DE68921029T4

DE68921029T4 - Kaffeeglas und Produkte.

Info

Publication number: DE68921029T4
Application number: DE68921029T
Authority: DE
Inventors: Vijay Arora; Lawrence Brandlein; Jackie Epps; Nicholas Della Fave; Ronald Gabbard; Gary Jones; John Kovtun; Pamela Jane Summers Macfeiggan; Joseph Musto; Marshall Rankowitz; Robert Scarella; Rudolf Vitti
Original assignee: GEN FOODS Inc; Kraft General Foods Inc
Current assignee: GEN FOODS Inc; Mondelez International Inc
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2009-08-12
Also published as: FI893271A; ATE118154T1; KR950006610B1; AU624845B2; FI95987C; DK394389D0; NO893233L; NO893233D0; MY106973A; DK394389A; AU3924389A; CN1040487A; AU632724B2; NO173585C; FI95987B; DE68921029T2; NO173585B; EP0354810A3; KR900002712A; EP0354810B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines begasten Kaffeeglases. Die erfindungsgemäßen Verfahren umfassen die Bildung einer begasten Schmelze in einem abgegrenzten Kernbereich. Beim Abkühlen bildet die Schmelze ein hartes Kaffeeglas, welches das Aroma einschließt. Die Erfindung betrifft auch ein Kaffeeglasprodukt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist. Die Erfindung stellt ein verbessertes wirtschaftliches Verfahren zur Aromatisierung und Herstellung von lagerfähigen Kaffeeprodukten zur Verfügung, die nicht durch Hitze geschädigt sind und doch schnell in heißem Wasser unter Bereitstellung von Kaffee mit einem hervorragendem Geschmack und Aroma rekonstituiert werden können. Das Verfahren ist besonders geeignet zur Herstellung von aromatisiertem stabilen Kaffeeglas.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Instantkaffee. Die Herstellung von Instantkaffee umfaßt das Extrahieren von gerösteten und gemahlenen Kaffeebohnen mit Wasser unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen, um Extrakte zu bilden, die mit oder ohne zugesetzte Aromastoffe nach bekannten Methoden, wie durch Sprühtrocknung, Gefriertrocknung oder ähnlichen getrocknet werden.
Bei früheren Bemühungen von Eskew, US-Patent 2 929 717, veröffentlicht am 22. März 1960, das Trocknen solcher Kaffeextrakte zu vermeiden, wurden eine 50-50-Mischung von konzentriertem Kaffeextrakt mit einer Invertzuckerlösung in einem Dünnfilmverdampfer unter Bildung eines Produktes mit 4 % oder weniger Wasser, das aus dem Verdampfer gepumpt wurde, und unter Bildung von kleinen Flocken auf gekühlten Rollen, die einfach in ein grobes Produkt vor dem Verpacken gebrochen werden konnten, konzentriert. Bei diesem Verfahren lagen die im Verdampfer verwendeten Temperaturen im Bereich von 220ºF (104,4ºC) bis 290ºF (143,3ºC) und die hergestellten Produkte hatten einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 1 bis 4 % und waren aufgrund der Zugabe großer Mengen von Invertzucker hygroskopisch. Dieser Aufbereitungstyp wurde ebenfalls von Turkot et al., US-Patent 2 906 630, veröffentlicht am 29. September 1959, eingesetzt. Während das Verfahren von Eskew und Turkot et al. Kaffeeprodukte ohne Notwendigkeit zur Sprühtrocknung lieferte, wurde ein Füllstoff verwendet, der für den heutigen Markt nicht geeignet ist. Ferner war eine spezielle Verpackung erforderlich, um die Möglichkeit einer Feuchtigkeitsverunreinigung zu vermindern, die wegen der Hygroskopizität des hergestellten Kaffeeproduktes sehr schädlich wäre.
In einem weiteren Versuch stellten Earle Jr. et al., US 3 419 399, patentiert am 31. Dezember 1968, aromatisierte lösliche Kaffeewürfel her mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 9,5 bis 12,5 % bei einer Temperatur unterhalb 140ºF (60ºC) und trockneten dann die Würfel auf 1 bis 4 %. Dieses Material war sehr klebrig und schwierig zu verarbeiten.
Ein weiterer Versuch zur Herstellung von entwässerten Gemüseextrakten wird offenbart bei Risler et al., US-Patent 4 154 864, veröffentlicht am 15. Mai 1979. Risler et al. bildeten eine Paste oder ein Pulver, das in eine Unterdruckkammer extrudiert wird, um das Kaffeeprodukt aufzuschäumen. Z. B. wird gefriergetrocknetes Instant-Kaffeepulver mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 2,5 in eine Kammer bei 80 mb extrudiert und unter Bildung von Körnern mit ca. der Größe einer Erbse geschnitten, die sich in kaltem Wasser auflösen. Vergleicht man mit den in Atmosphärendruck extrudierten Körnern aus Beispiel 5 dieses Patents, sind Produkte mit einer internen zellulären Struktur viel leichter löslich.
Im US-Patent Nr. 3 625 704 von Andre et al., veröffentlicht am 7. Dezember 1971, wurden dichte Flocken von Instant-Kaffee hergestellt und mit in einer Walzmühle gemahlenem Instant-Kaffee aromatisiert.
Auf dem Gebiet der Geschmacksstoff-Fixierung, insbesondere von essentiellen Ölen, wurden eine Vielzahl von Patenten veröffentlicht, die ein Carbohydratglas zum Schutz des Aromas lehren. Z. B. offenbart das US-Patent 3 041 180 von Swisher ein Verfahren zur Fixierung von Geschmacksstoffen in einem extrudierten Carbohydratsubstrat. Das Produkt der Erfindung von Swisher wird erhalten durch Emulgieren eines im wesentlichen wasserunlöslichen essentiellen Öls mit einer geschmolzenen Mischung von Glycerol und Kornsirupfeststoffen als kontinuierliche Phase, Extrudieren der emulgierten Masse in Form von Filamenten in eine kalte Flüssigkeit, vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel für das essentielle Öl, das für die Kornsirupfeststoffe kein Lösungsmittel darstellt, und anschließendem Zerbrechen der verfestigten Filamente durch Schlageinwirkung in kleine Teilchen von verwendbarer Form und Halten der Teilchen im Lösungsmittel, vorzugsweise für einen verlängerten Zeitraum zur Entfernung des essentiellen Öls von der Oberfläche der Teilchen zusammen mit einem wesentlichen Anteil an Restfeuchte, die auf und in den Teilchen enthalten ist. Dieses Verfahren wird oberhalb 130ºC durchgeführt.
Das US-Patent 3 704 137 von Beck offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer essentiellen Ölzusammensetzung. Sein Verfahren umfaßt Kochen einer wäßrigen Lösung von Saccharose und hydrolysierten Weizenfeststoffen, bis sie den Siedepunkt bei ca. 122ºC erreicht und der Wassergehalt ein erwünschtes Minimum einnimmt. An diesem Punkt wird das Erwärmen beendet, die Mischung wird gerührt und ein Emulgator wird zugegeben. Der Emulgator ist notwendig, um eine homogene Lösung zu bilden. Während die Lösung abkühlt, werden das essentielle Öl und ein Antioxidationsmittel zugegeben und innig miteinander vermischt. Die Endmischung wird durch einen Extruder unter Luftdruck gepreßt. An diesem Punkt werden ca. 0,5 Gew.% der Endzusammensetzung eines Antiverbackungsmittels zugegeben, um zu verhindern, daß die Partikel klebrig werden.
US-Patent 4 004 039 von Shoaf et al. offenbart ein Verfahren zur Verkapselung von "Aspartame" in einer Vielzahl von Matrix-bildenden Materialien. Das Produkt wird gebildet durch Erzeugen einer heißen Schmelze, die beim Abkühlen in der Lage ist, eine relativ amorphe Matrix zu bilden, innerhalb der der Süßstoff diskret dispergiert ist.
Die EP-Patentanmeldung 0158460 von Pickup et al. lehrt ein Verfahren zur Fixierung von flüchtigen Aromastoffen in einem als Nahrungsmittel zugelassenen Substrat und insbesondere ein Niedrigtemperaturverfahren zur Fixierung von flüchtigen Aromastoffen in einem extrudierten "Kohlenhydratglas"-Substrat. Flüchtige Stoffe oder essentielle Öle werden trocken mit 10- bis 30%igem Kohlenhydrat mit niedrigem Molekulargewicht, Lebensmittelsäure und ähnlichem und mindestens 70 % eines polymeren Kohlenhydrats von hohem Molekulargewicht, das mindestens 95 % Material mit einem Molekulargewicht von über 1000 enthält, vermischt. Die trockene Mischung wird unter Bildung einer harten glasähnlichen Substanz beim Abkühlen extrudiert.
Während diese Verfahren den Fachmann in die Lage versetzen, nützliche Nahrungsprodukte zu erzeugen, haben sie kein Mittel zur Herstellung von aromatisiertem Kaffeeglas bereitgestellt, das zu 100 % aus Kaffee gewonnenem Material hergestellt wird.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Ausbildung eines begasten Kaffeeglases zur Verfügung, umfassend:
(a) Herstellen einer Mischung von 88 % bis 97 % von vollständig aus Kaffee stammenden Feststoffen und 3 % bis 12 % Wasser;
(b) Einstellung der Mischung auf eine Temperatur von 60 bis 130ºC unter Bildung einer Schmelze;
(c) Einleiten von Gas in die Schmelze unter Druck in einem abgegrenzten Bereich unter Bildung einer begasten Schmelze;
(d) Durchleiten der Schmelze unter Druck durch eine Öffnung unter Formung der begasten Schmelze;
(e) rasches Abkühlen der begasten geformten Schmelze, die die Öffnung verläßt, unter Bildung von begastem homogenem Kaffeeglas; und
(f) Gewinnen des homogenen begasten Glases.
Bevorzugte, jedoch wahlweise Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 37 wiedergegeben.
Die Erfindung stellt auch transparente, trockene Flocken von Kaffeeglas zur Verfügung, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind, wobei die Flocken auf beiden Seiten glänzend sind und eine dunkelbraune Farbe haben, mit einer Dicke von 1 bis 15 Mils (25,4 bis 381 um) und einer Siebgröße von -8 bis +30 U.S.-Standard-Mesh (-2,38 mm bis +595 um), einer Schüttdichte von 0,35 bis 0,55 g/cm³ und einer Farbe von 15 bis 22ºL und gegebenenfalls einem Feuchtigkeitsgehalt von unter 6 % Wasser und ein lösliches Kaffeeprodukt, enthaltend 60 bis 95 % trockenem Kaffee mit einer Schüttdichte von 0,15 bis 0,35 g/cm³ und 5 bis 40 % des eben erwähnten Glases.
Es wurde festgestellt, daß ein stabiles Instant-Kaffeeprodukt nach einem Verfahren hergestellt werden kann, welches das Gewinnen einer Mischung, die 3 bis 12 % (vorzugsweise über 4 bis 9 % Wasser und 88 bis 97 %, vorzugsweise 91 bis unter 96 %) Festkörper aus Gesamtkaffee enthält, vorzugsweise durch entweder Konzentrieren von Kaffeextrakt oder durch Rekonstituieren von Instant-Kaffeeprodukten, die entweder sprühgetrocknet, gefriergetrocknet, oder ansonsten mit Wasser, umfaßt. Falls erwünscht, können diese beiden Techniken kombiniert werden. Nach Erhalt des feuchten Kaffees wird dieser einer Wärmebehandlung unterworfen und Scherkräften ausgesetzt, um eine geschmolzene flüssige Phase zwischen 60ºC bis 130ºC (vorzugsweise 70ºC bis 110ºC) innerhalb eines abgegrenzten Bereiches oder Kernraums zu erhalten. Ein oder mehrere aus Kaffee gewonnene oder synthetische Kaffee-Aromastoffe können zur Kaffeeschmelze zugegeben werden, und die Mischung wird vorzugsweise gut unter Bildung einer homogenen Mischung vermischt. Die Mischung wird geformt und rasch abgekühlt unter Bewirkung eines Übergangs von der flüssigen Kaffeeschmelze zu einem Kaffeeglas, vorzugsweise mit einem Restgehalt von mindestens 50 %, besonders bevorzugt 70 % und am meisten bevorzugt 80 % oder mehr flüchtigen Bestandteilen, und schließlich kann das gekühlte Produkt vorzugsweise bei einer niedrigen Temperatur gemahlen werden oder sonst in geeignete Kaffeeprodukte übergeführt werden. Wir haben gefunden, daß der Restgehalt an flüchtigen Stoffen nach diesem Verfahren besser ist als bei gefriergetrocknetem oder sprühgetrocknetem Kaffee, insbesondere aromatisiertem Kaffee.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet eine Entwässerung oder einen Trocknungsschritt während des Fixierverfahrens und den mit einem solchen Trocknungsschritt einhergehenden Verlust an flüchtigen Bestandteilen. Es erlaubt ebenfalls die Fixierung von Aromastoff unter Druck in einem begrenzten Raum, was zusätzlich einen Aromaverlust verhindert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wird das Verfahren zur Herstellung eines verbesserten löslichen Kaffeeproduktes in einem Extruder durchgeführt und umfaßt: (a) Anfeuchten von 100%igem aus Kaffee gewonnenem Pulver oder Konzentrieren von einem Extrakt aus 100%igem Kaffee auf 88 bis 97 oder vorzugsweise 91 bis etwa 95 Feststoffe; (b) Einwirken von ausreichender Wärme und Scherkräften auf die Feststoffe unter Erhalt eines geschmolzenen flüssigen Kaffees bei 60ºC bis 130ºC, vorzugsweise 70 bis 110ºC, besonders bevorzugt bei 80 bis 100ºC in einem abgegrenzten Bereich; (c) Zugabe von natürlichen oder synthetischen Kaffee-Geschmacksstoffen und Aromastoffen zur Kaffeeschmelze in dem abgegrenzten Bereich; (d) Vermischen der Kaffeeschmelze und des Aromstroms unter Bildung einer homogenen Mischung; (e) Formen und rasches Abkühlen der homogenen Mischung unter Bewirkung eines Glasübergangs von der Kaffeeschmelze zu Kaffeeglas mit einem mindestens 50%igem Restgehalt an flüchtigen Stoffen, vorzugsweise 70 und am meisten bevorzugt 80 Festgehalt an flüssigen Stoffen; (f) Mahlen, vorzugsweise unter cryogenen Bedingungen, der verfestigten Mischung; und (g) Trocknen der Mischung auf unter 6 %, falls Trocknen notwendig ist.
Das Kaffeeglas verkapselt und schließt die Kaffee-Aromastoffe und Geschmacksstoffe ein. Wenn die Schmelze den Extruder verläßt, ist es wichtig, das Produkt rasch abzukühlen, um die Matrix zu verfestigen und die Aroma- und Geschmacksstoffe darin einzuschließen.
Die Vorteile dieser Kaffeeglasherstellung umfassen (1) Optimierung des Restgehaltes an flüchtigen Stoffen für Instant-Kaffee, (2) Bildung kleiner Chips von konzentriertem Geschmacksstoff, die in den Kaffeeprodukten eingesetzt werden können, (3) Bildung neuer Formen für löslichen Kaffee, (4) Erhöhung der Kaffeproduktionskapazität unter Verwendung von Konzentrierungs und Extruderausrüstung anstelle von Sprüh- oder Gefriertrocknung unter Erhalt der endgültigen Kaffeeprodukte, (5) Eliminierung oder wesentliche Verminderung der für die Stabilität notwendigen Entwässerung, (6) Einbau von Kaffee-Mannan- und Kaffee-Zellulosehydrolysaten in das Kaffeeglas ohne Herstellung ungeeigneter hygroskopischer Produkte. Es ist wichtig zu erkennen, daß diese Vorteile die Möglichkeit einer thermalen Zersetzung durch Begrenzen der Temperatur und der Verweilzeit vermindern.
Erfindungsgemäß wird ein Kaffeeglasprodukt hergestellt unter Bildung einer Mischung von 88 bis 97 % Kaffeefeststoffen und 23 bis 12 % Wasser bei einer Temperatur von 60ºC bis 130ºC. Die Mischung kann dann unter Verwendung von konzentriertem Kaffeearoma, synthetischem Aroma oder Mischungen davon aromatisiert werden. Vorzugsweise wird Aromastoff aus reinem Kaffee verwendet. Die Mischung wird dann vorzugsweise innig in einem begrenzten oder abgeschlossenem Gebiet unter Druck vermischt und rasch abgekühlt unter Bewirkung eines Phasenübergangs und Bildung von Kaffeeglas.
Die Kaffeemischung kann aus Kaffeextrakt hergestellt werden, der durch normale Perkolation erhalten wird, indem man den Extrakt in einem Filmverdampfer oder anderen geeigneten Vorräten behandelt, unter Erhalt eines Feststoffgehalts von mindestens 88 %. Der Feststoffgehalt kann jedoch über 97 % nicht übersteigen, da es wichtig ist, eine Mischung zu bilden, die bei einer Temperatur zwischen 60ºC bis 130ºC flüssig ist und beim Abkühlen ein Kaffeeglas bildet. Die Kaffeemischung kann auch erhalten werden durch Vermischen getrockneter, sprühgetrockneter gefriergetrockneter oder sonstigen Kaffeefeststoffen mit genügend Wasser unter Einstellung eines Feuchtigkeitsgehaltes zwischen 3 % und 12 %.
Offensichtlich können beide Methoden für den Erhalt eines Kaffeekonzentrats durch Mischen von konzentriertem Kaffeextrakt mit trockenem löslichen Kaffee unter Erhalt des erwünschten Feuchtigkeitsgehaltes kombiniert werden. Welches Verfahren auch immer angewendet wird, es sollte eine einheitliche homogene Kaffeeschmelze zwischen 60ºC und 130ºC erhalten werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Schmelze mit ca. 91 bis 96 % Feststoffen bei 70ºC bis 110ºC hergestellt.
Diese Erfindung kann zusätzlich zu ihrer guten Anwendbarkeit mit konventionell extrahierten Extrakten aus geröstetem und gemahlenem Kaffee auch auf solche Extrakte angewandt werden, die aus Kaffee durch Hitze-, Säure-, enzymatischer oder basischer Hydrolyse erhalten werden. Z. B. kann ein Teil der Kaffeefeststoffe aus hydrolysiertem Mannan gewonnen werde, das Oligomers mit einem DP irgendwo von 1 bis 8 bildet, wie im US-Patent 4 544 567 offenbart. Diese Materialien werden im allgemeinen durch hohen Druck, kurze Zeit, hohe Temperaturbehandlung des Restkaffeesatzes gewonnen, was die Hydrolyse des Mannans in Oligomere mit niedrigerem Molekulargewicht mit DP's bis zu 8 bewirkt. Der Kaffee kann auch Zellulosezucker aus Zellulosebstandteilen des Kaffees enthalten, die durch enzymatische, saure oder basische Hydrolyse solcher Kaffeefeststoffe hergestellt werden.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung wird die Öffnung in Schritt (d) durch eine Foliendüse mit einer Öffnung von 2 bis 20 Mils (51 bis 510 um), wobei Drücke von bis zu 2500 Pfundsquare inch (17,4 MPa) bevorzugt eingesetzt werden. Vorzugsweise umfaßt das Verfahren das Recken der Mischung oder Schmelze sobald sie aus dem abgegrenzten Bereich austritt und auch das Einwirken eines einheitlichen Zuges durch die Schmelze unter Verwendung eines Transportbandes oder einer anderen Vorrichtung, die die Dicke der Folie vermindert, vorzugsweise auf 1 bis 15 Mils (25,4 bis 381 um) (eine 2- bis 10- fache Dickeverminderung der ausdehnenden Schmelze, welche die bevorzugte Düse verläßt) und erlaubt ein rasches Abkühlen unter Bildung eines dünnen transparenten Glases. Schließlich wird das abgekühlte Material vorzugsweise durch Verkleinern der Größe des Glases behandelt. Trocknen ist bevorzugt, um ein Kaffeeglas mit einem stabilen Feuchtigkeitsgehalt herzustellen.
Überraschenderweise haben wird gefunden, daß das Recken der Schmelze in der Tat des Erhalt des Aromas im gewonnenen supergekühlten Kaffeeglas verbessert, vielleicht durch Beschleunigen der Oberflächenabkühlung des Schmelze in die Glasform und durch Verhindern der Verdampfungsverlusten des Aromas.
Die Kaffeemischung kann aus Kaffeextrakt hergestellt werden, der durch normale Perkolation und Einwirken des Extraktes in Filmverdampfern oder anderen geeigneten Vorrichtungen erhalten wird, unter Einstellung eines Feststoffgehaltes von mindestens 88 % und bei vorzugsweise 91 % oder mehr. Der Feststoffgehalt sollte mindestens 88 %, vorzugsweise 91 % sein und ist am meisten bevorzugt weniger als 96 %, unter Bildung einer Mischung, die bestimmte Eigenschaften aufweist, welche eine zufriedenstellende Extrusion der Kaffeeschmelze erlauben. Die Kaffeemischung kann auch erhalten werden durch Vermischen von getrockneten, sprühgetrockneten, gefriergetrockneten oder sonstig getrockneten Kaffeefeststoffen mit genügend Wasser, Aromastoff, Extrakt oder konzentriertem Extrakt unter Herstellung eines Feuchtigkeitsgehaltes von vorzugsweise zwischen 4 und 12 %, besonders bevorzugt ca. 4 und 9 % Wasser und 91 bis weniger als 96 % Kaffeefeststoffen.
Unter ausreichender Mischung und Wärme wird ein einheitliches homogenes Material hergestellt, welches in seinen physischen Eigenschaften ähnlich ist zu demjenigen, das durch Konzentrieren von Kaffeextrakt auf den gewünschten Feststoffgehalt erhalten wird. In beiden Fällen sollten die Kaffeefeststoffe die folgenden Eigenschaften haben, um die Produktion einer Kaffeeschmelze sicherzustellen, die ein geeignetes Glas bilden kann. Die Mischung sollte vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von zwischen 30ºC und 80ºC, vorzugsweise 40ºC und 65ºC haben.
Mit der Glasübergangstemperatur meinen wir die Verflüssigung beim Erwärmen eines Bereichs des Materials in einem glasartigen Zustand in einen flüssigen Zustand. Die Umwandlung kündigt sich durch eine Veränderung der thermodynamischen Quantität in zweiter Ordnung, wie dem Expansionskoeffizienten oder der Wärmekapazität an. Die Veränderung beruht auf den Beginn einer intensiven Molekularbewegung, die bei der Transformation von Glas in eine Flüssigkeit auftritt. Die Veränderung kann durch die Glasübergangstemperatur oder Tg charakterisiert werden. Messungen der dimensionalen Stabilität eines Materials über einen Temperaturbereich kann verwendet werden, um Tg zu bestimmen. Ein Penetrationsthermogramm, erzeugt durch einen thermomechanischen Analysator (TMA; hergestellt von Perkin-Elmer) wird als Quelle für die dimensionalen Daten verwendet. Wie im Abschnitt zur Anwendung im Handbuch (Modell TMS-2, Publikation #993-9246) beschrieben, wird Tg als die Temperatur, bei der das erste Auftreten einer Veränderung des Penetrationsthermogramms von der Vorübergangsbasislinie auftritt, definiert.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren, wird ein Kaffeeglasprodukt durch Bilden einer Mischung von 88 % bis 97 %, vorzugsweise von 91 % Feststoff auf bis unter 96 % Feststoffe und 3 bis 12 %, vorzugsweise über 4 % bis 9 % Wasser bei einer Temperatur von 60 bis 130ºC hergestellt. In die Mischung wird dann Gas eingeleitet, vorzugsweise inertes Gas, in einem begrenzten Bereich, sie wird, falls erwünscht, mit Aromastoffen versetzt und durch einen abgegrenzten Bereich oder eine Düse mit einem Druck von bis zu 2500 psi (17,4 MPa) gepreßt. Die Mischung wird dann rasch durch flüssigem Stickstoff, kalte Luft oder durch Ziehen der begasten Schmelze mittels eines Transportbandes oder Roller zur Verminderung der Dicke der hergestellten Form und unter Einwirken einer raschen Abkühlung gekühlt, worauf das gekühlte Material oder Glas stabil seine Größe vermindert hat und auf einem stabilen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet wird. Dieses Glas kann dann mit anderen Kaffees kombiniert werden.
Die Kaffeemischung kann aus Kaffeextrakt hergestellt werden, der durch normale Perkolation erhalten wird, in dem der Extrakt in Filmverdampfern oder anderen geeigneten Vorrichtungen unter Erhalt eines Feststoffgehaltes von mindestens 88 % und vorzugsweise 91 % oder mehr behandelt wird. Der Feststoffgehalt wird eingestellt unter Bildung einer Mischung, die ein supergekühltes begastes Kaffeeglas beim Abkühlen bildet. Die Kaffeemischung kann auch durch Mischen der durch Sprühtrocknung, Gefriertrocknung oder auf sonstige Weise getrockneten Kaffeefeststoffe erhalten werden, mit einem Wassergehalt, der ausreichend ist, einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 % bis 12 %, vorzugsweise zwischen über 4 % und 9 % bereitzustellen.
Beim ausreichenden Mischen wird ein homogenes Material hergestellt, das ähnlich zu dem ist, das durch Konzentrierung von Kaffeextrakt erhalten wird. Die Kaffeemischung kann auch durch Zugabe einer kleinen Menge von trockenem löslichem Kaffee zum konzentrierten Kaffeextrakt hergestellt werden. In allen Fällen sollten die erhaltenen Kaffeefeststoffe vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von 30 bis ca. 80ºC haben.
Dieses Instant-Verfahren, kann zusätzlich zu seiner guten Anwendbarkeit mit konventionell extrahierten Extrakten aus geröstetem und gemahlenem Kaffee auch auf solche Extrakte angewandt werden, die aus Kaffee durch Erhitzen enzymatischer, saurer oder basischer Hydrolyse erhalten werden. Z. B. kann ein Teil der Kaffeefeststoffe aus hydrolysiertem Mannan gewonnen werden, das Oligomere mit einem DP irgendwo zwischen 1 bis 8 bildet. Diese Materialien werden im allgemeinen durch eine Hochdruck-, Kurzzeit- und Hochtemperaturbehandlung von angefeuchteten Restkaffeesatz gewonnen, was die Hydrolyse des Mannans in Oligomere mit relativ hohem Molekulargewicht bewirkt, wobei sie ein DP von bis zu 8 haben. Der Kaffee kann auch Zellulosezucker aus Zellulosebestandteilen des Kaffees enthalten, die durch saure oder basische Hydrolyse solcher Kaffeefeststoffe erhalten werden. Auf alle Fälle bewirkt der Zusatz von Mannan-Oligomeren und Zellulose- abgeleiteten Kaffeezuckern keine Senkung der Glasübergangstemperatur, welche zu einem Fehlschlag bei der Herstellung eines Kaffeeglases mit annehmbarer Hygroskopizität führen würde.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren zur Herstellung eines verbesserten löslichen Kaffeeproduktes:
(a) Verdampfen eines vorkonzentrierten 100%igen Kaffeextraktes mit einem Feststoffgehalt von 45 % oder höher auf einen Feststoffgehalt von 88 % bis 97 % oder vorzugsweise 91 % bis 96 Gew.% Feststoffe, während auf die konzentrierten Feststoffe ausreichende Wärme und Scherkräfte unter Erhalt eines geschmolzenen flüssigen Kaffees bei 60ºC bis 130ºC, vorzugsweise 70 bis 110ºC, besonders bevorzugt 80ºC bis 100ºC in einem abgetrennten Bereich einwirken; (b) Aromatisieren und/oder Begasen der viskoelastischen Flüssigkeit in dem abgegrenzten Bereich und Mischen unter Bildung einer homogenen Mischung; (c) Formen und raschen Abkühlen der homogenen Mischung unter Bewirkung eines Phasenübergangs von einer viskoelastischen Flüssigkeit in ein Kaffeeglas mit wenigstens 50 % Restgehalt von flüchtigen Bestandteilen, vorzugsweise 75 %, besonders bevorzugt 80 % Restgehalt an flüchtigen Bestandteilen; und (d) Mahlen und Schlichten der verfestigten Mischung.
Die Vorteile einer gesamten Verdampfungsherstellung von Kaffeeglas ist eine Gelegenheit erstens für (1) einen guten Restgehalt an flüchtigen Stoffen durch Vermeiden langer Entwässerungsschritte, (2) Vermeidung von Koagulation und anderen physikalischen Veränderungen, die während der konventionellen Trocknung von Kaffeextrakten auftreten, (3) Bildung kleiner Chips von konzentrierten Geschmacksstoffen, die den Kaffeeprodukten zugesetzt werden können, (4) Bildung neuer Formen für den löslichen Kaffee, (5) Bereitstellung von erhöhter Kaffeeverarbeitungskapazität unter Verwendung von Konzentrierungs- und Extrudierausrüstung, anstelle von Sprüh- oder Gefriertrocknung, unter Erhalt der endgültigen Kaffeeprodukte, (6) Zusatz von Kaffee-Mannan und Kaffee-Zellulosehydrolysaten zum Kaffeeglas ohne Herstellung hygroskopischer Produkte. Es ist wichtig, diese Vorteile dahingehend zu sehen, daß sie Möglichkeit eines thermischen Abbaus durch Begrenzen der Temperatur und der Verweilzeit vermindern.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird ein Kaffeeglasprodukt durch Verdampfen von Kaffee auf einen verdünnten Extrakt in eine hohe viskose Dichte, viskoelastische Flüssigkeit von 88 bis 97 % Kaffeefeststoffen und 3 bis 12 % Wasser bei einer Temperatur von 60ºC bis 130ºC hergestellt. Die Mischung wird dann wahlweise unter Verwendung von konzentriertem Kaffeearoma, synthetischem Aroma oder Mischungen davon aromatisiert. Vorzugsweise wird reines Kaffeearoma aus dem Extrakt verwendet. Die Mischung wird begast. Die Mischung wird dann innig in einem abgegrenzten oder eingeschränkten Bereich unter Druck vermischt und rasch abgekühlt unter Bewirkung eines Phasenübergangs und Bildung von Kaffeeglas.
Die Kaffeemischung kann aus Kaffeextrakt hergestellt werden, der durch normale Perkolation nach dem Strippen von Aroma aus dem Extrakt unter Gewinnung des Aromastoffes erhalten wird, der Extrakt wird in Filmverdampfern oder anderen geeigneten Konzentrierungseinrichtungen unter Erhalt eines Feststoffgehaltes von mindestens 45 % behandelt. Anschließend wird der konzentrierte Kaffee einer Filmtruder-Polymermaschine zugeführt, worin der Feststoffgehalt des Extraktes auf 88 % bis 96 % Feststoffe erhöht wird. Die Aromastoffe werden dann dem Extrakt zurückgeführt, welcher anschließend zu geeigneten Produkten geformt wird.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird der Kaffeextrakt auf 45 % Feststoffe oder Größer unter Verwendung von üblichen Kaffeeverdampfungs- und Strippungstechniken konzentriert. Der Kaffeextrakt kann z. B. in einem Vakuum-Dreifach-Effektverdampfer auf ca. 45 % Feststoffe konzentriert werden. Ein Teil des Evaporats kann zur Aromastoffgewinnung zurückbehalten werden. Wahlweise wird der Kaffeextrakt in einer Säule unter Entfernung der flüchtigen Bestandteile vor der Verdampfung gestrippt. Der konzentrierte Extrakt wird dann durch eine Filmtruder-Polymermaschine geleitet, worin ein rasch drehender Rotor einen dünnen Film aus dem Extrakt auf die Verdampferwand tangential zur Wand aufbringt und einen spiralartigen Abwärtsfluß durch die Rotorblätter, die den Extrakt in einem abwärts gerichteten Muster leiten, während andere den Extrakt tangential und senkrecht zur Rotorachse ausbreiten. Filme von 1/8 inch (23,2 mm) Extrakt ± 1/64 inch (400 um) arbeiten gut.
Während die Rotoren solcher Maschinen eine Drehzahl von 50 bis 700 Upm besitzen können, bevorzugten wir 350 bis 550 Upm für den Kaffeextrakt. Dampf mit 35 bis 45 psig (343 bis 412 kPa) wird in den Verdampfermantel eingeleitet, während ein Vakuum von 7 bis 4 inch Quecksilber (24 bis 47 kPa) im allgemeinen auf der Extraktseite des Verdampfers angelegt wird. Atmosphärenüberdruck kann angelegt werden, um eine Extrakttemperatur von 60ºC bis 130ºC aufrechtzuerhalten. Der Extrakt wird an dem Verdampferfaß durch den Wischeffekt der Rotorblätter herabgetrieben und verläßt den Verdampfungsabschnitt mit einer Konzentration von 88 % bis 97 % Feststoffe, vorzugsweise 91 % bis 96 % Feststoffe. Eine Hochdruck-Getriebepumpe wird verwendet, um den Extrakt zu entfernen, der eine Viskosität von bis zu 1000000 Centipoise (1000 Ps) aus dem Verdampfer haben kann.
Falls erwünscht, kann ein Auffangtank oder -bereich zur Sammlung des konzentrierten Extraktes angrenzend zur Verdampfersektion und vor der Pumpe vorgesehen werden. Dieser Bereich erlaubt die Verwendung einer Getriebepumpe zur Bewerkstelligung eines variablen Flusses der hochkonzentrierten Flüssigkeit zu den Mischern für die anschließende Aromatisierung und/oder Begasung und Bildung von Teilen des Verfahrens. Wahlweise kann eine Getriebepumpe verwendet werden, um den konzentrierten Extrakt zu dem Zuführtank zu führen und eine weitere Getriebepumpe wird verwendet, um die späteren Stufen des Verfahrens zu betreiben. Vorzugsweise ist der Auffangtank mit einer Vorrichtung zum Mischen und aufrechterhalten der Temperatur ausgerüstet.
Aus dem Auffangtank kann die konzentrierte viskoelastische Flüssigkeit unter Druck über eine Serie von statischen Mischern geleitet werden, worin das Kaffeearoma und/oder Inertgas der Flüssigkeit zugeführt wird.
Nach Einleiten der Aromastoffe und/oder des Gases wird die Flüssigkeit innig gemischt und durch eine Formvorrichtung gepreßt, worin Filme, Bänder oder andere Formen gebildet werden. Der Flüssigkeit wird bei 60ºC bis 130ºC, vorzugsweise 70ºC bis 110ºC, besonders bevorzugt bei 80ºC bis 100ºC gebildet und rasch zu einem spröden Glas abgekühlt. Das Kühlen erfolgt durch Eintauchen oder Besprühen mit kaltem Gas oder in einem kalten Tunnel oder für einen Film durch Recken des Films, wenn er die Filmdüse verläßt.
Das rasche Abkühlen festigt die äußere Schicht der gebildeten Flüssigkeit und verhindert einen spürbaren Verlust an Kaffeearomastoffen.
Nachdem das Glas spröde ist, wird es durch Mahlen oder auf andere Weise zerkleinert und durch Sieben auf das erwünschte Endprodukt gesiebt. Wenn das Produkt einen Wassergehalt von über 6 % hat, wird ein vorzugsweise Trocknungsschritt angewandt, um den Feuchtigkeitsgehalt auf 2,5 % bis 5 % H&sub2;O zu vermindern. Dies stabilisiert den Kaffee und verhindert das Verklumpen und stabilisiert das Produkt gegen den Verlust von Aromastoffen.
Diese Erfindung kann zusätzlich zu ihrer guten Anwendbarkeit mit konventionell extrahierten Extrakten aus geröstetem und gemahlenem Kaffee auch auf solche Extrakte angewandt werden, die aus Kaffee durch Wärme, saure, enzymatische oder basische Hydrolyse erhalten werden. Zum Teil kann ein Teil der Kaffeefeststoffe aus hydrolysiertem Mannan gewonnen werden, das Oligomere mit einer DP irgendwo zwischen 1 bis 8 bildet. Diese Materialien werden im allgemeinen durch Hochdruck-, Kurzzeit- und Hochtemperaturbehandlung von Rest-Kaffeesatz erhalten, was die Hydrolyse des Mannans zu Oligomeren mit niedrigerem Molekulargewicht mit DP's bis zu 8 bewirkt. Der Kaffee kann auch Zellulosezucker aus Zellulosebestandteilen des Kaffees enthalten, die durch enzymatische, saure oder basische Hydrolyse solcher Kaffeefeststoffe erzeugt werden.
Der trockene lösliche Kaffee oder konzentrierte Extrakt zur erfindungsgemäßen Verwendung hat vorzugsweise eine Zusammensetzung mit dem folgenden Prozentgehalten auf trockener Basis: besonders bevorzugt % Gesamtkohlenhydrat Reduzierende Zucker einschließlich der Gesamtkohlenhydrate Protein Alkyloide Chlorogensäure Andere Säuren Asche
Wir haben gefunden, daß, obwohl die Zusammensetzung aus geröstetem Kaffee eine bemerkenswerte Menge an karamelisierten Zucker enthält, ist das resultierende Glas aufgrund der Feuchtigkeitsbeschränkung bei der Herstellung der Glasschmelze nicht so hygroskopisch, daß es nicht bei einer hohen Temperatur gelagert werden könnte.
Nach der Herstellung der Kaffeemischung, wird diese durch Einleiten von Gas in die Mischung begast. Das Gas wird vorzugsweise einheitlich aus verschiedenen Gasen gemischt, wie Stickstoff, Luft, Kohlendioxid und anderen Gasen und Mischungen davon, die eine Verminderung der Dichte der Kaffeemischung bewirken und eine Flexibilität und Kontrolle der endgültigen Kaffeeproduktdichte erlauben. Solche Begasung hilft auch für die Erzeugung einer verbesserten Löslichkeit und hat eine Wirkung auf das Aufhellen der Farbe des Produkts, was beides für das Design neuer Formen von Kaffeeprodukten unter Verwendung des Glases als einen Bestandteil nützlich ist.
Zusätzlich können Aromastoffe zugesetzt werden, entweder beim Begasungsschritt oder getrennt davon, wie z. B. durch Einleiten der Aromastoffe in die Mischung und anschließend homogenem Vermischen der Mischung. Es ist erwünscht, bei der Zugabe der Aromastoffe, die Temperaturwirkung auf die Aromastoffe durch Einhalten einen hohen Temperatur der aromatisierten Kaffeeschmelze in einem abgegrenzten Bereich zu vermindern und dann die Masse in nicht weniger als 3 Minuten abzukühlen. Der thermische Abbau und der Verlust von Aromastoffen wird durch Abkühlen der Schmelze, sobald sie durch die Öffnung oder einer Reihe von Öffnungen getreten ist, bei der Formung verhindert. Beim Austritt aus den Öffnungen verfestigt sich die Kaffeeschmelze rasch und kühlt zu einem harten Glas ab. Wahlweise kann die Mischung rasch innerhalb des Extruders nach bekannten Mitteln abgekühlt werden. Es ist wichtig, die Schmelze unter Bildung des Glases abzukühlen und zu verfestigen. In beiden Fällen bevorzugten wird die Kühlung von aromatisiertem Kaffee innerhalb 180 Sekunden, vorzugsweise innerhalb von 120 Sekunden und besonders bevorzugt innerhalb einer Minute unter Verwendung eines flüssigen Stickstoffbades oder anderer rasch abkühlender Techniken.
Die Aromastoffe können im Kaffeeöl, Kaffeextrakt oder auf andere bekannte Arten stabilisiert werden. Die Aromastoffe werden nach dem im Stand der Technik bekannten Verfahren gewonnen.
Das Kaffeeglas ist besonders wertvoll zum Schutz zur Stabilisierung von natürlichen und synthetischen Geschmacks- und Aromastoffen, die dem Kaffee zugesetzt werden können. Offensichtlich erlaubt der hohe Feststoffgehalt der geschmolzenen flüssigen Phase unter Druck eine rasche Bildung einer homogenen aromatisierten Mischung, die unmittelbar abgekühlt werden kann, unter Bewirkung eines Übergangs von der Kaffeeschmelz in Kaffeeglas mit weniger als 50 % Verlust, vorzugsweise 30 % und besonders bevorzugt weniger als 20 % Verlust von flüchtigen Aromastoffen. Wahlweise kann Inertgas der aromatisierten Schmelze zugeleitet werden, und die Aromastoffe gegen Oxidation zu schützen, um die Dichte einzustellen und die Löslichkeit der endgültigen abgekühlten Schmelze oder des Kaffeeglases zu verbessern. Nach Abkühlung kann das Kaffeeglas zur erwünschten Größe gebrochen werden.
Geeignete Geschmacksstoffe und Aromastoffe umfassen Aromastoffe aus geröstetem und gemahlenem Kaffee (Mahlgas genannt), Aromastoffe aus Kaffeextrakt werden manchmal Ventgas genannt und Aromastoffe aus Kaffeeöl Dampfaromastoffe, Vakuumaromastoffe und bekannte andere Arten von Aromastoffen und Geschmacksstoffen. Zusätzlich können andere bekannte Arten an Kaffee, wie kolloidaler Kaffee, in der Schmelze dispergiert und verkapselt werden.

BEISPIEL I

Löslicher und sprühgetrockneter und agglomerierter Instant-Kaffee der Marke Maxwell House mit einer Dichte von 0,25 g/cm bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 4,9 % wurde mit einer K-Tron-volumetrischen Zuführvorrichtung, die an Faß 6 des Werner-Pfleiderer-Zwillings- Schraubenextruders der Nr. 1982 ZSK 57 mm 50/2 angeordnet war, zugeführt. Wasser wurde in das Faß 8 mit 3,4 lbs/h (0,43 gs&supmin;¹) zugepumpt. Flüssiges Kaffeearoma, hergestellt nach der Lehre gemäß US-Patent Nr. 4 574 089, mit einer Dichte von 0,85 g/cm wurde in den Extruder bei 0,55 lbs/h (0,24 gs-1) zugeführt. Das Aromazuführsystem wurde unter Druck gesetzt, um Aromaverlust zu vermeiden und die Aromatemperatur wurde auf einen Maximalwert von 2ºC gehalten.
Der Kaffee wurde durch 5 Fässer des 11-Faß-Extruders geleitet. Die 5 Temperaturzonen wurden zu den folgenden Bedingungen eingeregelt. Faß Nr. Tatsächliche Temperatur (ºC) (Zuführung)
Der Extruder arbeitete mit einer Rate von 85 lb/h (10,7 gs&supmin;¹) und 64 % Drehmoment, wobei sich die Schrauben mit 60 Upm drehten.
Die Zuführströme wurden homogenisiert und durch mechanische Hitze zu einer Kaffeematrix geschmolzen. Das Produkt verließ den Extruder bei 88ºC und 8 % Feuchtigkeit durch eine Banddüse mit einer zwei 3/4 Durchmesser Öffnung. Das Extrudat wurde rasch durch Eintauchen in flüssigem Stickstoff abgekühlt und bildete ein sprödes Kaffeeglas. Als es spröde war, wurde es gemahlen.
Es wurde ein Aromastofferhalt von 93 % nach diesem Verfahren erhalten wie durch Gaschromatographie unter Verwendung einer Spül- und Fallenprozedur gemessen. Proben von Zuführpulver wurden mit Kaffeearomastoffen in einem stöchiometrisch korrektem Maß versetzt und mit dem aromatisierten extrudierten Produkt verglichen. Das Verfahren umfaßte die Herstellung einer Lösung von einer Kaffeeprobe und Wasser. Die flüchtigen Bestandteile wurden aus der Kaffeelösung in eine Sorbensröhre unter Verwendung von Hitze und Heliumgasspülung aufgetrieben. Ein Envirochem-Unacon-Konzentrator wurde verwendet, um die flüchtigen Bestandteile zu desorbieren und sie auf eine angeschlossene Siliziumsäule in einem Gaschromatographen zu leiten, der mit einem FID-(Kohlenstoff)-Detektor ausgerüstet war.
Die erhaltene Aromastoffbewahrung schnitt hervorragend mit solchen ab, die typischerweise beim Sprühtrocknen (55 %), Agglomerieren (75 % per Durchgang) oder Gefriertrocknen (65 bis 75 %) gefunden wurden.
Die Konfiguration der 1290 mm selbstreinigenden Zwillingsschrauben (im folgenden gezeigt) wurde aus Elementen zusammengebaut, die von Werner- Pfleiderer erhältlich waren. Sie umfaßte rechtshändige Knetblöcke (K), die als Auf- und Ab-Stromventile agierten, indem sie die Menge des zugesetzten Aromastoffes, das aus dem Extruder Verdampfte reduzierten.
Höhe der Ganghöhen: 60 2X80 80 4X60 K 60 2X40 K 2X40 K 4X40
Länge (mm): 30 80 40 60 40 60 40 20 40 20 40

BEISPIEL II

Löslicher Kaffee, vorher angefeuchtet auf 8 % Feuchtigkeit in einem Schleifenmischer, wurde mit 3,3 #/h einem Brabender-Einzelschrauben 25/l L/D- Verhältnisextruder mit einem Durchmesser von 0,75" (19 mm) 2/1- Kompressionsverhältnisschraube zugeführt. Flüssiges Kaffeearoma, hergestellt nach US-Patent 4 574 089, wurde in den Extruder mit 0,05 #/h gepumpt. Die Schraube wurde mit 50 Upm betrieben und hatte ein Drehmoment von 4500 bis 5000 Nm. Die drei Heizzonen hielten den Kaffee bei 75,80 und 80ºC geschmolzen. Die temperaturkontrollierte Düsen-Adaptersektion wurde bei 85º gehalten und die Kaffeeschmelzen verließen diesen bei 88ºC nach einer mittleren Verweilzeit von 1,75 bis 2 Minuten. Die Kaffeeschmelzen kühlten schnell ab unter Bildung eines spröden Glases.
Das Extrudat wurde in einer Homoloid-Mühle unter Verwendung von 00 bis 20-Mesh-Sieben gemahlen, mit sprühgetrocknetem Kaffee die Pulver zu einem 10 % Glas 90 % sprühgetrockneten Material vermischt, und man ließ equilibrieren.
Eine beschleunigte viermonatige Lagerungsstudie bestätigte, daß das Produkt gut lagerfähig war, das Aroma in der Kaffeematrix für mindestens 10 Wochen bei Raumtemperatur und 9 Wochen bei 35ºC, wie organoleptisch gemessen, verblieb.
Falls erwünscht, können andere Produkte mit verschiedenen Aromastoffen und Kaffee-gewonnenem Material hergestellt werden.

BEISPIEL III

Extrudierte Formen mit niedrigerer Dichte in Form von Bändern und Folien wurden unter Verwendung eines Gases, das vertikal in die Preßdüse eingeleitet wurde, hergestellt. In diesem Fall wurde ein C.W. Brabender-Einzelschrauben- 15/1-L/D-Verhältnis- (0,75" (19 mm) Durchmesser)-Extruder mit einer 1/1- Kompressionsverhältnisschraube ausgerüstet. Löslicher Kaffee (9,5 % Feuchtigkeit) wurde dem Extruder zugeführt. Die drei erhitzten Zonen wurden auf 75ºC, 80ºC und 85ºC eingestellt, und die vertikale Brabender-Preßdüse (11/32" (9,7 mm) OD 9/32" (7,1 mm) ID) wurde auf 85ºC erhitzt.
Der lösliche Kaffee trat durch den Extruder mit einer Geschwindigkeit von 2,0 bis 34 lbs/h (0,25 bis 4,28 gs&supmin;¹) und verließ den Extruder mit 80 bis 86ºC. Die Schraube wurde mit einer Geschwindigkeit von 22, 33 und 40 Upm betrieben und es baute sich ein Druck von 300 bis 400 psi (2,07 bis 2,76 MPa) an der Düse auf. Die Schmelze wurde auf ein Teflon-beschichtetes Band, das mit 40 bis 60 Upm betrieben wurde, extrudiert. Das Extrudat formte Röhren mit einer dunklen äußeren Oberfläche und einer glasartigen dunklen inneren Oberfläche. Diese Röhren konnten durch Zusammendrücken der Enden unter Bildung einer dünnwandigen Kaffeeblase (0,003" (0,08 mm)) aufgeblasen werden. Die gekühlten Glasblasen hatten fragile/spröde Wände, die beim Brechen leichte Gossamerteilchen bildeten, die äußerst gut in heißem Wasser löslich sind.

BEISPIEL IV

Ein C-37-mm-corotierender Zwillingsschraubenextruder, hergestellt von Werner und Pfleiderer Corporation wurde zur Durchführung dieser Tests verwendet.
Beginnend bei der Zuführsektion wurde eine der Schrauben mit 1045 mm von Übertragungselementen ausgerüstet, die allmählich die Höhe von 60 mm auf 26,7 mm verringert, worauf drei Sets von alternierenden 10 mm linkshändigen Übergangs- und neutralen Elementen folgten, worauf sich ein händiger Knetblock beim Extruderauslaß anschloß. Die Schraube hatte eine Gesamtlänge von 1158 mm und der Extruder hatte sieben Fässer. Ein entsprechendes Profil wurde für die andere Schraube konstruiert. Eine Foliendüse, hergestellt von Haake Buchler, wurde an den Extruderauslaß angeschlossen. Diese Düse hatte eine 4 inch (0,13 mm) weite Öffnung und die Höhe wurde auf 0,005 inch (0,13 mm) eingestellt. Die Düse enthielt auch eine Druckübertragungsvorrichtung, die die Berechnung der Düsenviskosität nach Standardtechniken, beruhend auf den Druckverlust, erlaubte. Der Extruder arbeitete mit Faß 1 (Zuführung) bei 70ºF (21,1ºC); Faß 2/3 bei 95ºF (35,0ºC); 4/5/6/7 (Austritt bei 212ºF (100ºC); die Foliendüse bei 220ºF (104ºC).
Ein handelsüblich erhältliches sprühgetrocknetes Pulver mit 3 % Feuchtigkeit wurde dem C-37 mm , der mit einer Schraubengeschwindigkeit von 115 Upm betrieben wurde, zugeführt. Wasser wurde dem Pulver im Faß 2 mit einer Geschwindigkeit zugeleitet, die eine Mischung von 6 % Feuchtigkeit ergab. Das angefeuchtete Pulver wurde vermischt und innerhalb des Extruders unter Bildung einer homogenen Schmelze erhitzt. Die Mischung, die die Düse verließ, hatte eine Temperatur von 235ºF (113ºC) und eine Viskosität von 2600 Centipoise (2,60 Pa sec). Die Mischung verfestigte sich rasch zu einem spröden Glas.
Ein zweiter Test wurde unter Verwendung des gleichen Extruder/Düsenaufbaus und Bedingungen durchgeführt. Das zuzuführende Pulver im zweiten Test bestand aus 50 Gew.% handelsüblich erhältlichem sprühgetrocknetem Pulver (dasselbe wie zuvor verwendet); 25 Gew.% handelsüblich erhältliche Dextrose mit 0 % Feuchtigkeit und 25 Gew.% handelsüblich erhältliche Fruktosefeststoffe mit 0,3 % Feuchtigkeit. Wasser wurde dem in Faß 2 vermischten Pulver mit einer Geschwindigkeit zugesetzt, die eine Mischung von 5 % Feuchtigkeit liefert. Die Schmelze, die die Düse verließ, hatte eine hellere Farbe und verfestigte sich nicht zu einem spröden Glas, sondern blieb weich und klebrig. Dieser Test wurde fortgesetzt durch allmähliches Vermindern der Menge an zugesetztem Wasser zur Kaffee/monomeren Zuckermischung. An dem Punkt, wo kein Wasser zum Extruder zugesetzt wurde, blieb die austretende Schmelze von heller Farbe. Die Mischung hatte eine Feuchtigkeit von 1,6 % (kein Prozeßwasser zugesetzt); eine Temperatur von 235ºF (113ºC) und eine Viskosität von 2550 Centipoise (2,55 Pa sec) und war weich und klebrig.

BEISPIEL V

Ein sprühgetrocknetes lösliches Kaffeepulver mit einer Schüttdichte von ca. 0,26 g/cm³ und einer Feuchtigkeit von 2,5 %, hergestellt durch konventionelle Sprühtrocknungstechniken, wird dem Zuführbehälter einer gravimetrischen K-Tron-Zuführeinheit zugeführt. Die K-Tron-Einheit führt das sprühgetrocknete Pulver im vierten und fünften Faß eines Werner-Pfleiderer- 57-mm-Zwillingsschraubenextruder, Modell Nr. ZSK 57, mit einer Geschwindigkeit von 143 lb/h (18,0 g/s&supmin;¹). Die Extruderschrauben mit einer Umdrehung von 107 Upm, leiten das schmelzende Kaffeepulver durch den Extruder. Wasser wird in die Kaffeeschmelze zwischen dem sechsten und siebten Faß des Extruders mit einer Rate von 5,0 lb/h (0,67 g/s&supmin;¹) zugeführt, welches 3,7 % Wassergehalt, bezogen auf die Pulverzuführrate entspricht.
Die Kaffeeschmelze wird eine durch eine wie Mantelhänger geformte laminare Flußdüse mit einer Weite von 18 inch (4,75 mm) und einer Öffnung von 0,005 inch (0,13 mm) von Scientific process and Research Inc. of Somerset, New Jersey, extrudiert. Der Düsendruck ist 351 psig (2,52 MPa). Das heiße Blatt aus der Kaffeeschmelze wird aus der Düse durch ein 20" (508 mm) breites Kamflex-Endlosstahl-Siebband, Modell Nr. 731, mit einer Bandgeschwindigkeit zwischen 50 und 200 ft./min (1,02 mm/s&supmin;¹) gezogen. Wenn die Folie aus der Düse gezogen wird, wird sie auf eine Dicke von 0,001" (0,025 mm) bis 0,005" (0,13 mm) von einer Ausgangsdicke von ca. 0,01" (0,25 mm) bis 0,05" (1,3 mm) aufgrund der Düsenschwellung, gereckt. Die dünne kontinuierliche Kaffeeschmelzfolie kühlt rasch auf Raumtemperatur auf dem Band ab und bildet große spröde Teile aus Kaffeeglas, die auf beiden Seiten glänzend sind. Von dem Band werden große Teile einer Mühle vom Modell N Urschel zugeführt, wo sie dann zu kleineren Flocken vermahlen werden. Die kleinen Flocken werden auf einem 12" (305 mm) SWECO-Schüttelsieb gesiebt. Teilchen, die durch das oberste Sieb (8-US-Mesh (2,38 mm)) des Separators fallen und auf dem Bodensieb (20-US-Mesh (0,841 mm)) verbleiben, werden als Produkt gesammelt. Alle Flocken die entweder auf dem 8-US-Mesh-Sieb verbleiben oder durch das 30-US-Mesh-Sieb (0,595 mm) fallen, werden dem Extruder wieder zugeführt.
Die gesiebten Flocken werden in einem Jeffery-Vibrier-Fluidbett TMV 12" (205 mm) nach 20 ft. 6" (6,25 m) Vortriebs- und Kühlsystem unter Verwendung von heißer Luft mit ca. 195ºF (90,5ºC) und 2000 SCFM über die ersten 10 ft. (2,05 m) des Systems und mit Kühlluft bei Raumtemperatur bei 2000 SCFM über die letzten 10 ft. (3,05 m) des Systems getrocknet. Die Kaffeeverweilzeit im Trocknungssystem von ca. 2 Minuten ist erforderlich, um dem Glas- Feuchtigkeitsgehalt auf ca. 5,4 % Feuchtigkeit zu reduzieren. Das Glas wird gesammelt und noch mal gesiebt unter Verwendung eines 12" (305 mm) SWECO- Schüttelsiebs. Teilchen, die durch das oberste (8-US-Mesh (2,38 mm))-Sieb des Separators fallen und auf dem Boden (30-Mesh-US (0,595 mm))-Sieb verbleiben, werden als Produkt gesammelt.
Sprühgetrocknetes lösliches Kaffeepulver, ähnlich dem, das dem Extruder zugeführt wird, wird in einer Vitzmill-Modell-D-Mühle gemahlen und dann mit den gesiebten Flocken in einem Schleifenmischer mit einem Verhältnis von ca. 7 Teilen Pulver zu 3 Teilen Flocken vermischt. Die Pulver/Flockenmischung wird einem 10 ft. (2,05 mm) Durchmesserturm-Agglomerator über einen Siletta- "loss-in-weight"-Zuführeinheit mit einer Rate von ca. 250 lb/h (31,5 g/s&supmin;¹) zugeführt. Dampf tritt in den Agglomerator über eine, zwei oder drei Düsen mit einer Gesamtrate von 125 bis 500 lb/h (15,8 und 63,0 g/s&supmin;¹) und einer Temperatur von ca. 225ºF (107ºC) ein. Ein Luftstrom von ca. 2300 SCFM und 475ºF (246ºC) wird dem Turm herabgeleitet vom Plenum des Agglomerators. Die Luft verläßt den Turm bei ca. 220ºF (104ºC). Die Pulver/Flockenzuführung agglomeriert unter Bildung von glänzenden, leuchtenden Pulverflocken- Agglomeraten. Das Agglomerat wird vom Turm in eine Rotex-Siebeinheit überführt, Modell Nr. 12 SAN ALSS, über einen Cardwell-Schüttelüberträger. Agglomerat, das durch das oberste (8-US-Mesh (2,38 mm))-Sieb fällt und auf dem Bodensieb (30-US-Mesh (0,595 mm)) des Rotex verbleibt, wird als Produkt gesammelt. Agglomerat, das auf dem 8-US-Mesh (2,38 mm)-Sieb verbleibt oder durch das 30-US-Mesh-Sieb (0,595 mm) fällt wird gesammelt, gemahlen und dem Agglomerator zurückgeführt. Das gesiebte Produkt mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 5,5 %, wird in einem Jeffrey-Vibrierfluidbett TMV 12" (305 mm) x 20 ft. zu 6" (6,25 m) Trocknungs- und Kühlungssystem unter Verwendung von heißer Luft bei ca. 195ºF (90,6ºC) und 2000 SCFM über die ersten 10 ft. (3,05 m) des Systems und mit Kühlluft bei Raumtemperatur mit ca. 2000 SCFM über die letzten 10 ft. (3,05 m) des Systems getrocknet. Die Kaffeeverweilzeit im System ist ca. 115 Sekunden. Der Agglomerataustritt, mit ca. 4,5 % Feuchtigkeit, wird als Produkt gesammelt. Das Produkt hat eine einheitliche glänzende Erscheinung.

BEISPIEL VI

Eine Reihe von Untersuchungen wurden angestellt unter Verwendung des Werner-Pfleiderer-57-mm-Zwillingschraubenextruders unter Verwendung eines 18inch (457 min)-laminaren Düse mit 0,005 inch (0,13 mm) Düsenöffnung. Die Konfiguration des Extruders ist in der folgenden Tabelle angegeben, die das Temperaturprofil einer jeder der 10 Abschnitte des Extruders und die Position der Kaffeezuführung, Wasser oder Extraktzugabe angibt. In jedem Fall wurde der Film durch Ziehen des Films weg von der Düse mit einer größeren Geschwindigkeit als die Austrittsgeschwindigkeit aus der Düse dünner ausgezogen. Es wurden Filmstärken zwischen 1 bis 15 Mils (0,025 bis 0,38 mm) unter Verwendung der Zugüberträgergeschwindigkeit erhalten. Extruder-Faßabschnitt Temperatur ºF (ºC) Lauf Zuführrate (lbs/h (gs&supmin;¹) Kaffee-H&sub2;O-Gehalt % Wasserzugaberate lbs/h % (gs&supmin;¹) Produkt Temperatur an der Düse Austritt ºF Schraubengeschwindigkeit Upm Düsendruck psig (MPa) Drehmoment % Produkt von Feuchtigkeitsgehalt %-H&sub2;O Anmerkung - Anordnung Zuführung Wasser, Aromastoff oder Extraktzugabe 0,0026-0,003 inch (0,066-0,076 mm) Folie, hergestellt durch Recken bei 70 ft./min (0,36 ms&supmin;¹) Diacetyl wurde mit Wasser vermischt. 84 % des Diacetyl wurde zurückbehalten und überraschend bewahrte die dünne Folie mehr Aromastoff. 75 % des Synthetischen wurde zurückbehalten 1 % aromatisches Kaffeeöl zugsetzt zum Kaffeextrakt 30 % Feststoffextrakt, der Aromastoffe enthielt, wurde zugegeben. Der Aromastofferhalt war 65 %. Der Film wurde zu einem dünneren Film unter Verwendung eines Bandes mit einer Geschwindigkeit von 190 ft./min (0,97 ms&supmin;¹) ausgezogen. Kaffeezuführung vermischt mit geröstetem und gemahlenem Kaffee

BEISPIEL VII

Zwei granulierte extrudierte Bandprodukte wurden hergestellt aus sprühgetrocknetem Pulver auf einem Werner-Pfleiderer-ZSK-57-mm- Zwillingsschraubenextruder. Die Varianten waren Produkte, die wie gefriergetrocknet, geröstet und gemahlen aussahen.

Gefriergetrocknetes Aussehen

Kohlendioxidgas wurde in das Extruderfaß zur Einstellung der Dichte, Farbe und Löslichkeit eingeleitet. Die Schlüsselkontrollparameter bei dieser Betriebsweise waren Feuchtigkeit, Temperatur, Gas-zu-Kaffee-Verhältnis und der Vermischungsgrad. Das gewellte Extruder-Schraubenprofil war eines, welches eine gute Vermischung gewährleistete, während es ebenfalls ein relativ niedriges Temperaturprofil aufrecht erhielt (siehe Extruderbedingung). Der Feuchtigkeitszielgrad von 7,0 % wurde hinsichtlich der Tatsache ausgewählt, daß sprühgetrockneter Kaffee keine Hydrolysatfestkörper enthält. Dieser Feuchtigkeitsgrad, zusammen mit dem kontrollierten Temperaturprofil lieferte eine Schmelze mit der richtigen Viskosität für die Dispergierung des CO&sub2;-Gases und für eine gute Expansion an der Düse. Das Produkt trat mit minimaler Schrumpfung und Zusammenfallen während des Kühlens aus. Daher wurde ein sehr porös strukturiertes Band gebildet, das zu einer Form mit gefriergetrocknetem Aussehen gemahlen werden konnte mit einer niedrigen Dichte und einem hohen Grad an Löslichkeit.
Die Düse war eine 45º-variable Banddüse mit zwei 3/16" (4,8 mm) Durchmesserlöcher. Wenn die Bänder die Düse verließen, dehnten sie sich auf ca. 5/8" (19,5 mm) Durchmesser aus und wurden mit einer Geschwindigkeit, die der Düsenaustrittsgeschwindigkeit entsprach, auf einem Drahtnetz- Transportband weggezogen. (Es ist interessant festzustellen, daß beim Verlassen der Düse die Bänder ca. 1 % Feuchtigkeit verloren.) Auf dem Transportband wurden sie durch Besprühen mit flüssigem Stickstoff abgekühlt. Am Ende des Bandes wurden die Bänder auf einem Edelstahltisch zum weiteren Abkühlen abgelegt (5 bis 10 Minuten), bevor sie in 2 bis 6 inch große Stücke (51 bis 152 mm) gebrochen und verpackt wurden. Sie wurden in einer Mühle vom Modell Urschel N (4 Durchgänge) gemahlen, auf 18" (451 mm) SWECO (-8 + 24 US- Siebe) gesiebt, und in einem Jeffrey-Fluidbett-Nachtrockner (ein Durchgang) getrocknet. Extruderbedingungen Temperaturprofil Faß # Energie-Zuführrate Düsentemperatur Flüssiginjektion Gasinjektion Gasinjektionsdruck Schraubendrehzahl Schraubendrehmomoent Düsendruck Manteltemperatur ºF (ºC) Leitungswasser Kühler Heizer #1 Heizer #2 Heizer #3 Heater #4 konzentriertem Extrakt, Vorderseite von Faß Faßtemperatur ºF (ºC)

Produkt mit geröstetem und gemahlenem Aussehen

Die Extruderbedingungen waren dieselben wie für das Produkt mit gefriergetrocknetem Aussehen, mit Ausnahme des Gas-zu-Kaffee-Verhältnisses. Um ein leicht geflecktes dunkleres Produkt zu erhalten wurde die Gasrate auf einen sehr geringen Fluß (25 cc/m) eingestellt. Dies führte zu einem viel dichteren Band als beim gefriergetrockneten Produkt mit weit geringerer Porosität. Es verursachte auch, daß die Temperatur in den hinteren Extruderfässern leicht anstieg (+ 10ºF (5,6ºC)). Der Feuchtigkeitsverlust beim Verlassen der Düse war 0,5 %. Dies erwartet man auch, da die Porösität geringer ist und da viel weniger CO&sub2;-Gas austritt, welches die Feuchtigkeitsverminderung unterstützt.
Aufgrund der kleineren Größe, die für das Produkt mit geröstetem und gemahlenem Aussehen erwünscht war, waren fünf Durchgänge durch die Urschel- Mühle erforderlich wie unten gezeigt: Durchgang Rollereinstellung "Guard Clearance" Minimum
Das Produkt wurde im 18"-(457 mm)-Sweco-Sieb gesiebt unter Verwendung von -14/+20-US-Siebe (0,841 mm). Aufgrund der niedrigeren Porösität der Probe mit geröstetem und gemahlenem Aussehen waren zwei Durchgänge durch den Jeffrey- Fluidbett-Nachtrockner erforderlich, um den Feuchtigkeitsgehalt auf ein annehmbares Maß zu senken. Bedingungen für den Jeffrey-Fluidbett-Nachtrockner Bedingung Gefriergetrocknet Geröstet & Gemahlen Trocknungslufttemperatur ºF (ºC) Trocknungsluftgeschwindigkeit in ft./min (ms&supmin;¹) Zuführrate, lb/h (gs&supmin;¹) Verweilzeit, Trocknung, Sekunden Kühllufttemperatur, ºF (ºC) Verweilzeit, Kühlung, Sekunden Feuchtigkeit innen, % H&sub2;O Feuchtigkeit außen, % H&sub2;O 1. Durchgang 2. Durchgang

Produktbewertung und Analyse

Organoleptisch und visuell

Die fertigen Produkte wurden getestet, um die Effekte der verschiedenen Verfahrensschritte auf die Geschmacksqualität zu bewerten. Sie wurden beschrieben als ähnlich im Charakter zum sprühgetrockneten Pulver, das zu ihrer Herstellung verwendet wurde. Die übereinstimmende Meinung der Jury war die, daß die Produkte allen Erwartungen für den Geschmack, die Qualität und das Aussehen entsprachen. Produkteigenschaft Dichte g/cc Feuchtigkeit Farbe ºL mit gefriergetrocknetem Aussehen mit geröstetem und gemahlenem Aussehen
Anmerkung: Die Eigenschaften des sprühgetrockneten Pulvers, das für dieses Beispiel verwendet wurde sind:
Dichte: 0,25 g/cc
Feuchtigkeit: 2,75 %

BEISPIEL VIII

Eine Reihe von Untersuchungen wurden angestellt unter Verwendung eines Werner-Pfleiderer-ZSK-57-mm-Zwillingsschraubenextruders unter Verwendung eines 18-inch (457 mm)-laminarer Düse mit einer 0,005" (0,13 mm) Düsenöffnung oder einer Zweilochdüse. Die Extruderkonfiguration wird in der folgenden Tabelle angegeben, welche das Temperaturprofil in jeder der 10 Sektionen des Extruders angibt sowie die Position der Kaffeezuführung, der Begasung, Wasser oder Extraktzugabe und eine generelle Beschreibung des Produkts. Extruder-Faßsektions-Temperatur ºF (ºC) Lauf Zuführrate (lbs/h (gs&supmin;¹) Kaffee-H&sub2;O-Gehalt % inch-Löcher Die folgenden beiden Läufe wurden unter Verwendung einer Düse mit zwei Löchern gemacht Wasserzugaberate lbs/h % (gs&supmin;¹) Produkttempera-tur am Düsenausgang ºF Schraubendrehzahl Upm Düsendruck psig (MPa) CO&sub2;-Gaszugabe cc/min Drehmoment % Produkt von Feuchtigkeitsgehalt %-H&sub2;O Extrakt kleine Gasmenge Lauf A Begaste Folie nicht so elastisch, konnte jedoch auf Fuß/min (0,15 ms&supmin;¹) gezogen werden. Die Farbe war leicht heller Lauf B Lande zusammenhängende Bänder von löslichem Kaffee bei Granulierung -8+24 US-Mesh mit einem gefriergetrocknetem Aussehen, Dichte 0,275 und Farbe 28. Lauf C Lange kontinuierliche Bänder von festem Kaffee wurden auf -10+20-US-Mesh granuliert, mit einem gerösteten und gemahlenen Aussehen, dunkle Farbe und 0,5 g/cc Dichte. Lauf D 1 % Ammoniumbicarbonat einheitlich mit dem sprühgetrocknetem Kaffee vermischt wurde dem Extruder zugeführt. Es wurde ein langes kontinuierliches Band an löslichem Kaffee gewonnen, das bei Granulierung -8+20-US-Mesh mit einem gefriergetrockneten Aussehen, Dichte, 0,27 und Farbe 29. Lauf E Lösliches Kaffeepulver wird mit 5 % kolloidalem geröstetem und gemahlenem Kaffee vermischt unter Herstellung langer kontinuierlicher Bänder von löslichem Kaffee mit einem gefriergetrockneten Aussehen. Anmerkung - Position von: Zuführung Wasserzugabe Wasserzugabe * Zersetzung von Amminiumbicarbonat-produziertem Gas, das in die Kaffeeschmelze im Extruder gemischt wurde und eine expandierte Kaffeeschmelze lieferte.

BEISPIEL IX

Kristallbildung

Brauner Kaffeextrakt mit circa 55 % Feststoffkonzentration wird dem Vorwärmer mit einer Rate von circa 160 lb/Stunde (20,2 gs&supmin;¹) mit einer Waukesha-Zuführpumpe, Große 15, zugeführt. Auf der Austrittsseite der Pumpe passiert der Extrakt einen Tate Andale-Filter vom Model ID unter Entfernung von Sediment vor Eintritt in den Vorwärmer. In dem mit einem Heißwassermantel ausgerüsteten Vorwärmer, Model Luwa Nr. TV0030, erhöht sich die Extrakttemperatur von Raumtemperatur auf 77ºC. Der Vorwärmerotor wird mit 160 Upm betrieben. Der erwärmte Extrakt verläßt den Vorwärmer an der Oberseite und fließt zum Verdampfereinlaß.
Der erwärmte Extrakt tritt an der Oberseite des Verdampfers, Luwa Model Nr. HS0050, ein. Die Rotorgeschwindigkeit des Verdampfers wird auf circa 380 Upm eingehalten und wird hydraulisch mit einem Falk Fluid Power Antrieb, Model Nr. 30VCVf-AA-2123-70, betrieben. Eine Nash-Pumpe, Große AT-64, wird zur Erzeugung eines Vakuums von 7" Hg (3386,39 Pa) im Verdampfer benützt. Gesättigter Dampf von ca. 34 psig (336 kPa absolut) wird durch den Verdampfermantel eingeleitet, um den Extrakt in inneren auf ca. 93ºC zu erwärmen. Das Verdicken des Extraktes verursacht ein Rotordrehmoment von ca. 1,100"-lbs (124,3 Nm). Das verdampfte Wasser wird von der Oberseite des Verdampfers abgezogen und in die Oberseite des Kondensators eingeleitet. Der Kondensator mit festem Mantel und Röhre hat eine Oberfläche von 67 ft² (6,22 m²) und wird mit Kühlwasser versorgt. Eine Gould-Pumpe, Model Nr. 3196, zieht das Verdampferkondensat aus dem Kondensator in ein Sammelgefäß oder Abfluß.
An der Unterseite des Verdampfers fließt der konzentrierte Extrakt mit circa 91 % Feststoffen in ein speziell hergestelltes 3-Gallonen (11,4 dm³)- Füllstück. Eine Füllhöhe von ca. 1½-Gallonen (5,7 dm³) wird eingehalten. Die Füllstückhöhe wird mit einem K-Strahl Level Sensor Model Nr. 7062B gemessen. Der konzentrierte Extrakt aus dem Füllstück wird mit einer MAAG Vacorax Getriebepumpe entfernt, Model Nr. 70/70, die mit einer Geschwindigkeit von 30 Upm betrieben wird. Ein Nametra-Direkt Ablese-Viscometer, Model Nr. 667-9-87, angeordnet unterhalb des Auslasses der Vacorax-Pumpe, prüft die Viskosität der Kaffeeflüssigkeit, die zwischen 5 x 10&sup4; bis 1 x 10&sup6; cp (50 bis 1000 Pas) liegt. C-1-Kugelventile vom "Full-Port"-Typ von Mogas werden verwendet, um die Flüssigkeit in den statischen Mischer und die Formungsdüse zu leiten. Der Druck am Auslaß der Vacorax-Pumpe und am Einlaß in die Formungsdüse wird über Druckminderer vom Gentran Model GF-72/6-XXX-5M und dem Digitalanzeiger von Gentran Model GF-434 gemessen.
Die viskoelastische Kaffeeflüssigkeit wird durch drei Sektionen von statischen Mischern gepumpt, die jeweils 14 Mischelemente vom Sultzer-SMX-Typ enthalten. Kaffeearomastoffe werden in die Kaffeeflüssigkeit durch Kunden hergestellte Sultzer-Injektionsdüsen zugeführt. Eine Eldex-Meßpumpe, Modell #AA-100S, wird zur Zuführung der Aromastoffe mit Raten und Bedingungen verwendet, die mit den verwendeten Kaffeemischungen variieren. Wenn die viskoelastische Flüssigkeit und die Aromastoffe durch die statischen Mischer treten, bilden sie ein homogenes Produkt, das dann durch eine Reihe von HPM- 2500-Foliendüsen austritt. Die 12 inch (305 mm) breite Düse ist an eine Öffnung mit 0,005 inch (0,13 mm) angeschlossen. Elektrische Heizer von HPM werden verwendet, um die Düsentemperatur auf 200ºF (93,3ºC) aufrechtzuerhalten.
Die durch die Düse extrudierte Kaffeeschmelze wird durch ein Transportband mit einem Edelstahlsiebband mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 150 ft./min (0,25 bis 0,76 ms&supmin;¹) gereckt. Die Bandlänge ist ca. 18 ft. (5,5 m). Die Kaffeefolie, nach Abkühlen auf dem Band, wird dann einer Urschel-Mühle, Modell N, zugeführt. Ein Sweco-Schüttelsiebgerät, Modell #LS 18S333, wird zum Sieben der gemahlenen Kaffeeflocken auf eine bestimmte Größe von -12/+30-US-Mesh (0,595 mm) verwendet. Die gesiebten Flocken werden dann in einem Jeffrey-TMV2 ft. (0,61 m) x 15 ft. (4,57 m) langen Schüttel- Fluidbett-Trockner unter Einstellung der erwünschten 4,5 bis 4,75 % Feuchtigkeit getrocknet.

BEISPIEL X

Bildung einer gerösteten und gemahlenen Form

Brauner Kaffeextrakt mit ca. 55 %, Feststoffkonzentration wird vorerwärmt und wie in Beispiel 1 konzentriert. Die erhaltene viskoelastische Kaffeeflüssigkeit mit einer Konzentration von 92 % wird durch die statischen Mischer über die Vacorax-Getriebepumpe wie in Beispiel 1 gepumpt. Zur Erreichung des erwünschten gerösteten und gemahlenen Aussehens wird flüssiges Kohlendioxid direkt aus einem tragbaren GP-45-Kohlendioxidtank mit 300 psig (2,17 MPa) und einer Feststofflußrate von ca. 0,1 lb Kohlendioxid pro Pfund Kaffeefeststoffe (ca. 0,1 g Kohlendioxid pro Gramm Kaffeefeststoffe) eingeleitet. Die Kohlendioxidflußrate wird durch Regulierung des Rückschlagdruckes an der Injektionsdüse eingestellt.
Nach Vermischen wird die viskoelastische Kaffeeflüssigkeit durch eine elektrisch erhitzte Reihe von HPM-100-Banddüse aus 1 bis 8, 1/8 inch (3,8 mm)-Durchmesser Löchern je mit einem Winkel von 45º abwärtsgerichtet sind, extrudiert. Die erhaltenen Kaffeestränge, leicht expandiert und mit geflecktem Aussehen aufgrund des Austretens von Kohlendioxid, werden von der Düse auf einem 18 ft. (5,5 m) langem Edelstahlsieb-Transportband weitertransportiert und rasch gekühlt. Die Bänder aus dem Transportband werden dann gemahlen, gesiebt und wie im Beispiel 1 getrocknet mit einer Produktgröße von -8/+24 US-Mesh.
Andere neue lösliche Kaffeeformen wie von gefriergetrockneten und gerösteten Aussehen ganzer Bohnen sind durch Injektion von Gas oder überkritischer Flüssigkeit bei verschiedenen Flußraten mit einem Bran und Luebbe 55-mm-Kolbenpumpe, Modell #A7365, möglich.
Andere typischen Beispiele sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt: TABELLE I: Übersicht über Pilot-Produktläufe Zuführung zum Verdampfer Verdampfer Produkt Lauf Zuführrate (lb/h (gs&supmin;¹) Konzentration % Temperatur (ºC) Vakuum (inch HG (kPa)) Rotor Upm (% Max.) Temperatur am Verdampferausritt (º) Anmerkungen: A. Flüssiges Kohlendioxid wurde in den statischen Mischer injiziert, um die Produktdichte oder Farbe einzustellen. Das Produkt wurde als Bänder gesammelt und dann granuliert, gesiebt und danach getrocknet. Dichte: 0,342 g/cc Farbe: 20ºL Größe -8, +20 US-Mesh B. Produkt wurde unter Bildung eines dünnen Films gereckt. Dünne durchscheinende Kristalle wurden auf einen stabilen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet. Dichte 0,599 g/cc Farbe: 18ºL Größe: -8, +20 US-Mesh C. Produkt wurde als Bänder geformt und dann granuliert und gesiebt. Kein Trocknen erforderlich. Dichte: 0,462 g/cc Farbe: 18ºL Größe: -8, +20 US-Mesh D. Produkt unter Ausbildung eines dünnen Films gereckt. Dünne durchscheinende Kristalle wurden auf eine stabile Feuchtigkeit getrocknet. Dichte: 0,462 g/cc Farbe: 18ºL Größe: -8, +20 US-Mesh

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von begastem Kaffeeglas, umfassend:

(a) Herstellen einer Mischung von 88 % bis 97 % von vollständig aus Kaffee stammenden Feststoffen und 3 % bis 12 % Wasser;

(b) Einstellung der Mischung auf eine Temperatur von 60 bis 130ºC unter Bildung einer Schmelze;

(c) Einleiten von Gas in die Schmelze unter Druck in einem abgegrenzten Bereich unter Bildung einer begasten Schmelze;

(d) Durchleiten der Schmelze unter Druck durch eine Öffnung unter Formung der begasten Schmelze;

(e) rasches Abkühlen der begasten geformten Schmelze, die die Öffnung verläßt, unter Bildung von begastem homogenem Kaffeeglas; und

(f) Gewinnen des homogenen begasten Glases.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Mischung 91 % bis unter 96 % Kaffee-Feststoffe und 4 % bis 9 % Wasser in Schritt (a) enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Mischung auf 70ºC bis 110ºC erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Mischung auf 80ºC bis 100ºC erhitzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Gas Kohlendioxid, Stickstoff, Luft oder Mischungen davon ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die begaste Schmelze im Schritt (e) durch flüssigen Stickstoff abgekühlt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die begaste Schmelze innerhalb 180 Sekunden abgekühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin die begaste Schmelze innerhalb 120 Sekunden abgekühlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin die begaste Schmelze innerhalb 60 Sekunden abgekühlt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die begaste geformte Schmelze mit einem Restgehalt von mindestens 50 % an flüchtigen Bestandteilen abgekühlt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, worin die begaste geformte Schmelze mit einem Restgehalt von mindestens 70 % an flüchtigen Bestandteilen abgekühlt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, worin die begaste geformte Schmelze mit einem Restgehalt von mindestens 80 % an flüchtigen Bestandteilen abgekühlt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Öffnung in Schritt (d) durch eine Foliendüse mit einer Öffnung von 2 bis 20 Mils (51 bis 510 um) bereitgestellt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin die Schmelze in Schritt (d) durch die Öffnung bei einem Druck von bis zu 2500 psi (17,4 MPa) gepreßt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin die Mischung in Schritt (a) durch Mischen von getrockneten Kaffee-Feststoffen mit Wasser erhalten wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin die Mischung in Schritt (a) durch Konzentrieren eines wäßrigen Kaffee-Extraktes erhalten wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Mischung durch Konzentrieren unter Verdampfen eines vorkonzentrierten 100%igen Kaffee-Extraktes mit einem Feststoffgehalt von 45 % oder größer erhalten wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Mischung konzentriert wird durch Bilden eines dünnen Films eines konzentriertes Extraktes auf einer erhitzten Verdampferwand, und man den Extrakt in einem dünnen Film die Wand herabtreibt, während der Extrakt bei einer Temperatur von 60ºC bis 130ºC gehalten wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, worin man den Extrakt mit einem Propeller mit einem Wandabstand von ca. 1/8 inch (ca. 3,2 mm) die Wand herabtreibt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, worin die Propellerblätter bei 350 bis 550 Upm rotieren.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, einschließlich dem Schritt des Trocknens des begasten Glases bis zu einem stabilen Feuchtigkeitsgehalt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, worin die begaste Schmelze bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von unter 6 % Wasser getrocknet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, worin der Feuchtigkeitsgehalt 2,5 % bis 5 % Wasser ist.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, ferner umfassend die Zugabe von Aroma- und/oder Geschmacksstoffen, die aus dem Extrakt gewonnen wurden, zur Schmelze vor der Formung der Schmelze.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, ferner umfassend die Zugabe von Geschmack- und/oder Aromastoffen zur Schmelze vor Formung der Schmelze.

26. Verfahren nach Anspruch 25, worin der der Schmelze zugegebene Aroma- und/oder Geschmacksstoff Kaffeeöl ist.

27. Verfahren nach Anspruch 25, worin der der Schmelze zugegebene Aroma- und/oder Geschmacksstoff kolloidaler Kaffee ist.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, ferner umfassend das Recken der begasten Schmelze, welche die Öffnung verläßt, während sie rasch abgekühlt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, worin die die Öffnung verlassende Schmelze durch Ziehen mit einer größeren Geschwindigkeit als derjenigen, bei der die geformte Mischung die Öffnung verläßt, gereckt wird.

30. Verfahren nach Anspruch 29, worin die Mischung in Form eines dünnen transparenten Films aus Kaffeeglas von 1 bis 15 Mil (25,4 bis 381 um) Dicke gereckt wird.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, umfassend das Mahlen der gereckten begasten Schmelze unter Bildung eines kristallinen Produktes.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, umfassend das Mahlen des begasten Glases, das aus Schritt (f) gewonnen wurde, unter Erhalt eines Produktes, das wie gefriergetrockneter oder gerösteter und gemahlener Kaffee aussieht.

33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, worin das begaste Glas kryogen gemahlen wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, umfassend das Vermischen des gemahlenen Kaffeeglases mit trockenen Kaffee-Feststoffen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 4,5 Gew.% in einem Gewichtsverhältnis, das geeignet ist, ein Kaffeeprodukt mit einer mittleren Feuchtigkeit von nicht mehr als 5 Gew.% zu erzeugen.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 34, worin die Bildung der Schmelze in Schritt (b) mit einem Extruder erfolgt.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35, worin die in Schritt (a) gebildete Mischung eine Glasübergangstemperatur von 30ºC bis 80ºC hat.

37. Verfahren nach Anspruch 36, worin die Mischung eine Glasübergangstemperatur von 40ºC bis 65ºC hat.

38. Transparente trockene Flocken von Kaffeeglas, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei die Flocken auf beiden Seiten durchscheinend sind und eine dunkelbraune Farbe haben, mit einer Dicke von 1 bis 15 Mils (25,4 bis 381 um) und eine Siebgröße von -8 bis +30 U.S.- Standard-Mesh (-2,38 mm bis +595 um), eine Schüttdichte von 0,35 bis 0,55 g/cm³ und eine Farbe von 15 bis 22ºL und gegebenenfalls einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 6 % Wasser.

39. Lösliches Kaffeeprodukt, enthaltend 60 bis 95 % Trockenkaffee mit einer Schüttdichte von 0,15 bis 0,35 g/cm³ und 5 bis 40 % eines Glases gemäß Anspruch 38.