DE2910667A1

DE2910667A1 - Verfahren zur herstellung von loeslichem kaffee unter verwendung eines mehrstufen-gegenstrom-aufschlaemmungs-extraktions-systems

Info

Publication number: DE2910667A1
Application number: DE19792910667
Authority: DE
Inventors: Gerald Stewart Hurlow; Mitchell Glen Morrison
Original assignee: GEN FOODS Ltd; General Foods Ltd
Current assignee: GEN FOODS Ltd; Mondelez UK Ltd
Priority date: 1978-04-04
Filing date: 1979-03-19
Publication date: 1979-10-18
Also published as: GB2018560A; GB2018560B; AU4520379A; AU527768B2; CA1093375A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DIPL-l/.S.

H. AlNKELDEY

DR-ING.

O η -1 r> η η ^W" STOCKMAIR

C 9 J U 0 0 7 DR-INa-AeE₁CALTTC*

K. SCHUMANN

_β DR RER NAT. · DIPL-PHVS

F». H. JAKOB

dpi-»*»

G. BEZQLD

ORRERNAT.-OCFL-CHBW

8 MÜNCHEN

MAXlMtUlANSTRASSE

P 13 650

Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee unter Verwendung eines Mehr stuf en-Gegenstrom-Auf schlänmungs·· Extraktions-Systems

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee; sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee durch. Extrahieren von geröstetem und gemahlenem Kaffee in ehem Mehrstufen-Gegenstrom-Aufschläinmungs-Extraktions-System zur Herstellung eines Extrakts mit einer Konzentration von 10 bis 30 % löslichen Kaffeefeststoffen in Ausbeuten von mehr als 40 %»

Es sind bereits zahlreiche Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee entwickelt und in der technischen und Patentliteratur beschrieben worden. Bei vielen dieser Verfahren wird eine Reihe Perkolatoren verwendet und man erhält einen Kaffeextrakt, in—dem man ein Beschickungswasser durch die mit Kaffee gefüllten Perkolator-Säulen

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laufen läßt, wobei das Beschickungswasser im allgemeinen zuerst in die Säule eingeführt wird, die mit am stärksten ausgelaugtem Kaffee gefüllt ist. Es sind auch bereits Abänderungen dieses Grundverfahrens beschrieben worden zur Erzielung von Verbesserungen in Bezug auf die Ausbeute, ohne daß dies übermäßig stark auf Kosten des Geschmacks und Aromas geht. Mit den konventionellen Perkoliersystemen ist es jedoch in der Regel nicht möglich, die Röstungsausbeute, die theoretisch bis zu 60 bis 65 % des gerösteten und gemahlenen Kaffee-Beschickungsmaterials betragen können, insgesamt zu optimieren. *»

Aufschlämmungs-Extraktions- und Gegenstroia-Extraktions-Systeme sind auch bereits vorgeschlagen worden zur Maximierung der Ausbeuten, die aus geröstetem und gemahlenem Kaffee erhalten werden können, sowie zur Rückgewinnung von Kaffeefeststoffen aus Materialien, die manchmal als Nebenprodukte bei der Herstellung von löslichem Kaffee angesehen werden. So ist in der US-Patentschrift 3 529 968 ein Verfahren zur Gegenstrom-Auf schlämmungs- Extra-ktion von Kaffee-Ausspülungskuchen unä .Kaffeefeinteilen beschrieben· Darin ist ein Gesamtverfahren für die Herstellung eines Instant-Kaffeeprodukts und außerdem ein Abschnitt des Verfahrens als 2-Stufen-Gegenstrom-Äufschlämmungs-Extraktions-Arbeitsgang beschrieben, in den Ausspülungskuchen und Kaffeefeinteile vewendet werden müssen. Dieser Abschnitt des bekannten Verfahrens bedingt die Anwendung einer Verdampfungs stufe nach der Extraktion der Aufschlämmung in einer HydroIysestufe. Obgleich in dieser

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Patentschrift angegeben ist, daß bei Durchführung des bekannten Verfahrens Ausbeuten von mehr als 35 % möglich sind, scheint es, daß sowohl der frische Extrakt als auch der Hydrolyseextrakt ziemlich verdünnte Extrakte darstellen, so daß eine weitere Konzentrierungsstufe erforderlich ist, um einen Extrakt mit einer konventionellen Extraktkonzentration, daß heißt von etwa 20 bis 30 %, zu erzielen.

In der US-Patentschrift 3 361 572 ist ebenfalls ein Gegenstrom-Extraktionsverfahren zur Gewinnung, eines löslichen Kaffeextraktes aus gerostetem und gemahlenem Kaffee beschrieben· Darin ist angegeben, daß es sich bei dem Verfahren um ein kontinuierliches 4-Sfcufen-Verfahren handelt, das höhere Ausbauten ergeben kann, als sie bei einer diskontinuierlichen Arbeitsweise erzielbar sind. Wie bei dem weiter oben. l>e-. schriebenen bekannten Verfahren entsteht aber auch bei diesem bekannten Verfahren ein Extrakt, der ziemlich verdünnt ist, daß heißt, der eine niedrige Feststoff konzentration aufweist. Darüber hinaus findet sich in keinem der bekannten Verfahren ein Hinweis darauf, daß es erwünscht ist, einen Teil des Extraktes im Kreislauf zurückzuführen oder die Teilchengröße des Beschickungsmaterials, das in das Aufschlämmungs-Extraktitms-System eingeführt wird, zu regeln· ι

Es wurde nun ein Verfahren zum Extrahieren von Kaffeefeststoffen in ein Lösungsmittel, in der Regel Wasser, gefunden, bei dem ein Extrakt mit einer normalen Konzentration von 10 bis 30 % in einem Mehrstufen- Gegen-

strom-Auf schlämmungs- Extraktions-System erhalten werden kann· Die Flüssigkeits-und Feststoff ströme bewegen sich in Gegenstrom von einer Stufe, die aus Gleichgewichts-Mischungs- und-Äbtrennungsschritten bestehen, zur nächsten Stufe, Die Feststoffe bewegen sich von dem Beschickungsende durch die Stufen, in denen das gelöste Material entfernt wird, bis sie in der Stufe, in die frisches Lösungsmittel eingeführt wird, erschöpfend ausgelaugt sind. Das frische Lösungsmittel bewegt sich zu den frischen Feststoffen und wird dabei zunehmend mehr mit gelöstem Material beladen.. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Kaffeextrakte mit einer Konzentration von 10 bis 30 % in kommerziellen Ausbeuten.hergestellt werden unter Verwendung eines Mehrstufen- Gegenstrom-Extraktions-Systems. Es wurde gefunden, daß ein Extrakt mit einer hohen Konzentration erhalten werden kann durch Zugabe eines Rezyklisierungsstroms in einer oder in allen Stufen. Dadurch ist es möglich, während der Behandlung ein niedriges Wasser/— Kaffee-Verhältnis anzuwenden. Erfindungsgemäß ist es möglich, einen Kaffeextrakt in normalen Konzentrationen, jedoch in höheren Ausbeuten als bei Verwendung der bisher angewendeten Perkoliersysterne herzustellen, ohne daß dies auf Kosten der Geschmacks- bzw. Aromaqualität geht.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Mehrstufen-Extraktions zug angewendet. In der Regel beträgt die Anzahl der Stufen mindestens 3 und höchstens 6, wobei mindestens eine der Stufen als Hochtemperatur-Hydrolyse^ stufe betrieben wird. Wie weiter oben angegeben, ist es

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möglich, durch Rezyklisierung des Extraktstromes in eine oder in alle Stufen innerhalb des Systems konventionelle Konzentrationen, jedoch in höheren Ausbeuten^zu erzielen. Bei den Mehrstufen-Extraktor-Modellen erfolgt die Rezyklisierung in der Regel um die erste Stufe herum, es ist aber auch eine Rezyklisierung um andere Stufen herum möglich. Die Rezyklisierung ermöglicht die Anwendung eines niedrigen Wasser/Kaffee-Verhältnisses und trägt damit zum Aus*- gleich des Austrocknungseffektes des der ersten Stufe zugeführten trockenen Kaffee-Beschickungsmaterials bei. Durch Zugabe des Rezyklisierungsstromes zu anderen Extrakt strömen kann gewimschtenfalls die Endkonzentration des Extrakts erhöht werden. Die Mischeinheiten für die Extraktionsstufen stellen einfache, gut gerührte Behälter von Atmosphärendruck dar. Bei dem Mischer in der Hydrolysestufe handelt es sich van einen gerührten Druckbehälter, der bei Temperaturen von bis zu 2O5°C (400⁰F) und Drucken von 17,6 bar (250 psia) gehalten werden kann. Bei den Abscheidern handelt es sich um Festkörper-Schalen-Dekantier-Vorrichtungen. Nach dem erfindungsgemäßen Mehrstufen-Extraktions-Verfahren können Extrakte mit einer Konzentration von IO bis 30 % in Röstausbeuten von mehr als 40 J₀ erhalten werden. Wenn vier oder mehr Stufen in den Extraktionszügen verwendet werden, können zwei der Stufen unter Verwendung von gerührten Druckbehältern betrieben werden, die bei Temperaturen von bis 2O5°G (400°F) und Drucken bis zu 17,6 bar (250 psia) gehalten werden. In einem 5-Stufen-Extraktionszug sind

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beispielsweise die Autoklaven zweckmäßig in der vierten und in der zweiten Stufe angeordnet, wobei die Betriebstemperatur der vierten Stufe höher ist als diejenige der zweiten Stufe.

Das erf indungs gemäße Verfahren ist charakterisiert durch eine Extraktion bei Atmosphärentemperatur und eine Hydrolyse mit niedriger Verweildauer einer Temperatur oberhalb der Atmosphärentemperatur. Die Folge davon ist, daß die nachteiligen Einflüsse der hohen Temperatur und langen. Behandlungszeiten, welche die Qualität des Produktes beeinträchtigen, minimal gehalten werden· Darüber hinaus ist das Verfahren flexibel in Bezug auf die Beschickungsmaterialien, in Bezug auf die Optimierung der Behandlungsbedingungen, insbesondere in Bezug auf die Solubilisierungsbedingungen innerhalb der Stufen, und in Bezug auf die Durchführung des Verfahrens durch ein Ausgleichs-Verfahren zwischen den Stufen beim Start, bei der Unterbrechung und bei der Umgehung*

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt darin, daß gerösteter und gemahlener Kaffee mittels eines Mehrstuf en-Gegen strom-Aufschlämmungs-Extraktions-Systems ' extrahiert werden kann unter Bildung eines Kaffeextrakts mit einer Konzentration von 10 bis 30 X in Ausbeuten von mehr als 40 %. Der geröstete und gemahlene Kaffee wird vorzugsweise fein gemahlen und die Feinteile aus konventionellen Sieb-Arbeitsgängen und der Presskuchen, aus dem das Öl ausgepresst und abgetrennt worden ist, können leicht als Beschickungsmaterial in der Gegen-

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strom-Auf schlämmung s-Extraktion eingesetzt werden. Der eingeengte Extrakt kann unter Anwendung konventioneller Verfahren getrocknet werden zur Herstellung eines trockenen, löslichen Kaffeegetränke.produkts mit den gewünschten Geschmacks - und Aromabestandteilen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 das generelle Verfahren zur Durchführung der kontinuierlichen Mehrstuf en-Gegenstrom-Auf schlämmungs-Extraktion bei einem typischen 3-Stufen-Verfahren in schetnatischer Darstellung;

Fig. 2 ein detailliertes Fließdiagramm des 3-Stufen-Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt eine Reihe von getrennten, jedoch miteinander verbundenen Stufen bzw. Schritten, die wie folgt zusammengefaßt werden können:

In einer ersten Stufe werden die Kaffee-Beschickungsfeststoffe mit dem Extrakt aus der zweiten Stufe und möglicherweise mit einem Teil des rezyklisierten Extrakts aus der ersten Stufe in einem Gleichstrom-Benetzungsarbeitsgang in Kontakt gebracht unter Bildung einer Aufschlämmung, wobei die Auf schlämmung₍ für eine solche Zeitspanne aufrechterhalten wird, die ausreicht, um das gelöste Material bis zum Erreichen eines Gleichgewichtszustandes zu extrahieren;

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Aus dieser ersten Stufe wird ein Extraktstrom gewonnen und der teilweise extrahierte Rückstand wird abgetrennt und in Form eines Sdiammes ausgetragen j

Der vorher gewaschene und teilweise extrahierte Kaffeerückstand wird in einer, zweiten Stufe mit dem Extraktstrom aus der dritten Stufe in Form einer Aufschlämmung in einem Gleichstrom-Hydrolyse-Solubilisierungs-Arbeitsgang bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtem Druck in Kontakt gebracht;

Der Druckextrakt wird, in Form einer Aufschlämmung ausgetragen und die Aufschlämmung wird für eine solche Zeitspanne bei Atmosphären temperatur gehalten, die ausreicht, um das gelöste Material bis zum Erreichen eines Gleichgewichtzustandes zu extrahieren;

Aus dieser zweiten Stufe wird ein Extraktstrom gewonnen (der in die erste Stufe eingeführt wird) und der dabei erhaltene extrahierte Kaffeerückstand wird abgetrennt;

Der extrahierte Kaffeerückstand wird in einer dritten Stufe in Form einer Aufschlämmung mit Beschickungswasser in einem Gleichstrom-Extraktions-und Wasch-Arbeitsgang bei Atmosphärendruck in Kontakt gebracht und die Aufschlämmung wird für eine solehe Zeitspanne aufrechterhalten, die ausreicht, um das gelöste Material bis zum Erreichen eines Gleichgewichtszustandes zu extrahieren;

Der gewaschene extrahierte Kaffeerückstand wird abgetrennt

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und aus dieser dritten Stufe wird ein Extraktstrom gewonnen (der in die zweite Stufe eingeführt wird)j

Die Konzentrationsextraktflüssigkeit aus der ersten Stufe wird durch Entölung und Entfernung der Feinteile behandelt und erforderlichenfalls eingedampft und getrocknet zur Herstellung des gewünschten löslichen Kaffeeprodukts.

In dem erfindungs gemäß en kontinuierlichen Verfahren werden die obengenannten generellen Verfahrensschritte in Form von getrennten Stufen durchgeführt, wobei die Temperatur, der Druck und das Durchsatzvolumen in Bezug auf die Kaffeefeststoffe in der Aufschlämmung und in den Extraktionsflüssigkeiten in der gewünschten Weise eingestellt werden können, um eine Optimierung der Bedingungen zu gewährleisten. Das Gesamtverhältnis von Wasser zu Kaffee kann von 3:1 bis 8: 1 variieren, die Verhältnisse in den einzelnen Stufen sind jedoch verschieden. Obgleich die Prozessmaterialien im allgemeinen in den im Gegenstrom geführten Strömen ausfallen, werden die einzelnen Extrakt ions stuf en sowie die Benetzungs- ₉ Misch-und Wasch- Bearbeitungsschritte als Gleichstrom-Arbeitsgänge durchgeführt, um so dem Gesamtverfahren ein Maximum an Extraktionswirkungsgrad und Flexibilität zu verleihen. Es können konventionelle Methoden zur Bearbeitung bzw. Behandlung der Beschickungsmaterialien, zur Abtretung der flüssigen Stoffe und des Öls und zur Konzentrierung und/oder. Trocknung des Endextraktes angewendet werden.

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Die Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen zeigt ein detdlliertes Fließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und es-erläutert insbesondere die Hauptverfahrensschritte in einem kontinuierlichen 3-Stufen-Gegenstrom-Mehrstuf en-Auf schlämmungs-Extralctions-Verfahren. Wie weiter oben angegeben, kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch als 4-Stufen-^5-Stufen- oder 6- Stuf en- Verfahren durchgeführt werden. Das Fließdiagramm,welches die Grundströme erläutert, zeigt nur die Extrakt^Auf schlämmungs- und Schlammstrome und die Nummern der Stufe sind durch Indices angegeben.

Daraus ist zu ersehen, daß das erf indungsgemäße Verfahren Extraktionsstufen umfaßt, die vorgesehen sind, um in jedem Mods!eine optimale unabhang-ge Behandlung des Kaffees zu erzielen.

Die Kombination der Modelle beträgt in der Hegel 3 bis 6 Stufen bei einer Extraktion bei Atmosphärentemperatur von bei Atmosphärentemperatur Bslichen Feststoffen, woran sich eine Hochtemperatur-Solubilisierung und-Extrakfcion von hydrolysierbaren Feststoffen anschließt, auf die das Herauswaschen oder Extrahieren der restlichen löslichen Stoffe bei Atmosphärentemperatur folgt.

Der Aufbau ist bestimmt für einen Gegenstrom-Betrieb zwischen den Stufen zur Erzielung einer hohen Konzentration und einer hohen Extraktionsausbeute. Die Arbeitsweise innerhalb einer Stufe erfolgt im Gleichstrom-Kontakt, um die Einstellung der Extraktionsgleichgewichte zu er-

möglichen und somit den Extraktionswirkunggrad vor der Abtrennung maximal zu gestalten. In jeder Stufe sind ein Mischbehälter, ein Wasserdampf mantel, eine Pumpe und eine Zentrifuge,- beispielweise eine solche von» kontinuierlichen Festkörper -Schalen-Typ vorgesehen.

Bei dem Autoklaven, der für die Umwandlung der hydrolysierbaren Feststoffe und zur Erhöhung der Ausbeuten erforderlich ist, handelt es sich um einen gerührten Druckbehälter, der für die kontinuierliche oder diskontinuierliche Arbeitskreise bestimmt ist. Die Arbeitstempöratur (Betriebstemperatur) beträgt 170 bis 205 C (340 bis 400°F) und die mittlere Verweilzeit beträgt 60 bis 5 min« Das E_rhitzen wird erzielt durch eine Einfach-oder Mehrfachkombination von indirekten Wasserdampf heizmän te In, durch direkte Wasserdampfinjektion in die Basis des Autoklaven und/oder durch eine direkte Wasserdampf injektion in die Aufschlärnmungspipeline-Beschickung des Autoklaven.

Zur Erzielung der besten Verweilzeitkontrolle bei kontinuierlicher Arbeitsweise ist das schwache Rühren in dem Autoklaven, das ausreicht, um eine Bodensuspension aufrechtzuerhalten, bevorzugt. Die VerweilaeLt und die Verweilzeitverteilungskontrolle sind wichtig wegen der positiven und negativen Hydrolysereaktionsumwandlungen. In der Autoklavenstufe ist ein gerührter Behälter vor und nach dem Druckbehälter "erforderlich. Da ein kontinuierlicher Autoklav stets unter Druck steht, muß die Aufschlämmung aus dem Mischbehälter mittels einer Hoch-

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druckpumpe zugegeben (dosiert) werden. Geeignet ist eine Verdrängungs-Aufschlämmungspumpe mit einem Antrieb mit variabler Geschwindigkeit. Der Mischbehälter erfordert keine spezifische Verweilzeit, da er nur dazu dient, die Autoklavenbeschickung herzustellen und zu pumpen.

Die Feststoffzufuhr in dem System kann auf eine von zwei Arten erzielt werden. Eine mittlere Teilchengröße von 2OOpm (sehr fein) ist bevorzugt. Das Mahlen kann entweder naß oder trocken durchgeführt werden. Der Extrakt aus der zweiten Stufe und/oder der Rezyklisierungsextrakt aus der ersten Stufe können in die Mahlvorrichtung eingeführt werden, um das nasse Mahlen zu erleichtern. Durch sehr feine Teilchen (von weniger als 5Oiim) wird der Aufschlämmungsabtrennungswirkungsgrad verringert und sehr grobe Teilchen (mehr als SOOum) setzen den Extraktionsund physikalischen Arbeitswirkungsgrad herab. Diese 2OOim Teilchengröße erlaubt die Verwendung beliebiger Materialien in dem Verfahren, die bei den kommerziellen Standard verfahren zurückgewiesen würden (z.B. Ausspülkuchen, Kreisel-Feinteile,wiederaufbereiteter regulärer Kaffee),

Jede bei Atmosphärenbedingungen durchgeführte Stufe weist eine Raten-und Wertkontrolle für die Verweilzeit und eine Zwischenstufe-Abstimmungskontrolle auf. Jede Stufe wird vollständig kontinuierlich durchgeführt. Die Zentrifugen sind direkt oberhalb der Mischbehälter der nächsten Stufe angeordnet, um einen leichten, konti-

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nuierlichen Transport der Schlämme unter der Einwirkung der Schwerkraft zu ermöglichen.

Die Hochdruck-Aufschlämtnung wird beim Austrag aus den Autoklaven schnellverdampft. Dies dient dazu, die Aufschlämmung wieder auf Atmosphären temperatur abzukühlen und etwa den Wasserdampf (das Wasser) wieder zu entfernen, der bei der direkten Wasserdampf injektion zugesetzt worden ist. Zur Erzielung einer wirksamen Energieverringerung bei minimalen Verlusten durch,Mitreißen von Produkt, wird ein Wasserdampf abscheider (Zyklon) verwendet. Der Autoklavextraktionsbehälter besitzt eine ausreichende Kapazität, um erforderlichenfalls die volle Ladung aus dem Autoklaven aufzunehmen, und er muß umhüllt sein und eine Einrichtung für das Abführen von Dampf (Gas) aufweisen. Die gekühlte Aufschlämmung wird vor Durchführung der Extrakt/Schlamm-Abtrennung in einem Mischbehälter gehalten, um ein Extraktions gleihgewicht bei milderen, nicht-abbauenden Bedingungen zu erzielen«

Die Verwendung von Hochgeschwindigkeits-Zentrifugen jeder Stufe ist von großem Vorteil für die Wirkungsgrade in den einzelnen Stufen, da der Gehalt an mitgerissenem Wasser in der Aufschlämmung nur zwischen 50 und 70 Gew.-% (völlig trocken, teilchenförmiges Aussehen) beträgt und derExtrakt nur bis zu 0,2 Gew.-% unlösliche Feststoffe (bezogen auf das Naß gewicht) zurückhält· Die Zentrifugalkraft (GiKraft) beträgt mehr als 3800 G. Die verbrauchte Aufschlämmung wird aus dem Verfahren abgezogen. Der saubere Extrakt wird dann in einem kleinen Platten-Kühler

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abgekühlt und vor dem Eindampfen/Trocknen in einen Meß/Pump-Behälter eingeführt.

Die Gesamtverweilzeit der Kaffeefeststoffe in dem System beträgt, in Abhängigkeit von vielen Aufbau- und Betriebsbedingungen, etwa 30 bis etwa 90 min. Einige der bei Atmosphärenbedingungen lösliehen Feststoffen werden nahezu sofort entfernt. Der wichtigste Faktor ist der, daß ungeachtet der Gesamtverweilzeit nur etwa 10 bis etwa 30 min.bei Bedingungen oberhalb Atmosphärenbedingungen verbracht werden. Die Gesamtextraktionsausbeute, die Gesamtkonzentration und die Gesamtbetriebsgeschwindigkeit, stehen in Wechselwirkung miteinander. Je nach den Bedingungen sind Ausbeuten von 40 % bis.zu der gesamten Solubilisierung (etwa 6 %) erzielbar. Umgekehrt sind auch Konzentrationen von 10 bis 30 % erzielbar. Aufgrund der maximalen Vorrichtungsraten muß bei einem Betrieb bei hohen Wasser/Kaffee-Verhältnissen eine niedrigere Feststoffbeschickungsrate angewendet werden.

Die Konzentration des Extrakts ist begrenzt durch die Handhabbarkeit der Aufschlämmung (Pampen, Maschen, Zentrifugieren). Diese Grenze kann zu höheren Konzentrationen ausgeweitet werden durch Anwendung einer partiellen Extrakt-Rezyklisierung, um die Viskosität der Aufschlämmung zu vermindern.Ein5ü%-Wert in einer kontinuierlichen Schleife um die Stufe mit der höchsten Konzentration, daß heißt der ersten Stufe, ist bevorzugt. Dadurch wird der Extraktionswirkungsgrad dieser Stufe(o'der des Verfahrens) nicht beeinflußt.

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Bei der Extraktion vom Aufschlämmungs-Typ wird im Gegensatz zu der normalen Bettextraktion das Kaffeeöl aus den T_eilchen extrahiert. Ein Extraktreinigungssystem wird verwendet, um den Extrakt vor den weiteren Standard-Behandlungsschritten aufzuarbeiten (zu polieren). Dabei handelt es sich um eine Hochgeschwindigkeits-· Scheiben-Schalen-Zentrifuge für die kontinuierliche Abtrennung von unlöslichen (feinen) Feststoffen, einer leichten Flüssigkeit (Öl) und einer schweren Flüssigkeit (Extrakt). Dies ist ebenfalls eine potentielle Quelle für Kaffeeöl. Der Extrakt mit den übermäßigen Feinteilen und/oder dem Öl kann erforderlichenfalls durch das Reinigungssystem erneut vollständig im Kreislauf zurückgeführt werden.

Alle Zentrifugen müssen auf erhöhten Plattformen angeordnet sein. Der Autoklav ist oberhalb des Wasserdampfabscheiders und des Schnellverdampfungstanks angeordnet. Die Einheiten in dem Beschickungssystem sind ebenfalls vertikal ausgerichtet. Der Rest der Anordnung "^St sehr flexibel.

Die Verfahrenskontrolle kann vollständig automatisiert und gewünschtenfalls durch einen Computer gesteuert werden. Die Extraktions-Pump-Behälter in der Mitte des Verfahrens dienen als Ungleichgewichts-Absorber ' innerhalb des Verfahrens, da eine übermäßige Verweil-zeit unter Atmosphärenbedingungen für das Produkt nicht nachteilig ist. Das Gesamtverfahren kann geäboppt und erneut gestartet werden, ohne daß Produktverluste auftreten. In dem Autoklaven, in dem die Verweilzeit wichtig ist, wird bis zur Entleerung desselben eine kontinuierliche Abgabe aufrecht-

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erhalten. Der Autoklaven-Extraktionsbehälter ist so dimensioniert, das er erforderlichenfalls die gesamten Autoklavenvolumina aufnehmen kann.

Es tritt kein Verlust an Wirksamkeit beim Starten des Verfahrens auf, da der Produktextrakt in einer geschlossenen Schleife solange vollständig im Kreislauf zurückgeführt -werden kann, bis die Output-Bedingungen erreicht sind.

Mit dem Verfahren ist es möglich, ein beliebiges teilweise lösliches ( daß heißt unter Atmosphärenbedingungen lösliches oder durch Wärme-, Säur e-,Enzym-^Hydrolyse löslich gemachtes) Material zu extrahieren, das ein höheres spezifisches Gewicht hat als das Lösungsmittel, daß heißt_?das nicht auf diesem schwimmt, das jedoch nicht um soviel höher ist, daß eine Aufschlämmung nicht aufrechterhalten werden kann* daß heißt, es mischt sich damit und kann durch Rohrleitungen gepumpt werden. Zu hervorragenden Vertretern im Lebensmittel-und Getränkehandel neben Kaffee gehören Chicoree, Weizen und Kakao. Es ist aber auch irgendein pflanzliches Material geeignet.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert, ohne jädoch darauf beschränkt zu sein.,

Beispiel

Standard-Be triebsbedingung&n

Kaffee-Beschickung (Feststoffbasis) 45,36 kg (100 lbs)

kontinuierlich zugeführt

erforderliches Beschickungswasser 204,12 kg (450 lbs)

kontinuierlich zugeführt

durchschnittliche Teilchengröße 200 um (-65 US Mesh) durchschnittlich Temperatur des

Beschickungsx^assers 71 C (160 F)

Autoklaventemperatur 182°C (36O°F)

Autoklavenverweilzeit 30 min

Rezyklisierungsverhältnis in Stufe 1 33 %

Leistungsfähigkeit des Verfahrens

Extraktionsausbeute 45 %

Verfahrensextrakt- -

konzentration itx dem VerdampferA 15 % Trockner

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist Jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern das diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Leer seit e

Claims

A. GRUNECKER H. KINKEUDEY DR-(MG, W. STOCKMAIR K. SCHUMANN OR RER NAT. ■ DlPU-PHVS P. H. JAKOB DlPL-ING. G. BEZOLO OR. BSI NAT.· DIPI-CHEM 8 MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSE 43 P 13 650 19. März 1979 GENERAL- FOODS, LIMITED Yonge Street, Toronto, Ontario, Kanada M5W 1J6 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee unter Verwendung eines Mehrstufen-Gegenstrom-Aufschlämmungs-Extraktions-Systems, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) Kaffee-Beschickungsfeststoffe in einer ersten
Stufe mit dem Extrakt aus der zweiten Stufe in einem Gleichstrom-Benetzungsarbeitsgang in Kontakt bringt unter Bildung einer Aufschlämmung, wobei man die Aufschlämmung für eine Zeitspanne aufrechterhält, die ausreicht, um das gelöste Material

bis zur Erreichung eines Gleichgewichtzustandes zu extrahieren;

b) aus der ersten Stufe einen Extraktstrom abzieht und den teilweise extrahierten Rückstand in
Form eines Schlammes abtrennt und austrägt;

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TEUEFON (OSB) 93 2862 TELEX OS-SBSBO TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

c) den vorher gewaschenen und teilweise extrahierten Kaffeerückstand in einer zweiten Stufe mit dem Extraktstrom aus der dritten Stufe in Form einer Auf schlämmung in einem Gleichstrom-Hydrolyse-Solubilisierungsarbeitsgang bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Kontakt bringt;

d) den Druckextrakt in ^orm einer Aufschlämmung austrägt und die Aufschlämmung für eine solche Zeitspanne bei Atmosphärentemperatur hält, die ausreicht, um das gelöste Material bis zur Erreichung eines Gleichgewichtszustandes zu extrahieren?

e) aus der zweiten Stufe einen Extraktstrom gegewinnt (der in die erste Stufe eingeführt wird) uniden dabei erhaltenen extrahierten Kaffeerückstand abtrennt;

f) in einer dritten Stufe den extrahierten Kaffeerückstand in Form einer Aufschlämmung mit dem Beschickungswasser in einem Gleichstrom-Extrakt ionsund-Wasch-Arbeitsgang bei Atmosphärendruck in Kontakt bringt und die Aufschlämmung für eine solche Zeitspanne aufrechterhält, die ausreicht, um das gelöste Material bis zur Erreichung eines Gleichgewichtszustandes zu extrahieren;

g) den gewaschenen extrahierten Kaffeerückstand abtrennt und aus der dritten Stufe einen Extrakstrom gewinnt (der in die, zweite Stufe eingeführt

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wird); und

h) die konzentrierte Extraktflüssigkeit aus der ersten Stufe trocknet zur Herstellung des gewünschten löslichen Kaffeeprodukts.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des Extraktstroms (b) in die erste Stufe (a) im Kreislauf zurückführt»

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem eine Entölung durchführt und die Feinteile aus dem Extraktstrom (b) entfernt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Extraktstrom (b) vor dem Trocknen mit einem Perkolator-Extrakt mischt*

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kaffee-Beschickungsfeststoffe entölten Kaffeepressktichen und Kaffeefeinteile verwendet.

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