiten realisierbaren Mindestabmessungen in der G.oßenordnung von 1 bis 1,5 mm, d. h., daß die Körner von einem Sieb

■ίο der Maschenweite 1 mm zurückgehalten werden. Vorzugsweise werden Körper mit Abmessungen zwischen 2,5 und 15 mm hergestellt.

Die Körner, die unter Verwendung einer einzigen Düse (oder mel· crer identischer Düsen oder einer

4^r» Mehfachdüse mit identischen öffnungen) und durch regelmäßiges Zerschneiden des Extrudats hergestellt worden sind, besitzen alle nahezu die gleichen Formen und Abmessungen, wobei weder ein Überkorn noch ein Unterkorn vorliegt. Einige Formen sind zur Erläu-

V) terung in Fig. 2 gezeigt. Wenn dagegen gleichzeitig mehrere verschiedene Düsen verwendet werden oder wenn eine unregelmäßige Schneidefolge zur Verwendung gelangt, dann ist es leicht, ein Endprodukt herzustellen, das aus Körnern mit verschiedenen Formen

Vi und Abmessungen besteht. Dieses Resultat kann auch dadurch erzielt werden, daß man das Produkt einer ersten Herstellung mit dem Produkt einer weiteren Herstellung mischt.

Im allgemeinen sind die Körner verhältnismäßig hart und widerstehen sehr gut einem Zerdrücken. Beispielsweise besitzt ein ganzes Korn aus einem löslichen Kaffee-Extrakt in Form einer Kugel mit einem Durchmesser von 6 mm, eine Druckfestigkeit in der Größenordnung von 2,5 bis 7,5 Newtons. Im Verbs gleich ist der aus Körnern bestehende lösliche Kaffee insgesamt weniger zerbrechlich als ein lyöphilisiertes oder agglomeriertes Kaffeepulver mit der gleichen scheinbaren Dichte,

Die erfindungsgemäß hergestellten Körner, deren Wassergehalt bis zu 6% ihres Gewichts an Trockenfeststoffen gehen kann, besitzen ein sehr großes Absorptionsvermögen. Sie können bis zu 20% ihres Gewichts an Fett, Aromastoffen, Färbemitteln usw. festhalten. In der Praxis wird jedoch ein Gehalt an Fetten von 5% nicht überschritten, um die Bildung von Fettkügdchen im angemachten Getränk zu verhindern. Trotz dieser Absorptionskapazität sind diese Körner nur wenig hygroskopisch, so daß sie mehrere Tage an der atmosphärischen Feuchtigkeit aufbewahrt werden können, ohne klebrig zu werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung dieser Körner wird ein Extrakt in Pulverform oder in Pastenform in einen Behälter extrudiert, in welchem ein unteratmosphärischer Druck herrscht.

Der gemäß derErfindung verwendete Extrakt muß extrudiert werden können, d. h., daß er thermoplastisch sein oder einen hohen Gehalt an thermoplastischen Bestandteilen enihaiten soü. Der Begriff der Thermoplastizität, der ein Erweichen untti dem Einfluß von Wärme und gegebenenfalls Druck und ein Hartwerden beim Abkühlen umfaßt, ist im Falle einer Paste ohne weiteres zu verstehen. Im Falle eines Pulvers bedeutet dieser Begriff, daß die Teilchen, die das Pulver ausmachen, unter dem Einfluß von Wärme und gegebenenfalls Druck miteinander verschmelzen, um eine mehr oder weniger formbare weiche Masse zu bilden.

Der Wassergehalt des Extrakts (der die Form eines Pulvers oder einer Paste aufweist) ist ein wichtiger Faktor, aber keinesfalls kritisch, da man innerhalb eines Bereichs bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf Trockenfeststoffe variieren kann. Er besitzt einen direkten Einfluß auf die Eigenschaften des fertigen Produkts, und man kann zur Erzielung eines bestimmten Fertigprodukts den Wassergehalt des Ausgangsextrakts entsprechend modifizieren.

Die Temperatur des Extrakts im Extruder ist natürlich ein wesentlicher Faktor des erfindungsgemäßen Verfahrens, da sie die Plastizität des Extrakts und damit die Extrudierbarkeit durch die Extrusionsdüsen bestimmt. Sie soll zur Erreichung dieser Plastizität ausreichen (60° C), jedoch soll sie keine Verschlechterung des behandelten Extrakts nach sich ziehen (125° C). Es kann zweckmäßig sein, Vorkehrungen zu treffen, um zu verhindern, daß die Temperatur in der Gegend der Düsen den oberen Grenzwert überschreitet. Die Druckkra/te, die zwischen 1 und H) Bar liegen, können nämlich eine Temperaturerhöhung /ur Folge haben.

Der Durchmesser der Düse, die den Druck im Extruder mitbestimmt, kann im Hinblick auf die Abmessungen, die das fertige Produkt haben soll, ziemlich frei gewählt werden. Die Extrusion ist jedoch in der Praxis schwierig durchzuführen, wenn die öffnungen Abmessungen unterhalb 0,25 mm aufweisen. Düsendurchmesser in der Größenordnung von 0,5 bis 5 mm sind die optimalen Werte für die Erstellung von Kaffee-Extraktkörnern aus Pulverextrakten mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 6%, Die Düsenform ist ohne größen Einfluß. Durch die Verwendung von kurzen oder langen Düsen, konischen Düsen oder zweiteiligen Düsen (ein Teil eng, ein Teil Weiter) werden keine wesentlich besseren Resultate erhalten, als Wenn die üblichen zyfindrischen Düsen verwendet weiden. Um dem fertigen Produkt eine bestimmte Form zu erteilen, kann man Düsen mit einem nichtkreisförmigen Querschnitt verwenden, beispielsweise mit einem viereckigen, ovalen oder dreilappigen Querschnitt. Um die Oberflächenbeschaffenheit des extrudierten Produkte und damit der erhaltenen Kor's ner zu beeinflussen, ist es auch möglich, gekühlte Düsen oder solche Düsen, deren äußerer Teil gekühlt wird, zu verwenden.

Der unteratmosphärische Druck oder das Volumen im Behälter im Anschluß an die Düsen ist dagegen lu ein sehr bestimmendes Element. Das Vakuum am Ausgang der Düsen hat einesteils eine zumindest teilweise rasche Entfernung des Wassers in Form von Dampf und der zu Beginn im Extrakt enthaltenen Gase und anderenteils gleichzeitig eine scharfe Abn Senkung der Temperatur zur Folge, wodurch dem extrudierten Produkt die gewünschte Textur und Härte erteilt wird. In der Praxis liegt aufgrund von Überlegungen hinsichtlich der Technologie und der Kosten der unteratmosphärische Druck . der Größenordnung von 0,01 bib 0,3 Bar.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Ausgangsextrakt in Pulverform oder in Pastenform durch eine geeignete Zuführeinrichtung unter atmosphärischem Druck, unter Uber- 2% druck oder unter Vakuum und nötigenfalls unter einem inerten Gas in einen Extruder eingeführt, dessen Körper eine Temperatur zwischen 60 und 100° C aufweist. Dieser Extrakt wird dann mi; Hilfe einer entsprechenden Einrichtung, wie z. B. einem Kolben jo (diskontinuierliches Verfahren) mit fester oder variabler Steigung und mit gegebenenfalls einer Erhitzungseinrichtung, zu der oder zu den Extrusionsdüsen bewegt, wobei er allmählich unter dem Einfluß der Wärme und des Drucks weich wird. Der heiße Extrakt j5 geht dann durch die auf eine Temperatur zwischen 70 und W⁰ C gehaltenen Extrusionsdüsen hindurch und erreicht dann den Behälter, in dem Vakuum herrscht. Dieser Behälter kann auch als »Expansionskammer« bezeichnet werden. Unter dem Einfluß der se '.arfen Druckabnahme wird ein Teil des Wassers (bis zu 50%) und der Gase, die im Extrakt enthalten sind, herausgesaugt, währenddessen die Temperatur des Extrakte um einige 10° fällt. Dabei wird ein expandiertes Produkt in Form eines verhältnismäßig harten und porösen Strangs erhalten.

Gemäß einer ersten Variante wird zunächst dieser Strang expandieren gelassen und dann beispielsweise mit Hilfe eines rotierenden Messers regelmäßig zerschnitten. Die erhaltenen Körner, die gleichmäßige in Abmessungen aufweisen, erinnern an Stäbchen oder an Scheibchen.

O<-,räß einer zweiten und bevorzugten Variante wird der Strang vor der Expansion zerschnitten, d. h. sehr nahe an den Fritrusionsdüsen und ui.ter Vakuum. ;=, Die erhaltenen Stäbchen werden dann aufgebläh*. wobei die Körner in Form von Kugeln oder Ovoiden ähnlicher Abmessungen erhalten werden.

Gemäß einer Ci itten Variante werden die Stäbchen, die durch Zerschneiden des Stranges kurz nach dem Ausgang aus den Düsen erhalten werden, in einzelnen Formen aufgefangen, worin sie, während sie sich ausdehnen, die Gestalt dieser Form annehmen, beispielsweise die Form einer Kaffeebohne.

Gemäß der Erfindung kann als Extrakt ein Pulver verwendet werden, das durch Atomisierung, Lyophilisierung oder ein anderes Trocknungsverfahren erhalten worden ist, wobei die Körnföfm von untergeordneter Wichtigkeit ist. Nötigenfalls wird der

Wassergehalt dieses Pulvers auf 2 bis 6% eingestellt.

Die nach dem Zerschneiden erhaltenen Körner fallen auf den Boden der Expansionskannc und können nach beendeter Expansion mit Hilfe einer Schleuse aus der Expansionskammer befördert werden.

Die Körner besitzen im allgemeinen eine Masse pro Volumen zwischen 100 und 200 g/l bei Kaffee und Kaffee/Zichorie-Gemischen und zwischen 80 und 150 g/I bei schwarzem Tee. Je nachdem, ob das Ausgangspulver ein entaromatisiertes oder ein normales Pulver war, können die erhaltenen Körner aromatisiert oder kann ihr Aroma verstärkt werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise auf die Körner aus einem Kaffee-Extrakt eine Dispersion von Kaffeearomasubstanzen in einem Kaffeeöl aufgespritzt werden. Es ist auch möglich, das Vakuum in der Expansionskammer, in welcher sich die Körner befinden, mit Hilfe einer Atmosphäre, die mit Kaffeearomasubstanzen beladen ist, insbesondere mit einer Hohlendioxidatmospbäre, aufzufüllen.

Wie bereits oben erwähnt, gestattet es die Anwendung von Vakuum, den Ausgangsextrakt zu texturieren, ohne daß dieser auf eine hohe Temperatur gebracht werden muß. Deshalb werden die empfindlichen Substanzen dieses Extrakts, insbesondere die Aromasubstanzen, weitgehend geschützt. Aus diesem Grunde besitzen die erhaltenen Körner Geschmacksund Geruchsqualitäten, die mit denjenigen des nichtextrudierten Ausgangsextrakts verglichen werden können. Darüber hinaus sind sie aufgrund ihrer porösen Struktur dazu fähig, größere Mengen verschiedenster Stoffe aufzunehmen, wie z. B. Fette, Aromastoffe usw. Es ist deshalb gewünschtenfalls möglich, auf diese Körner Aromasubstanzen, die mit einem geeigneten Träger verdünnt sind, aufzuspritzen. Es ist außerdem auch möglich, sie nachzubehandeln. beispielsweise nachzutrocknen.

Beispiele
Verwendete Teile:
1 Beschickungstrichter BUSS RT 46 mit einem

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1 Extruder BUSS ASV 46 mit einem theoretischen Durchsatz von 20 kg/Std„ einem durch Wasserdampf erhitzbaren Körper, einer Schnecke fester Steigung von 42 mm Durchmesser und 21 cm Länge und mit einem Druckwert von 1.

1 Expansionskammer mit einem Fassungsvermögen von 80 Ltr., die mit einer Flüssigkeitsringpumpe SIHI ausgerüstet ist.

1 Kühler.

1 Rotationsmesser.

1 kühlbarer Vibrierboden.

1 Austrittsschleuse.

Die nachfolgenden Beispiele sind mit Hilfe dieser Teile erarbeitet worden.

Beispiel 1

Mit Hilfe der oben beschriebenen Teile, wobei der Extruder mit vier zylindrischen Extrusionsdüsen von 2,9 mm Durchmesser ausgerüstet ist, werden 10 kg eines lyophilisierten Instantkaffeepulvers mit einem Wassergehalt von 2,5% extrudiert.

Die Arbeitsparameter sind wie folgt
Temperatur des Körpers des Extruders: 95° C
Geschwindigkeit der Extrusionsschnecke: 80 U/min Geschwindigkeit des Rotationsmessers: 240 U/min Druck in der Expansioaskammer: 80 Millibar

Die Körner werden auf einem Vibrationsboden gesammelt, der vor dem Inbetriebsetzen mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird.

Auf diese Weise werden etwa 9j8 kg Kaffee-Ex-■> traktkörner erhalten, die die Große einer kleinen Erbse, eine angenehme braune Farbe und eine Masse pro Volumen von 160 g/l aufweisen. Diese Körner sind in kaltem Wasser praktisch augenblicklich löslich. Durch Auflösen dieser Körner in heißem Wasser in id einer Menge von etwa 15 g/l wird ein Instantkaffee erhalten, der gemäß der Auskunft von Geschmacksprüfern im Vergleich zu einem mit Hilfe des Ausgangsextraks zubereiteten Kaffees nichts von seinen Geschmacksqualitäten eingebüßt hat.
π

Beispiel 2

Mit Hilfe der oben beschriebenen Teile, wobei der Extruder mit einer Düse mit vier zylindrischen öffnungen von 3,5 mm Durchmesser ausgerüstet ist,

2n werden 10 kg atomisiertes Instantkaffeepulver mit einem Wassergehalt von 2,5% extrudiert.
Die Arbeitsparameter sind wie folgt:
Temperatur des Körpers des Extruders: 100° C
Geschwindigkeit der Extrusionsschnecke: 60 U/min

2i Geschwindigkeit des Rotationsmessers: 370 U/min Druck in der Expansionskammer: 40 Millibar

Die Körner werden auf einem Vibrationsboden mit Raumtemperatur gesammelt.

Auf diese Weise werden etwa 9,8 kg Kaffee-Extraktionskörner mit brauner Farbe, der Größe kleiner Erbsen und einer Masse pro Volumen von 160 g/l erhalten. Diese Körner sind in kaltem Wasser praktisch augenblicklich löslich. Durch Auflösen dieser Körner in heißem Wasser in einer Menge von etwa 15 g/l wird

3"5 ein Instantkaffee erhalten, der gemäß der Auskunft von Geschmacksprüfern im Vergleich zu einem aus dem Ausgangsextrakt zubereiteten Kaffee nichts von seinen Geschmacksqualitäten eingebüßt hat.

Beispiel 3

Mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Teile, wo-

zylindrischen Öffnungen von 3 mm Durchmesser ausgerüstet ist, werden 10 kg eines atomisierten Instantkaffeepulvers mit einem Wassergehalt von 2,7% extrudiert.

Die Arbeitsparameter sind wie folgt:
Temperatur des Körpers des Extruders: 100° C
Geschwindigkeit der Extrusionsschnecke: 80 U/min

Geschwindigkeit des Rotationsmessers: 250 I I/min Druck in der Expansionskammer: 45 Millibar

Die Körner werden auf einem Vibrationsboden mit Raumtemperatur gesammelt.

Auf diese Weise werden etwa 9,8 kg Kaffee-Extraktkörner mit einer braunen Farbe, der Größe kleiner Erbsen und einer Masse pro Volumen von 160 g/I erhalten. Diese Körner werden durch Einverleibung von 0,5 Gew.- % einer Emulsion aromatisiert, die 1 Teil eines Kondensats von flüchtigen Kaffeearomasubstanzen und 2 Teile eines aus Kaffeeöl bestehenden Trägers enthält. Abschließend werden die aromatisierten Körner unter einer inerten Atmosphäre im Inneren von geschlossenen Behältern konditioniert. Beim öffnen dieser Behälter zeigen die Körner einen angenehmen Geruch nach frisch gerostetem Kaffee. Durch Auflösen dieser Körner in heißem Wasser in einer Menge von etwa 15 g/I wird ein Instantkaffee erhalten, dessen Qualität von Geschmacksprüfern

hoch eingestuft wird.

Beispiel 4

Mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Teile, wobei der Extruder eine Düse mit sechs zylindrischen Öffnungen von 2,8 mm Durchmesser aufweist, werden 10 kg eines alomisierten Instanttcepulvers mit el· nein Wassergehalt Von 3% cxtfüdiert.

Die Arbeiisparameter sind wie folgt:
Temperatur des Körpers des Extruders: 105" C
Geschwindigkeit der Extrusionsschncckei 40 Ü/min Geschwindigkeit des Rotatiohsmessefs: 55t) U/min Druck in der Expansionskammer: 40 Millibar

Die Körner werden auf einem Vibrationsboden mit Raumtemperatur gesammelt.

Auf diese Weise werden etwa 9,8 kg Tee-Extraklkörner mit der Größe kleiner Erbsen, einer ausgesprochen braunen farbe und einer Masse pro volumen von 92 g/l erhalten. Diese Körner sind in kaltem Wasser praktisch augenblicklich löslich. Durch Auflösen dieser Körner in heißem Wasser in einer Menge von etwa 3,5 g/i wird ein Instanttec erhalten, der gemäß der Auskunft von Geschmacksprüfern im Vergleich zu einem aus dem Ausgangsextrakt zubereiteten Tee nichts von seinen Geschmacksqualilaten eingebüßt hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines schneilöslichen Extrakts aus Kaffeezichorie oder anderen Kaffe-Ersatzprodukten, schwarzem Tee oder anderem Tee,dadurch gekennzeichnet, daß ein entsprechender Extrakt, der einen Wassergehalt bis zu 10% aufweist, bei einer Temperatur von 60 bis 125° C aus einem Raum mit einem Druck von 1 bis 10 Bar durch eine Düse, die einen Durchmesser von mindestens 0,25 mm aufweist, in einen Raum mit einem Druck von 0,01 bis 0,3 Barextrudiert und das Extrudat in Stücke zerschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat vor der Expansion zerschnitten wird.