FI95987B - Menetelmä kaasutetun, lasimaisen kahvin valmistamiseksi - Google Patents

Description

i - 95987

Menetelmä kaasutetun, lasimaisen kahvin valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää kahvisulatteiden ja aromatisoitujen kahvisulatteiden valmistamiseksi rajoite-5 tussa tilassa, joka sulatteen jäähtyessä johtaa kovan lasimaisen kahvin, joka sulkee sisäänsä aromit, muodostumiseen. Kahvisulate kaasutetaan ennen halutun muotoisen lasimaisen kahvin ("kahvilasin") muodostamista. Tämä keksintö tarjoaa käyttöön parannetun, taloudellisen menetelmän 10 varastoinninkestävien kahvituotteiden aromatisoimiseksi ja valmistamiseksi, jotka tuotteet eivät ole vahingoittuneet lämmön vaikutuksesta ja jotka voidaan liuottaa nopeasti kuumaan veteen, jolloin saadaan maultaan ja aromiltaan erinomaista kahvia. Tämä menetelmä soveltuu erityisesti 15 aromatisoidun stabiilin lasimaisen kahvin valmistamiseen.

Valmistettaessa pikakahvia tunnetun tekniikan mukaisesti uutetaan paahdettuja ja jauhettuja kahvipapuja vedellä korkeassa lämpötilassa ja paineessa, jolloin muodostuu uutteita, jotka kuivataan yhdessä lisättyjen aromi-20 aineiden kanssa tai ilman niitä tunnetuin menetelmin, kuten suihkukuivauksella, kylmäkuivauksella tms.

Eräässä varhaisessa yrityksessä välttää tällaisten kahviuutteiden kuivumista (Eskew, US-patenttijulkaisu 2 929 717, 22. maaliskuuta 1960) konsentroitiin seosta, 25 joka sisälsi yhtä suuret määrät väkevöityä kahviuutetta ja inverttisokeriliuosta, kalvohaihduttimessa, jolloin muodostui tuote, joka sisälsi korkeintaan 4 % vettä ja joka pumpattiin pois haihduttimesta ja muotoiltiin jäähdytys-teloilla pieniksi hiutaleiksi, jotka oli helppo rikkoa 30 karkeaksi tuotteeksi ennen pakkaamista. Tässä menetelmässä haihduttimesta poistuvan tuotteen lämpötila oli alueella 104 - 143 °C ja tuotteiden kosteuspitoisuus oli suunnilleen 1 - 4 % ja ne olivat hygroskooppisia suurten invert-tisokerimäärien lisäämisen vuoksi. Tämäntyyppistä käsitte-35 lyä ovat käyttäneet myös Turkot et ai. (US-patenttijulkai- 2 95987 su 2 906 630, 29. syyskuuta 1959). Vaikka Eskewin ja

Trukotin et ai. menetelmällä saatiin kahvituotteita tarvitsematta tehdä suihkukuivausta, siinä käytettiin täyteainetta, joka ei sovellu nykyisille markkinoille. Lisäksi 5 tarvittaisiin erityispakkausta, jotta vähennetään kosteuden vaikutukset, joka olisi tuhoisaa valmistetun kahvi-tuotteen hygroskooppisuuden vuoksi.

Eräässä toisessa yrityksessä (US-patenttijulkaisu 3 419 399, 31. joulukuuta 1968) Earle Jr. et ai. valmis-10 tivat aromatisoituja liukenevia kahvitahnoja, joiden kosteuspitoisuus oli 9,5 - 12,5 %, lämpötilassa alle 60 °C ja kuivasivat tahnan sitten kosteuspitoisuuteen 1 - 4 %. Tämä materiaali oli hyvin tahmeaa ja vaikeaa käsitellä.

Risler et ai. (US-patenttijulkaisu 4 154 864, 15.

15 toukokuuta 1979) esittävät erään yrityksen dehydratoitujen kasviuutteiden valmistamiseksi. Risler et ai. muodostivat tahnan tai jauheen, joka suulakepuristetaan kammioon, jossa vallitsee alennettu paine, kahvituotteen paisuttamiseksi. Esimerkiksi kylmäkuivattua pikakahvijauhetta, jonka 20 kosteuspitoisuus on 2,5 %, suulakepuristetaan kammioon, jossa vallitseva paine on 8 kPa ja leikataan suunnilleen herneen kokoisiksi rakeiksi, jotka liukenevat kylmään veteen. Verrattuina rakeisiin, jotka on suulakepuristettu normaalipaineeseen mainitun patenttijulkaisun esimerkissä 25 5, ovat tuotteet, joilla on solumainen sisäinen rakenne, paljon paremmin liukenevia.

US-patentti julkaisun 3 625 704 (Andre et ai., 7. joulukuuta 1971) mukaisesti valmistetaan ja aromatisoidaan telamyllyllä jauhetusta pikakahvista tiiviitä pikakahvi-30 hiutaleita.

Makuaineiden, erityisesti eteeristen öljyjen, sito------ misesta on julkaistu joukko patentteja, joiden mukaan käytetään hiilihydraattilasia suojaamaan makuaineita. Esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 3 041 180 (Swisher) esitetään 35 menetelmä makuaineiden sitomiseksi suulakepuristettuun i· a.U.L lilll I I I H 1 95987 3 hiilihydraattisubstraattiin. Swisherin keksinnön mukainen tuote saadaan emulgoimalla veteen suurin piirtein liukenematonta eteeristä öljyä jatkuvana faasina toimivaan sulatettuun glyserolin ja maissisiirappikiintoaineen seokseen, 5 suulakepuristamalla emulgoitu massa filamenttien muodossa kylmään juoksevaan aineeseen, edullisesti orgaaniseen liuottimeen, johon eteerinen öljy liukenee ja johon mais-sisiirappikiintoaine ei liukene, rikkomalla kiinteytyneet filamentit sen jälkeen iskumenetelmällä käyttökelpoisessa 10 muodossa oleviksi pieniksi hiukkasiksi ja pitämällä sitten hiukkasia liuottimessa, edullisesti pitkän aikaa, eteerisen öljyn poistamiseksi hiukkasten pinnoilta yhdessä olennaisen osan kanssa jäännöskosteudesta, jota on hiukkasilla ja niiden sisällä. Tämä menetelmä toteutetaan lämpötilassa 15 yli 130 °C.

US-patenttijulkaisussa 3 704 137 (Beck) esitetään menetelmä eteerisiä öljyjä sisältävän koostumuksen valmistamiseksi. Kuvatussa menetelmässä keitetään sakkaroosin ja hydrolysoidun viljakiintoaineen vesiliuosta, kunnes sen 20 kiehumispiste on noin 122 °C ja vesipitoisuus saavuttaa halutun minimiarvon. Tässä vaiheessa lopetetaan kuumennus, sekoitetaan seosta ja lisätään emulgaattoria. Emulgaattori on välttämätön homogeenisen liuoksen muodostamiseksi. Liuoksen jäähtyessä lisätään eteerinen öljy ja hapettumi-25 senestoainetta ja sekoitetaan ne liuoksen joukkoon perusteellisesti. Valmis seos pakotetaan suulakepuristimen läpi normaalipaineessa. Tässä vaiheessa lisätään noin 0,5 pai-no-% lopullisesta koostumuksesta paakkuuntumisenestoainet-ta hiukkasten estämiseksi tarttumasta toisiinsa.

30 US-patenttijulkaisussa 4 004 039 (Shoaf et ai.) esitetään menetelmä aspartaamin sulkemiseksi matriksin muodostavien materiaalien sisään, joita voi olla mikä tahansa määrä eri aineita. Tuote saadaan aikaan muodostamalla kuuma sulate, jolla on jäähtyessään kyky muodostaa suh-35 teellisen amorfinen matriksi, jonka sisään makeutusaine on jakautunut erillisinä hiukkasina.

. 95987 4 EP-hakemusjulkaisussa O 158 460 (Pickup et ai) kuvataan menetelmää haihtuvien makuaineiden sitomiseksi elintarvikkeena hyväksyttävään substraattiin ja tarkemmin määriteltynä matalassa lämpötilassa toteutettavaa menetel-5 mää haihtuvien makuaineiden sitomiseksi suulakepuristet-tuun "hiilihydraattilasisubstraattiin". Haihtuvat tai eteeriset öljyt sekoitetaan kuivina pienimolekyyliseen hiilihydraattiin, elintarvikehappoon tms., jonka osuus on 10 - 30 % ja suurimolekyyliseen polymeeriseen hiilihyd-10 raattiin, jonka osuus on vähintään 70 % ja josta vähintään 95 % on ainetta, jonka molekyylipaino on yli 1 000. Kuiva seos suulakepuristetaan, jolloin se muodostaa jäähtyessään kovan lasimaisen aineen.

Vaikka nämä menetelmät ovat mahdollistaneet käyt-15 tökelpoisten elintarviketuotteiden valmistuksen, ne eivät ole tarjonneet keinoa valmistaa aromatisoitua lasimaista kahvia, joka on valmistettu 100-%risesti kahviperäisestä materiaalista.

Keksinnön kohteena on menetelmä kaasutetun, lasi-20 maisen kahvin valmistamiseksi, jolla on pakastekuivatun tai paahdetun ja jauhetun kahvin ulkonäkö.

Menetelmälle on tunnusomaista, että (a) muodostetaan seos, jossa on 88 - 97 % kahvipe-räistä kiintoainetta ja 3 - 12 % vettä; 25 (b) seoksen lämpötila säädetään 60 - 130 °C:seen sulatteen muodostamiseksi; (c) seokseen injektoidaan kaasua paineen alaisena rajoitetussa tilassa pehmeän, homogeenisen, kaasutetun sulatteen muodostamiseksi; 30 (d) sulate pakotetaan paineen alaisena suuttimen . läpi kaasutetun sulatteen muotoilemiseksi; (e) suuttimesta tuleva, kaasutettu, muotoiltu sulate jäähdytetään nopeasti kaasutetun, homogeenisen, lasimaisen kahvin muodostamiseksi; ja 35 (f) homogeeninen, kaasutettu, lasimainen kahvi ote taan talteen ja mahdollisesti jauhetaan, jolloin saadaan 95987 5 lopullinen, pakastekuivatun tai paahdetun ja jauhetun kahvin näköinen tuote.

Vaiheen (a) seos sisältää noin 3 - 12 % (edullisesti yli 4 - 9 %) vettä ja noin 88 - 97 % (edullisesti 5 91 - noin 96 %) kahvista saatavaa kokonaiskiintoainetta.

Seos voidaan valmistaa joko väkevöimällä kahviuutetta tai lisäämällä suihkukuivattuun, kylmäkuivattuun tai muulla tavalla valmistettuun pikakahvituotteeseen vettä. Nämä kaksi menetelmää voidaan haluttaessa yhdistää. Kun on valio mistettu kostea kahvi, se käsitellään lämmöllä ja leik-kausvoimilla lämpötilassa 60 - 130 °C (edullisesti 70 -110 °C) materiaalin yläpuolisen tilan ollessa rajoitettu, jolloin saadaan aikaan sula nestemäinen faasi. Seokseen injektoidaan kaasua. Kahvisulatteeseen voidaan lisätä yhtä 15 tai useampaa kahvista peräisin olevaa tai synteettistä kahviaromia ja seosta sekoitetaan hyvin, jolloin muodostuu homogeeninen seos. Seos muotoillaan ja jäähdytetään nopeasti, jolloin nestemäinen kahvisulate muuttuu lasimai-seksi kahviksi, jossa on jäljellä vähintään 50 %, edulli-20 sesti 70 % ja edullisimmin vähintään 80 % haihtuvista aineista ja lopuksi jäähdytetty tuote voidaan jauhaa edullisesti matalassa lämpötilassa tai käsitellä muulla tavalla käyttökelpoisiksi kahvituotteiksi. On havaittu, että haihtuvien aineiden säilyminen on tämän keksinnön yhteydessä 25 tehokkaampaa kuin kahvin, erityisesti aromatisoidun kahvin, kylmäkuivauksen tai suihkukuivauksen yhteydessä.

Käytettäessä tätä menetelmää vältetään vedenpoi s total kuivausvaihe sitomisprosessin aikana ja tällaiseen kuivausvaiheeseen liittyvä haihtuvien aineiden häviäminen.

30 Se mahdollistaa myös aromiaineiden sitomisen paineenalai-. sena rajoitetulla alueella, mikä lisäksi estää aromihä- viöitä.

Seos kuivataan kosteuspitoisuuteen alle 6 %, jos kuivaus on tarpeen.

35 Lasimainen kahvi sulkee sisäänsä ja pidättää kahvin aromi- ja makuaineet. Kun sulate poistuu suulakepuristi- β 95987 mesta, on tärkeää jäähdyttää tuote nopeasti matriksin kiinteyttämiseksi ja aromi- ja makuaineiden pidättämiseksi .

Kahvilasimenetelmän etuihin kuuluvat (1) haihtuvien 5 aineiden säilymisen optimointi pikakahvien ollessa kyseessä, (2) pienten makuainetiivistehiutaleiden, joita voidaan sisällyttää kahvituotteisiin, muodostuminen, (3) uusien muotojen aikaansaanti liukenevalle kahville, (4) kahvinkä-sittelykapasiteetin kasvattaminen käyttämällä väkevöinti-10 ja suulakepuristuslaitteita suihku- tai kylmäkuivauksen sijasta valmiiden kahvituotteiden valmistukseen, (5) stabiiliuden aikaansaamiseksi tarvittavan vedenpoiston eliminointi tai merkittävä vähentäminen ja (6) kahvin mannaanin ja kahvin selluloosahydrolysaattien sisällyttäminen lasi-15 maiseen kahviin tuottamatta käyttökelvottomia hygroskooppisia tuotteita. Näihin etuihin pyrittäessä on tärkeää vähentää lämpöhajoamismahdollisuuksia rajoittamalla lämpötilaa ja viipymäaikaa.

Aromatisointiin käytetään edullisesti aidosta kah-20 vista peräisin olevia aromiaineita.

Lähtöaineena käytettävä kahviseos voidaan valmistaa normaalilla perkolaatiomenetelmällä valmistetusta kahviuutteesta käsittelemällä uute kalvohaihduttimilla tai muilla sopivilla laitteilla, niin että saadaan aikaan . 25 kiintoainepitoisuus vähintään 88 %. Kiintoainepitoisuus ei kuitenkaan voi olla suurempi kuin 97 %, sillä on tärkeää muodostaa seos, joka on nestemäinen lämpötilassa 60 -130 ‘C ja muodostaa lasimaista kahvia jäähtyessään. Kahvi-seos voidaan valmistaa sekoittamalla suihku-, kylmä- tai 30 muulla tavalla kuivattua kahvikiintoainetta ja riittävä määrä vettä, niin että kosteuspitoisuudeksi tulee 3 -12 %.

On ilmeistä, että nämä kaksi tapaa kahvitiivisteen valmistamiseksi voidaan yhdistää esimerkiksi sekoittamalla 35 väkevöityä kahviuutetta kuivan liukenevan kahvin kanssa, 95987 7 niin että saadaan aikaan haluttu kosteuspitoisuus. Käytet-tiinpä mitä tahansa keinoa, tulisi saada aikaan yhtenäinen homogeeninen kahvisulate lämpötilassa 60 - 130 °C. Eräässä edullisessa suoritusmuodossa valmistetaan lämpötilassa 5 70 - 110 °C sulate, jonka kiintoainepitoisuus on 91 - noin 96 %.

Sen lisäksi, että tämä keksintö toimii hyvin tavanomaisesti uutettujen paahdetusta ja jauhetusta kahvista valmistettujen uutteiden yhteydessä, sitä voidaan soveltaa 10 myös kahvista lämmön, happojen, entsyymien ja emästen avulla hydrolysoimalla saataviin uutteisiin. Osa kahvin kiintoaineesta voi olla peräisin esimerkiksi hydrolysoidusta mannaanista, joka muodostaa oligomeereja, joiden polymeroitumisaste (DP) voi olla mikä tahansa alueella 1 -15 8, kuten US-patenttijulkaisussa 4 544 567 kuvatusta tuot teesta. Näitä materiaaleja valmistetaan yleensä kahvijau-hejätteistä korkeassa paineessa ja lämpötilassa tehtävällä lyhytaikaisella käsittelyllä, joka saa aikaan mannaanin hydrolysoitumisen pienempimolekyylisiksi oligomeereiksi, 20 joiden DP on korkeintaan 8. Kahvi voi sisältää myös kahvin selluloosakomponenteista peräisin olevia selluloosasoke-reita, joita valmistetaan hydrolysoimalla entsymaattisesti tai happojen tai emästen avulla tällaisia kahvin kiintoaineita.

25 Tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti valmistetaan yhtenäinen homogeeninen kahvisulate (a) muodostamalla seos, joka sisältää 88 - 96 %, edullisesti 91 -alle 96 % kahvikiintoainetta ja yli 4 - 12 %, edullisesti yli 4 - 9 % vettä; (b) säätämällä seoksen lämpötila arvoon 30 60 - 130 °C, edullisemmin 70 - 110 °C ja edullisimmin 80 - 100 °C; (c) injektoimalla seokseen kaasua; (d) sekoitta-‘ maila yhtenäiseksi, homogeeniseksi seokseksi; (e) pakotta malla yhtenäinen seos rajoitetun aukon tai levynmuodostus-suuttimen, jonka rako on 0,05 - 0,5 mm, läpi paineen ol-35 lessa korkeintaan 17 200 kPa; (f) venyttämällä seosta tai - 95987 8 sulatetta välittömästi sen tultua rajoitetusta aukosta ja vetämällä sulatetta yhtenäisesti käyttämällä liikkuvaa hihnaa tai muuta välinettä, jolloin levyn paksuus pienenee arvoon 0,025 - 0,38 mm (suuttlmesta poistuvan laajenevan 5 sulatteen paksuuden pienennys 1/2- -1/10-osaan) ja mahdollistetaan nopea jäähdytys ohueksi, läpinäkyväksi, kovaksi lasiksi; ja lopuksi (g) hienontamalla jäähtynyt lasimalnen materiaali; ja (h) kuivaamalla se tarvittaessa, jolloin saadaan kosteuspitoisuudeltaan stabiilia lasimaista kah-10 via.

Yllättävästi on havaittu, että sulatteen venyttäminen todella edistää aromiaineiden pidättymistä tuloksena olevaan alijäähtyneeseen lasimaiseen kahviin mahdollisesti nopeuttamalla sulatteen pinnan jäähtymistä lasin muotoon 15 ja estämällä aromien häviämistä haihtumisen kautta.

Riittävän sekoituksen ja lämmön avulla saadaan yhtenäinen, homogeeninen materiaali, joka on fysikaalisesti samankaltaista kuin materiaali, joka saadaan väkevöimällä kahviuute haluttuun kiintoainepitoisuuteen. Kummassakin 20 tapauksessa kahvikiintoaineella tulisi olla seuraavat ominaispiirteet sopivaa lasia muodostavan kahvisulatteen valmistuksen takaamiseksi. Seoksen lasiutumislämpötilan tulisi olla alueella 30 - noin 80 °C, edullisesti 40 - 65 °C.

Lasiutumislämpötilalla tarkoitetaan lasimaisessa 25 tilassa olevan materiaalin muuttumista juoksevassa tilassa olevaksi materiaaliksi kuumennettaessa se tämän lämpötila-alueen kautta. Muutoksen osoittaa jonkin toisen mitattavissa olevan termodynaamisen suureen, kuten laajenemisker-toimen tai lämpökapasiteetin, muutos. Tämän muutoksen ai-30 heuttaa molekyylien voimakkaan liikkeen alkaminen, joka tapahtuu siirryttäessä lasimaisesta nestemäiseen tilaan. Muutosta voidaan karakterisoida lasiutumislämpötilalla eli Tg-arvolla. TMA:11a (Thermomechanical Analyzer, valmistaja Perkin-Elmer) mitattua penetraatiotermogrammia käytetään 35 mittoja koskevien tietojen lähteenä. Kuten ohjekäsikirjän 95987 9 (Instruction Manual, Model TMS-2, julkaisu #993 - 9246) osassa Applications Section kuvataan, Tg on lämpötila, jossa havaitaan ensimmäiset merkit penetraatiotermogrammin siirtymisestä pois ennen muutosta saadulta peruskäyrältä.

5 Tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti lasimainen kahvituote valmistetaan muodostamalla seos, joka sisältää 88 - 97 %, edullisesti 91 - alle 96 % kiintoainetta, ja 3 - 12 %, edullisesti yli 4 - 9 % vettä, lämpötilassa 60 - 130 eC. Seos injektoidaan sitten kaasun, 10 edullisesti inerttikaasun, avulla rajoitetulla alueella, aromatisoidaan haluttaessa ja pakotetaan korkeintaan paineella 17 200 kPa rajoitetun alueen tai suuttimen läpi. Sitten seos jäähdytetään nopeasti nestetypellä, kylmällä ilmalla tai vetämällä kaasutettu sulate liikkuvan hihnan 15 tai telan avulla, niin että muodostettu kappale ohenee ja mahdollistetaan nopea jäähtyminen, minkä jälkeen jäähtynyt materiaali eli lasi voidaan hienontaa ja kuivata stabiiliin kosteuspitoisuuteen. Tätä lasia voidaan sitten yhdistää muihin kahveihin.

20 Kahviseos voidaan valmistaa normaalilla perkolaa- tiomenetelmällä valmistetusta kahviuutteesta käsittelemällä uute kalvohaihduttimilla tai muilla sopivilla välineillä, niin että saadaan aikaan kiintoainepitoisuus vähintään 88 %, edullisemmin vähintään 91 %. Kiintoainepitoisuus 25 säädetään sellaiseksi, että saadaan seos, joka muodostaa alijäähtynyttä kaasupitoista kahvilasia jäähtyessään. Kahviseos voidaan valmistaa myös sekoittamalla suihku-, kylmä- tai muulla tavalla kuivattua kahvikiintoainetta ja riittävä määrä vettä kosteuspitoisuuden saamiseksi arvoon 30 korkeintaan 12 %, edullisemmin alueelle yli 4 - 9 %.

Riittävän sekoituksen avulla saadaan homogeeninen • i ’ materiaali, joka on samankaltaista kuin kahviuutetta väke- vöimällä saatava tuote. Kahviseos voidaan valmistaa lisäämällä pieni määrä kuivaa liukenevaa kahvia väkevöityyn 35 kahviuutteeseen. Kaikissa tapauksissa saadun kahvikiinto- xo 95987 aineen lasiutumislämpötilan tulisi olla alueella 30 - noin 80 eC.

Sen lisäksi, että tämä pikakahvimenetelmä toimii hyvin tavanomaisesti uutettujen paahdetusta ja jauhetusta 5 kahvista valmistettujen uutteiden yhteydessä, sitä voidaan soveltaa myös uutteisiin, joita saadaan kahvista hydrolysoimalla lämmön, entsyymien, happojen tai emästen avulla.

Osa kahvikiintoaineesta voi olla peräisin esimerkiksi hydrolysoidusta mannaanista, joka muodostaa oligomeereja, 10 joiden polymeroitumisaste on mikä tahansa alueella 1-8. Näitä materiaaleja saadaan yleensä kostutetun kahvijauhe-jätteen korkeassa paineessa ja lämpötilassa tehtävällä lyhytaikaisella käsittelyllä, joka saa aikaan mannaanin hydrolysoitumisen suhteellisen suurimolekyylisiksi oligo-15 meereiksi, joiden polymeroitumisaste on korkeintaan 8. Kahvi voi sisältää myös kahvin selluloosakomponenteista saatavia selluloosasokereita, joita valmistetaan tällaisen kahvikiintoaineen happo- tai emäshydrolyysillä. Missään tapauksessa mannaanioligomeerien ja selluloosaperäisten 20 kahvin sokereiden lisääminen ei saa aikaan sellaista la-siutumislämpötilan alenemista, joka johtaisi hygroskooppisuudeltaan hyväksyttävän lasimaisen kahvin valmistuksen epäonni stumi seen.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa menetelmä pa-25 rannetun liukenevan kahvituotteen valmistamiseksi käsittää seuraavat vaiheet: (a) esikonsentroidun 100-%risen kahviuutteen, jonka kiintoainepitoisuus on vähintään 45 %, haihdutus kiintoainepitoisuuteen 88 - 97 paino-%, edullisesti 91 - noin 96 paino-%, käsittelemällä samalla väke-30 vöityä kiintoainetta riittävällä lämmöllä ja riittävillä , leikkausvoimilla, niin että saadaan sula nestemäinen kah- • · vi, lämpötilassa 60 - 130 °C, edullisesti 70 - 110 °C ja edullisimmin 80 - 100 ®C yläpuolisen tilan ollessa rajoitettu; (b) viskoelastisen juoksevan aineen aromatisointi 35 ja kaasutus yläpuolisen tilan ollessa rajoitettu ja sekoi-

Il : IB ! Hill Uin ! 95987 11 tus homogeeniseksi seokseksi; (c) homogeenisen seoksen muotoilu ja nopea jäähdytys, niin että saadaan aikaan faasimuutos viskoelastisesta juoksevasta aineesta lasimai-seksi kahviksi, jossa on jäljellä vähintään 50 %, edulli-5 sesti 75 % ja edullisimmin 80 % haihtuvista aineista; ja (d) kiinteytyneen seoksen jauhaminen ja seulonta.

Lasimaisen kahvin täysin haihduttamalla tapahtuvan valmistuksen etuihin kuuluu mahdollisuus (1) haihtuvien aineiden hyvään säilytykseen välttämällä pitkäaikaisia 10 vedenpoistovaiheita, (2) mahdollisuus estää koaguloitumi-nen ja muut fysikaaliset muutokset, joita tapahtuu kahviuutteiden tavanomaisen kuivauksen aikana, (3) muodostaa väkevöityjä makuaineita sisältäviä pieniä hiutaleita, joita voidaan sisällyttää kahvituotteisiin, (4) saada aikaan 15 liukenevan kahvin uusia muotoja, (5) tarjota lisää kahvi-käsittelykapaisteettia käyttämällä väkevöinti- ja suulake-puristuslaitteita suihku- tai kylmäkuivauksen sijasta valmiiden kahvituotteiden valmistukseen ja (6) mahdollisuus sisällyttää kahvin mannaanin ja kahvin selluloosan hydro-20 lysointituotteita lasimaiseen kahviin, ilman että muodostuu hygroskooppisia tuotteita. Näihin etuihin pyrittäessä on tärkeää vähentää lämpöhajoamismahdollisuuksia rajoittamalla lämpötilaa ja viipymäaikaa.

Edullisen suoritusmuodon mukaisesti lasimainen kah-25 vituote valmistetaan haihduttamalla kahvi laimeasta uut-teestä hyvin jäykkäliikkeiseksi, tiiviiksi viskoelastisek-si juoksevaksi aineeksi, joka sisältää 88 - 97 % kahvin kiintoainetta ja 3 - 12 % vettä, lämpötilassa 60 - 130 °C. Sitten seos mahdollisesti aromatisoidaan käyttämällä väke-30 vöityä kahviaromia, synteettistä aromia tai niiden seosta.

. On edullista käyttää uutteesta valmistettua aitoa kahvi- • · aromia. Sen jälkeen seos kaasutetaan. Sitten seos sekoitetaan perusteellisesti rajoitetussa tilassa paineenalaisena ja jäähdytetään nopeasti faasimuutoksen aikaansaamiseksi 35 ja lasimaisen kahvin muodostamiseksi.

12 95987

Valheessa (c) voidaan käyttää kahviuutetta, joka on väkevöity kiintoainepitoisuuteen vähintään 45 % käyttämällä tavanomaisia kahvinhaihdutus- ja erotusmenetelmiä. Kahviuute voidaan väkevöidä esimerkiksi kolmikattilaisessa 5 alipainehaihduttimessa kiintoainepitoisuuteen yli 45 %.

Osa haihdutustuotteesta voidaan säilyttää aromien talteenottoa varten. Vaihtoehtoisesti kahviuutteelle tehdään erotus kolonnissa haihtuvien komponenttien poistamiseksi ennen haihdutusta. Väkevöity uute johdetaan seuraavaksi 10 Filmtrudet Polymer -koneen läpi, jossa nopeasti pyörivä roottori työntää ohuen uutekalvon haihduttimen seinämälle tangentiaalisesti seinämään nähden ja saa aikaan kierteisen virtauksen alaspäin sen ansiosta, että siinä on lapoja, jotka ohjaavat uutetta alaspäin, samalla kun toiset 15 lavat levittävät uutetta tangentiaalisesti ja kohtisuoraan roottorin akseliin nähden. Uutekalvot, joiden paksuus on 3,2 ± 0,4 mm, toimivat oikein hyvin.

Tällaisten koneiden roottorit voivat pyöriä kier-rosnopeuksilla 50 - 700 min-1; kahviuutteelle suositellaan 20 nopeuden 350 - 550 min'1 käyttöä. Haihduttimen vaippaan syötetään vesihöyryä, jonka paine on 240 - 310 kPa, kun taas haihduttimen uutepuolella käytetään tavallisesti alennettua painetta 24 - 48 kPa. Normaalipainetta korkeampaa painetta voidaan käyttää uutteen lämpötilan pitämisek-25 si alueella 60 - 130 °C. Roottorin lapojen pyyhkimisvaiku- « tus työntää uutetta alaspäin haihduttimen sylinterissä ja uutteen poistuessa haihdutusvyöhykkeeltä sen kiintoainepi-toisuus on 88 - 97 %, edullisesti 91 - noin 96 %. Suurpai-nehammaspyöräpumppua käytetään poistamaan haihduttimesta 30 uute, jonka viskositeetti voi olla jopa noin 1 000 000 cP.

. Haluttaessa lisätään haihdutusvyöhykkeen jälkeen ja ----- ennen pumppua välisäiliö tai -alue väkevöidyn uutteen keräämistä varten. Tämä alue antaa mahdollisuuden käyttää hammaspyöräpumppua syöttämään voimakkaasti konsentroitua 35 juoksevaa ainetta vaihtelevana virtauksena sekoittimiin 95987 13 myöhemmin tehtävää aromatisointia ja/tai kaasutusta varten ja prosessin muotoiluosiin. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää yhtä hammaspyöräpumppua väkevöidyn uutteen pakottamiseen syöttösäiliöön ja toista hammaspyöräpumppua syöttä-5 mään aine prosessin myöhempiin vaiheisiin. Välisäiliö on edullisesti varustettu välineillä materiaalin sekoittamiseksi ja lämpötilan ylläpitämiseksi.

Välisäiliöstä väkevöity viskoelastinen juokseva aine voidaan pakottaa paineistettuna staattisista sekoitit) timista koostuvan ryhmän läpi, jossa juoksevaan aineeseen lisätään kahviaromia ja inerttikaasua.

Aromin ja kaasun lisäyksen jälkeen juokseva aine sekoitetaan perusteellisesti ja johdetaan muotoilulaittee-seen, jossa muodostetaan kalvoja, nauhoja tai muun muotoi-15 siä tuotteita. Juokseva aine muotoillaan lämpötilassa 60 -130 °C, edullisesti 70 - 110 °C ja edullisimmin 80 -100 °C ja jäähdytetään nopeasti hauraaksi lasiksi. Jääh-dytys tehdään upottamalla, suihkuttamalla kylmällä kaasulla tai kylmätunnelissa tai kalvon ollessa kyseessä venyt-20 tämällä levynmuodostussuuttimesta tulevaa kalvoa.

Nopea jäähdytys kovettaa muotoillun juoksevan aineen ulkokerroksen ja estää kahviaromin mainittavan häviämisen.

Hauraaksi muuttunut lasi hienonnetaan jauhamalla . 25 tai muulla tavalla ja lajitellaan seulomalla halutuksi valmiiksi tuotteeksi. Kun tuotteen kosteuspitoisuus on yli 6 %, käytetään kuivausvaihetta kosteuspitoisuuden alentamiseksi alentamiseksi alueelle 2,5 - 5 %. Tämä stabiloi kahvia ja estää paakkuuntumista ja stabiloi tuotetta aro-30 matisoitujen makuaineiden häviämistä vastaan.

Kuivalla liukenevalla kahvilla tai väkevöidyllä ·· uutteella on seuraava koostumus ilmoitettuna prosentteina kuiva-aineesta: 95987 14 % Edullisesti %

Kokonaishiilihydraatti 15 - 50 30 - 40

Kokonaishiilihydraatin sisältämät pelkistävät sokerit 5-20 5-15 5 Proteiini 5-15 6-10

Alkyloidit 0-6 2-6

Klorogeenihappo 2-35 5-15

Muut hapot 2-12 4-8

Tuhka 2-16 5-9 10

On havaittu, että vaikka paahdettu kahvikoostumus sisältää huomattavan määrän karamellisoitunutta sokeria, ei tuloksena oleva lasi ole niin hygroskooppista, ettei sitä voitaisi varastoida korkeissa lämpötiloissa, lasisu-15 latteen valmistuksen yhteydessä käytetyn kosteuden rajoittamisen ansiosta.

Kun kahviseos on valmistettu, se kaasutetaan injektoimalla ja sekoittamalla tasaisesti seokseen erilaisia kaasuja, kuten typpeä, ilmaa, hiilidioksidia tai muita 20 kaasuja ja niiden seoksia, mikä saa aikaan kahviseoksen tiheyden pienentymisen ja mahdollistaa valmiin kahvituotteen tiheyden joustavuuden ja säätelyn. Tällainen kaasutus auttaa myös liukoisuuden parantamisessa ja sillä on tuotteen väriä vaalentava vaikutus, jotka molemmat tekijät . 25 ovat käyttökelpoisia suunniteltaessa uusia kahvituotemuo- toja, joissa käytetään lasimaista kahvia komponenttina.

Lisäksi aromiaineita lisätään joko kaasutusvaiheen yhteydessä tai erikseen, esimerkiksi injektoimalla aromiaineet seokseen ja sekoittamalla seos sitten homogeenisek-30 si. Lisättäessä aromiaineita on välttämätöntä vähentää • lämpötilan vaikutusta aromiaineisiin pitämällä aromatisoi- ·“' tu kahvisulate korkeassa lämpötilassa rajoitetussa tilassa ja jäähdyttämällä sitten massa korkeintaan kolmen minuutin kuluessa. Lämmön aiheuttama aromiaineiden hajoaminen ja 35 häviäminen estetään jäähdyttämällä sulate välittömästi sen il lii» 14li l.t . | 95987 15 jälkeen, kun se on muotoilun yhteydessä pakotettu suukappaleen tai suukappalesarjan läpi. Tultuaan ulos suukappaleista kahvisulate kiinteytyy ja jäähtyy nopeasti kovaksi lasiksi. Seos voidaan vaihtoehtoisesti jäähdyttää nopeasti 5 suulakepuristimessa tunnetuin keinoin. On tärkeää jäähdyttää ja kiinteyttää sulate takaisin, jolloin muodostuu lasi. Kummassakin tapauksessa suositellaan aromatisoidun kahvin jäähdyttämistä 180 sekunnissa, edullisesti 120 sekunnissa ja edullisimmin minuutin kuluessa käyttämällä 10 nestetyppihaudetta tai muuta nopeaa jäähdytysmenetelmää.

Aromiaineet voidaan stabiloida kahviöljyyn, kahviuutteeseen tai muilla alalla tunnetuilla tavoilla. Aromiaineet otetaan talteen alalla tunnetuin menetelmin.

Lasimainen kahvi on erityisen arvokas luonnollisten 15 ja synteettisten maku- ja aromiaineiden, joita voidaan lisätä kahviin, suojaamisen ja stabiloinnin kannalta. Pai-neenalaisen sulan nestefaasin suuri kiintoainepitoisuus ilmeisesti antaa mahdollisuuden muodostaa nopeasti homogeeninen aromatisoitu seos, joka voidaan välittömästi 20 jäähdyttää, jolloin saadaan aikaan kahvisulatteen muuttuminen lasimaiseksi kahviksi haihtuvien aromiaineiden häviön ollessa alle 50 %, edullisemmin alle 30 % ja edullisimmin alle 20 %. Aromatisoituun sulatteeseen voidaan mahdollisesti sisällyttää inerttikaasua aromiaineiden suojaa-. 25 miseksi hapettumiselta, tiheyden säätämiseksi ja lopulli sen jäähdytetyn sulatteen eli kahvilasin liukoisuuden parantamiseksi. Lasimainen kahvi voidaan jäähdyttyään hienontaa haluttuun hiukkaskokoon.

Soveltuviin maku- ja aromiaineisiin kuuluvat paah-30 detusta ja jauhetusta kahvista talteenotetut aromiaineet, joita kutsutaan jauhatuskaasuksi, kahviuutteesta peräisin olevat aromiaineet, joita kutsutaan poistokaasuksi, kah-viöljystä saatavat aromiaineet, vesihöyryaromiaineet, ali-painearomiaineet ja kaikki muut tunnetut kahvin aromi- ja 35 makuaineiden muodot. Lisäksi sulatteeseen voidaan disper- 16 95987 goida ja sisällyttää muita tunnettuja kahvimuotoja, kuten kolloidista kahvia.

Seuraavien esimerkkien tarkoituksena on valaista tätä keksintöä sitä kuitenkaan rajoittamatta.

5 Esimerkki 1 (ei keksinnön mukainen menetelmä)

Liukenevaa suihkukuivattua ja agglomeroitua Maxwell House -pikakahvia, jonka tiheys oli 0,25 g*cnf3 kosteuspitoisuuden ollessa 4,9 %, syötettiin käsin tilavuutta mit-taavaan K-tron-syöttölaitteeseen, joka oli kaksiruuvisen 10 suulakepuristimen Werner Pfleiderer Model nro 1982 ZSK 57 mm 50/2 sylinterin nro 6 päällä. Sylinteriin nro 8 pumpattiin vettä nopeudella 1,54 kg «h·1. Nestemäistä kahviaro-mia, joka oli valmistettu US-patenttijulkaisun 4 574 089 mukaisesti ja jonka tiheys oli 0,85 g «cm'3, annosteltiin 15 suulakepuristimeen nopeudella 0,249 kg»h_1. Aromiaineen syöttöjärjestelmä paineistettiin aromihäviöiden välttämiseksi ja aromiaine pidettiin lämpötilassa korkeintaan 2 °C.

Kahvi syötettiin 11-sylinterisen suulakepuristimen 20 viiden sylinterin läpi. Näitä viittä lämpötilavyöhykettä säädeltiin siten, että saavutettiin seuraavat olosuhteet:

Sylinterin nro Todellinen lämpötila (°C) 6 (syöttö) 31 - 25 7 40 8 86 9 60 10 36 11 46 30 • Suulakepuristin toimi nopeudella 38,6 kg«h-1 ja vään- tömomentilla 64 %, jolloin ruuvien pyörimisnopeus oli 60 min-1.

Syöttövirrat homogenoitiin ja sulatettiin mekaani-35 sen lämmön avulla kahvimatriksiksi. Tuote poistui suulake- 95987 17 puristimesta lämpötilassa 88 °C kosteuspitoisuuden ollessa 8 % nauhasuuttimen läpi, jossa oli kaksi aukkoa, joiden läpimitta oli 19 mm. Suulakepuristustuote jäähdytettiin nopeasti upottamalla se nestetyppeen ja siitä muodostui 5 haurasta lasimaista kahvia. Hauraaksi muuttunut lasimainen kahvi jauhettiin.

Tällä menetelmällä saatiin aikaan aromin 93-%:inen säilyminen mitattuna kaasukromatografilla käyttämällä puhallus -loukku-menettelyä. Verrattiin keskenään syötettävää 10 jauhetta, johon oli lisätty stoikiometrisesti oikeaksi pitoisuudeksi kahviaromia ja aromatisoitua suulakepuris-tettua tuotetta. Menettelyssä valmistettiin näytekahvin vesiliuos. Haihtuvat komponentit siirrettiin kahviliuok-sesta sorbenttiputkelle käyttämällä lämpöä ja heliumkaasu-15 puhallusta. Envirochem Unacon -konsentrointilaitetta käytettiin haihtuvien aineosien desorbointiin ja niiden siirtämiseen sulatettua piidioksidia sisältävälle kolonnille, joka oli FID-(hiili-)detektorilla varustetussa kaasukroma-tografissa.

20 Aikaansaadut aromien pidättymisarvot olivat hyviä verrattuina arvoihin, joita tyypillisesti saadaan suihku-kuivauksella (55 %), agglomeroinnilla (75 % käsittelykertaa kohden) tai kylmäkuivauksella (65 - 75 %).

Itsepuhdistuvista kaksoisruuveista (1 290 mm) koos-25 tuva rakenne (esitetään seuraavassa taulukossa) koottiin elementeistä, joita myy Werner Pfeleiderer. Se sisälsi oikeakätisiä vaivauskappaleita (K), jotka toimivat ylä- ja alavirran puoleisina sulkuina, jotka vähensivät lisättyjen aromiaineiden haihtumista suulakepuristimesta.

30

Siipiruuvin nousu: fiQ 2X8Q M 4&Q &_ fift K_ K_ 4X40

Pituus (mn) : 30 80 40 60 40 60 40 20 40 20 40

Esimerkki II (ei keksinnön mukainen menetelmä) 35 Liukenevaa kahvia, jonka kosteuspitoisuus oli sää detty ennalta arvoon 8 % nauhasekoittimessa, syötettiin * 18 95987 nopeudella 1,50 kg«h'1 yksiruuviseen Brabender-suulakepu-ristimeen, jossa ruuvin pituuden ja läpimitan suhde oli 25:1, läpimitta 19,1 mm ja puristussuhde 2:1. US-patentti-julkaisussa 4 574 089 kuvatulla tavalla valmistettua nes-5 temäistä kahviaromia pumpattiin suulakepuristimeen nopeudella 23 g‘h'1. Ruuvi toimi kierrosnopeudella 50 min'1 ja sai aikaan vääntömomentin 4 500 - 5 000 Nm. Puristimen kolme kuumennusvyöhykettä pitivät sulan kahvin lämpötilassa 75, 80 ja vastaavasti 80 °C. Suukappaleen soviteosa 10 pidettiin lämpötilassa 85 °C, kahvisulatteet poistuivat lämpötilassa 88 °C keskimääräisen viipymäajan ollessa 1,75 - 2 min. Kahvisulatteet jäähtyivät nopeasti ja muodostivat hauraan lasin.

Suulakepuristustuote jauhettiin Homoloid-jauhimessa 15 käyttämällä 00 - 20 meshin (0,841 mm) seuloja, sekoitettiin suihkukuivatun kahvijauheen kanssa seokseksi, joka sisälsi 10 % lasia ja 90 % suihkukuivattua materiaalia ja annettiin tasapainottua.

Neljä kuukautta kestänyt nopeutettu säilytystutki-20 mus vahvisti, että tuote säilyi hyvin; aromi säilyi kahvi-matriksissa vähintään 10 viikkoa huoneenlämpötilassa ja yhdeksän viikkoa lämpötilassa 35 eC organoleptisesti mitattuna.

Haluttaessa voidaan valmistaa erilaisia aromiainei-25 ta ja kahviperäisiä materiaaleja sisältäviä muita tuotteita.

Esimerkki III

Tiheydeltään pienempää suulakepuristustuotetta, joka erosi muodoltaan nauhoista ja levyistä, valmistettiin 30 käyttämällä kaasun suihkutuksella varustettua pystysuoraa letkusuulaketta. Tässä tapauksessa yksiruuvinen C.W. Brabender -suulakepuristin, jossa pituus-läpimittasuhde oli 15:1 (läpimitta 19,1 mm), varustettiin ruuvilla, jonka puristussuhde oli 1:1. Suulakepuristimeen syötettiin liu-35 kenevaa kahvia (kosteuspitoisuus 9,5 %). Kolme kuumennus-vyöhykettä säädettiin lämpötiloihin 75, 80 ja 85 °C ja 19 θςθ£7 V- ' ' \ pystysuora Brabender-letkusuutin (ulkoläplmltta 8,7 mm, sisäläpimitta 7,1 mm) kuumennettiin lämpötilaan 85 °C.

Liukeneva kahvi kulki suulakepuristimen läpi nopeudella 0,91 - 15,4 kg*h_1 ja poistuu suulakepuristimesta 5 lämpötilassa 80 - 86 °C. Ruuvia käytettiin kierrosnopeuk-silla 22, 33 ja 40 min'1 ja suukappaleeseen kehittyi paine 2 070 - 2 760 kPa. Sulate puristettiin teflonpäällystei-selle hihnalle, joka pyöri nopeudella 40 - 60 min*1. Suu-lakepuristustuote muodosti putkia, joilla oli tumma ulko-10 pinta ja lasimainen tumma sisäpinta. Nämä putket voitiin täyttää ilmalla sulkemalla päädyt, jolloin muodostui ohutseinäinen (0,008 mm) kahvikupla. Jäähdytetyillä lasikupuna oli hauraat seinämät, jotka rikottuina muodostivat kevyitä harsomaisia hiukkasia, jotka ovat äärimmäisen hel-15 posti kuumaan veteen liukenevia.

Esimerkki IV (ei keksinnön mukainen menetelmä) Näiden kokeiden toteuttamiseen käytettiin kahdella samanaikaisesti pyörivällä ruuvilla varustettua C-37 mm -suulakepuristinta, jonka oli valmistanut Werner and 20 Pfleiderer Corporation.

Toinen ruuveista oli varustettu syöttövyöhyk- keeltä alkavilla kuljetuselementeillä, joiden pituus oli 1 045 mm ja joiden kierteen nousu aleni asteittain 60 mm:stä 26,7 mm:iin ja joita seurasi kolme ryhmää vuo-25 rottelevia 10 mm:n vasenkätisiä siirto- ja nollaelement-tejä, joita seurasi vaivauskappale suulakepuristimen ulos-menopäässä. Ruuvin pituus oli yhteensä 1 158 mm ja suulakepuristimessa oli seitsemän sylinteriä. Toinen ruuvi oli profiililtaan vastaava. Suulakepuristimen ulosmenopäähän 30 kiinnitettiin levysuulake, jonka oli valmistanut Haake

Buchler. Tämän suukappaleen aukon leveys oli 102 mm ja korkeus 0,13 mm. Suukappaleessa oli myös paineanturi, joka mahdollisti suukappaleessa vallitsevan viskositeetin laskemisen tavanomaisin menetelmin, jotka perustuvat painehä-35 viöön suukappaleessa. Suulakepuristimen toimiessa sylinte- .'> r' ρ p η 20 rin 1 (syöttö) lämpötila oli 21 °C, sylinterien 2 ja 3 lämpötila oli 35 °C, sylinterien 4, 5, 6 ja 7 (poisto) 100 °C ja levysuulakkeen lämpötila oli 104 °C.

Kaupallisesti saatavissa olevaa suihkukuivattua 5 jauhetta, jonka kosteuspitoisuus oli 3 %, syötettiin C-37 mm -puristimeen, jonka ruuvien pyörimisnopeus oli 115 min'1. Jauheeseen syötettiin sylinterissä 2 vettä sellaisella nopeudella, että seoksen kosteuspitoisuudeksi tuli 6 %. Kostutettu jauhe sekoitettiin ja kuumennettiin 10 suulakepuristimessa homogeeniseksi sulatteeksi. Suukappa leesta tulevan seoksen lämpötila oli 113 eC ja viskositeetti 2 600 cP. Seos jäähdytettiin nopeasti hauraaksi lasiksi.

Toinen koe tehtiin käyttämällä samaa suulakepuris-15 tin-suukappalekokoonpanoa ja samoja olosuhteita. Toisessa kokeessa syötettävä jauhe koostui kaupallisesti saatavasta suihkukuivatusta jauheesta (sama kuin edellä), jonka osuus oli 50 paino-%; kaupallisesti saatavissa olevasta deks-troosista, jonka osuus oli 25 paino-% ja kosteuspitoisuus 20 0 %; ja kaupallisesti saatavissa olevasta kiinteästä fruk toosista, jonka osuus oli 25 paino-% ja kosteuspitoisuus 0,3 %. Jauheseokseen lisättiin sylinterissä 2 vettä sellaisella nopeudella, että seoksen kosteuspitoisuudeksi tuli 6 %. Suulakkeesta tuleva sulate oli väriltään vaa-25 leampaa eikä se kiinteytynyt hauraaksi lasiksi, vaan jäi pehmeäksi ja tahmeaksi. Tätä koetta jatkettiin vähentämällä asteittain kahvin ja monomeeristen sokereiden seokseen lisättävän veden määrää. Vaiheessa, jossa suulakepuristimeen ei lisätty ollenkaan vettä, suukappaleesta tuleva 30 sulate oli edelleen väriltään vaaleaa. Tämän seoksen kos-* teuspitoisuus oli 1,6 % (ei lisättyä vettä), lämpötila 113 eC ja viskositeetti 2 550 cP ja se oli pehmeää ja tahmeaa .

Esimerkki V (ei keksinnön mukainen menetelmä) 35 Suihkukuivattua liukenevaa kahvijauhetta, jonka irtotiheys on noin 0,26 g*h_1 ja kosteuspitoisuus 2,5 % ja .•W «V ·«» 21 95987 joka on valmistettu tavanomaisella suihkukuivausmenetel-mällä, syötetään painovoimaisen K-Tron-syöttölaitteen suppiloon. K-Tron-yksiköllä syötetään suihkukuivattua jauhetta kaksoisruuvlsuulakepurlstimen (57 mm, Werner 5 Pfleiderer, Model nro ZSK 57) neljänteen ja viidenteen sylinteriin nopeudella 64,9 kg»h-1. Suulakepuristimen ruuvit, jotka pyörivät nopeudella 107 min'1, kuljettavat sulavaa jauhetta suulakepuristimen läpi. Kahvisulatteeseen ruiskutetaan vettä suulakepuristimen kuudennen ja seitse-10 männen sylinterin välissä nopeudella 2,40 kg «h-1, mikä vastaa kosteuspitolsuusuutta 3,7 % jauheen syöttönopeuden perusteella laskettuna.

Kahvisulate suulakepuristetaan vaateripustimen muotoisen laminaarivlrtaussuulakkeen läpi, jonka leveys on 15 45,7 cm ja aukon korkeus 0,13 mm ja jonka on valmistanut

Scientific Process and Recearch, Inc., Somerset, New Jersey. Suulakkeessa vallitseva paine on 2 420 kPa. Kuuma kahvisulatelevy vedetään suulakkeesta jatkuvalla teräs-verkkohihnakuljettimella Kamflex Model nro 731, jonka hih-20 nan leveys on 50,8 cm ja nopeus 15,2 - 61,0 mimin'1. Kun levy vedetään suulakkeesta, se venytetään paksuuteen 0,025 - 0,13 mm suulakkeesta tapahtuvan turpoamisen aikaansaamasta alkuperäisestä paksuudesta noin 0,25 1,3 mm. Ohut jatkuva kahvisulatelevy jäähtyy nopeasti huo-25 neenlämpötilaan hihnalla ja muodostaa laajoja, hauraita kahvilasipaloja, jotka ovat kiiltäviä kummaltakin pinnaltaan. Laajat palat syötetään hihnalta Model N Urschel -jauhimeen, jossa ne jauhetaan pienemmiksi hiutaleiksi. Pienet hiutaleet seulotaan sitten 30 cm:n SWECO-täryerot-30 timessa. Hiukkaset, jotka läpäisevät erottimen ylimmän seulan (8 US-meshiä, 2,38 mm) ja jäävät pohjaseulalle (20 ” US-meshiä, 0,841 mm), otetaan talteen tuotteena. Kaikki hiukkaset, jotka joko jäävät 8 US-meshin (2,38 mm) seulalle tai läpäisevät 30 US-meshin (0,550 mm) seulan, kierrä-35 tetään syöttönä suulakepuristimeen.

22 95987

Seulotut hiutaleet kuivataan värähtelevällä leiju-kerroskuivaus- ja -jäähdytysjärjestelmällä (Jeffery TMV, 30,5 cm x 6,25 m) syöttämällä kuumaa Ilmaa (noin 91 °C) nopeudella 56,6 m3«min-1 (NPT) järjestelmän ensimmäisten 5 3 m:n matkalla ja huoneenlämpötilassa olevaa jäähdytysil- maa nopeudella 56,6 m3*min_1 (NTP) järjestelmän viimeisten 3 m:n matkalla. Kahvin viipymäajan kuvausjärjestelmässä tulee olla noin kaksi minuuttia, jotta lasin kosteuspitoisuus alenee suunnilleen arvoon 4,5 %. Lasi otetaan talteen 10 ja seulotaan uudelleen käyttämällä 30 cm:n SWECO-täryero-tinta. Hiukkaset, jotka läpäisevät erottimen ylimmän seulan (8 US-meshiä, 2,38 mm) ja jäävät alimmalle seulalle (30 US-meshiä, 0,550 mm), otetaan talteen tuotteena.

Suihkukuivattu liukeneva kahvijauhe, joka on sa-15 manlaista kuin suulakepuristimeen syötetty, jauhetaan

Fitzmill Model D -jauhimessa ja sekoitetaan sitten seulottujen hiutaleiden kanssa nauhasekoittimessa jauheen ja hiutaleiden välisen suhteen ollessa noin 7:3. Jauhe-hiuta-leseos syötetään agglomerointitorniin, jonka läpimitta on 20 3 m, Siletta-painonalenemasyöttölaitteella suunnilleen nopeudella 113 kg«h'1. Vesihöyryä tulee agglomeraattoriin yhden, kahden tai kolmen suuttimen kautta kokonaisnopeu-della 56,7 - 227 kg «h'1 suunnilleen lämpötilassa 107 °C. Ilmaa, jonka lämpötila on 246 °C, syötetään suunnilleen . 25 nopeudella 65 m3«min'1 (NTP) alas tornia agglomeraattorin syöttökammiosta. Ilma poistuu tornista suunnilleen lämpötilassa 104 °C. Syötettävä jauhe-hiutaleseos agglomeroituu kiiltäväksi jauhe-hiutaleagglomeraatiksi. Agglomeraatti siirretään tornin poistoaukolta Rotex-seulontalaitteeseen 30 (Model nro 12 SAN ALSS) Cardwell-tärykuljettimella. Agglomeraatti, joka läpäisee Rotex-laitteen ylimmän seulan (8 US-meshiä, 2,38 mm) ja jää alimmalle seulalle (30 US-meshiä, 0,550 mm), otetaan talteen tuotteena. Agglomeraatti, joka jää 8 US-meshin seulalle tai läpäisee 30 US-35 meshin seulan, otetaan talteen, jauhetaan ja kierrätetään 95987 23 agglomeraattoriin. Seulottu tuote, jonka kosteuspitoisuus on noin 5,5 %, kuivataan värähtelevällä leijukerroskui-vaus- ja -jäähdytysjärjestelmällä (Jeffrey TMV, 30,5 cm x 6,25 m) syöttämällä kuumaa ilmaa (noin 91 °C) nopeudella 5 56,6 m3‘min·1 (NTP) järjestelmän ensimmäisten 3 m:n matkalla ja huoneenlämpötilassa olevaa jäähdytysilmaa suunnilleen nopeudella 56,6 m3· min'1 järjestelmän viimeisten 3 m:n matkalla. Kahvin viipymäaika järjestelmässä on noin 115 sekuntia. Laitteesta poistuva agglomeraatti, jonka kosteus-10 pitoisuus on noin 4,5 %, otetaan talteen tuotteena. Tuotteella on ainutlaatuinen kimaltava ulkonäkö.

Esimerkki VI (ei keksinnön mukainen menetelmä)

Tehtiin sarja tutkimuksia käyttämällä 57 mm:n Werner Pfleiderer -kaksoisruuvipuristinta, jossa käytetään 15 45,7 cm:n levyistä laminaarisuulaketta, jonka rako on 0,13 mm. Suulakepuristimen rakenne esitetään seuraavassa taulukossa, jossa annetaan suulakepuristimen kullakin vyöhykkeellä (10 kpl) vallitseva lämpötila ja syötettävän kahvin ja veden tai uutteen lisäyskohta. Kussakin tapauk-20 sessa kalvon kokoa pienennettiin vetämällä kalvoa pois suulakkeelta suuremmalla nopeudella kuin sen poistumisno-peus suulakkeesta. Mainitulla vetokuljettimen nopeudella saatiin aikaan kalvon paksuus 0,025 - 0,38 mm.

24 95987 « C I 3 «as*-. © r- © «3*0 r- O' γη in σ» γμ »h m m

4-> « -H (N

v o x in m p- © r- t*. in co co 0 a 4J w

S O -H M

η λ a. ~ 1 i © *4 — 4-> c O' 4· © ro in r- co 4· C«w„ © B m o o n in in o O' O' 3d Ο ή © r*. co 4· © © © co co > a v

Η © 4» 4 m CO

« a —* ♦ -n c 4J 4 4 r* o rH e © ov h- th «h «h -h 3 4 a. σι «ο σ» o »h γμ m o · in in asojti-ico mum μ o r* c © in λ d fi γμ ή σι (H « m ro γμ ro -h *h «h e β \ c C «1-1 e © e •H S I θ' ΓΜ 8 Ό Ό O' Ό > « e · © * β' * » * o' D a «η Γ-'βο pm « r- «η γμ r» * co m 308 fH fH O' © G O' © © o> r- © © K C ^ h in « «-tin I 4 -rl 4

3-..-1 4> rH

c · υ m a -* c « o · « 30 v « · e c w © ► Ό li ij *4 n © s o © © 4· r- O' «-<30 o

4·» © 44 8 4 ^ V Γ0 O' 44 IN O' O' © « rH rH

44 0. ·*> 4 4 ΓΗ Q. ΓΜ rH 4-> (N rH rH ΓΜ CU ΓΗ ΓΜ oesoao 30 o

3 © 3 ή O C <H C

H <-h 4 3 JC -H

c ►. c ΓΜ « ΓΜ © ΓΜ V o 4 Γ"· O' c o» ro -h O' © © r- c 4· ro I . j: » . . * .c - a a —· <o «h co 4· 44 ro © © γμ·η*> ή* C 3 JS .£ ►» p- £ II O II \ «0 © rH © ,-1 O' © « 0· ft *Η -H © © -r4 © © © rH -H © © « -H 0 JC CM 8 4· ©414· * rH ©8© © > rH £ ^ - *H * · * « * ΓΜ * * Ή ΓΜ 0 4· £ rH 4* CM 41 O rH r-l

*> -H ►, V

8 > I a 4 'n. « «

C ή 3 X 8 rH JK

h 0. 3 —* O 0 © © © © © ro 0 r- r- > i a * » » ro * *4 » . . * >*-i £ Ο Ή '—' <N IN . 4· 3 ΓΜ 4· 4· ΓΜ 4· 4> 4 (NO * H £ · . X I 4-» «(NO M4 V **

C 4 4 © C

©M—. © -rl r-l f-ι -T-* © r-l r-l © σ' -rl rH

V 3 J3 ©4-*©rM© © © © r- -P 4©

«M « V. ·«©«·©* * · *H · « -H

© a o» © —. . © © +> © © © ►, σ' ·*-ι ή > ® >1 0 © rH © 3 m 4 © CO m «H in -h © .G co © £ *-* 3 © Ο «Η <H rH 3 © 4 x cu © jc © λ IN 4 O' O © >, CO σ' © O' 4 © 4 4· 4* O. £*£*►,· * £ ' « - H IN £ © IN 44 ro CO-iCO 4 © .C 4* 3 4· f-l *rl O © O' HO O'—IO'4-iO'HO'4jO' r-l JS r-l I—I 4 rH © 4 r-l £ 4-> I—I 4 -H *rl «

4· © O © (N -H «Η ^ >0 8 © © O ^ O

^ » rM « fl » *0 · »Ä *0 .rH »3 υ o* r- rH o © r- r-ι 0'4OV«©*ho4o • o©o+>«*o βϋΦ^οοσι-π» W r-l 8 rH 4-1 fH H 8 • © >i 4· 4 © 4 4 0'*·»4·£σΙ©<η ιΗ3ΓΜ44·ν©·^»© rH . 4-» - « . . . 4J . - 4J - . 4 -H ©CO NO» >©-HCO ©•Hfs-VO'>i©4© 4-* 4-1 O © O' ©©O ©0©«O>©©3© £ © T-i x C τ-i r-l 4 4-> Ji 4J 0

a Ο -Η Ή 3 *J X

8 © Ή - -rl 4· « 4· ©4Jr4 3O*H0'«0' 4 © « 4 O 4J % r-| .«.«.4-© - >1 r-l f-ΓΜ X O 4-» O' · —I O'· O 8 rH C © X ® ‘ £ CO © O o fH « «H · « r-l · © 0©Ήθ 0 iH · C r-l 4

£ r-4 > 4-» ft 1-. 4 r-l > 4 *H

4 r-l CO 4 r-l 4 0 r-l a -H

4 CO 4 * -H O' © 4> · 4> <N 4-> 4· 4 O' O'

Ο *^©8*·->*·-4-ίΟ*£*Λ*Π. C

•rl © σ' OrH© O' ►. O' · r- . -H O' · © -H to · to V

U ο -H rH 4 rH · τΗ rH IN · τΗ ΓΜ *H rH · -rl rH -Η τΗ·4-Ι«

« r4 4 > C Ή X 4 4J £ V

V Λ n « * C X U 0 V

£ O' 4 »40 «© 4 O' *H 4· 40 40 «OJK3 •H © . 8 Ji ‘ 4-* ‘ * *H . V» » 8 * © 3 rH 08Ο'ΟΟ«Ο4©4-»4·4ΟβθΉΟ·Ρ >y O' « -Γ-) ΓΜ·> ΓΜ·4-> ΓΜ · *J (N -Η ΓΜ·« ΓΜ-0 ΓΜ-4->-Η • * M 3© a©03Jtf©4 * £ - - £ 4 O 4 σ> C 4· I O O ►, -H 4 » -H . *H o 4 4

« 0> -H 0©-4fOO· C

8 « rH « 4-1 CM IN » *H 4 C C -H

-H 4 rH 44 © 4 8 4 *H « S

4J ©rH© « 4J « 0 rH -H «0 a m - 4 - c 4J a a i* 4 > cu •H ©·©··· *H V C 4 £ -H4 1« IN · £ IN · 8 O 4 4 £ 4 4 3 ·η8£*Η-Κ**Ή·* '

CU 4* -H IN «4J Ή 4 C

« ΓΗ - 4J <- © 4 4J C O +4 C J£« 4J r- r- « « m 44 © 4© 4 ΓΜ « O *H « « «©4« rH © . rH 44 *4 C Ό > ^ > 3 0>«r40 >1 C ^ *rl « « 3 rH»>.| ►, >1 3 > +* ’· © © rH 4J β 3 W +* ΓΗ · 0 IN · © « «M 4J 0 « >©4*?t>©>*->E «*-.rH*-^0—· 4·—' — JC —» 4—- — © — 0 o © 4 © - o «H O © W 4 h, Ή O 4 X >1 M 3

XwX^O'-rQwr^wXwJw©w«wX

25 95987

Esimerkki VII

Valmistettiin kaksi rakeistettua suulakepuristettua nauhatuotetta 57 mm:n Werner Pfleiderer -kaksoisruuvisuu-lakepuristimella. Lajit olivat kylmäkuivatun näköinen ja 5 paahdetun ja jauhetun näköinen.

Kylmäkuivatun näköinen tuote

Suulakepuristimen sylinteriin injektoitiin hiilidioksidikaasua tiheyden, värin ja liukoisuuden säätelemiseksi. Tärkeimmät säädeltävät muuttujat tässä operaatiossa 10 olivat kosteus, lämpötila, kaasun ja kahvin suhde ja seko! tusaste. Valitulla suulakepuristimen ruuvin profiililla saatiin aikaan tehokas sekoitus pitäen samalla lämpötila-käyrä suhteellisen matalalla (ks. suulakepuristusolosuh-teet). Kosteuspitoisuuspäämääräksi valittiin 7,0 % sillä 15 perusteella, että suihkukuivattu kahvi ei sisällä hydroly-saattikiintoaineita. Tällä kosteuspitoisuudella yhdistettynä säädeltyyn lämpötilakäyrään saatiin sulate, jolla on oikea viskositeetti C02-kaasun dispergoinnin ja suulakkeessa tapahtuvan hyvän paisumisen kannalta. Tuote tulee • 20 ulos hyvin vähän kutistuneena ja painuu kokoon jäähtymisen aikana. Niinpä muodostui rakenteeltaan hyvin huokoinen nauha, joka voitiin jauhaa kylmäkuivatun näköiseksi tuotteeksi, jolla on alhainen tiheys ja hyvä liukoisuus.

Suulake oli 45°:n etusivultaan säädettävä nauhasuu-25 lake, jossa oli kaksi aukkoa, joiden läpimitta oli 4,8 mm.

Kun nauhat tulivat ulos suulakkeesta, ne laajenivat suunnilleen läpimittaan 16 mm ja ne vedettiin pois suulakepuristimelta metalliverkkokuljetushihnalle samalla nopeudella kuin ulostulonopeus suulakkeesta. (On mielenkiintoista 30 havaita, että nauhat menettivät noin 1 % kosteutta pois-tuttuaan suulakkeesta.) Ne jäähdytettiin hihnalla käyttä- •« mällä nestetyppisuihkua. Hihnan päässä nauhat levitettiin ruostumattomasta teräksestä valmistetulle pöydälle lisä-jäähdytystä varten (5-10 min) ennen rikkomista paloiksi 35 (5-15 cm) ja pakkaamista pusseihin. Palat jauhettiin 26 9598 7

Urschel Model N - j auhimessa (4 käsittelyä), laj iteltiin Sweco-lajittimessa (46 cm) (8 - 24 US-meshiä, 2,38 -0,707 mm) ja kuivattiin Jeffrey-leijukerrosjälkikuivai-messa (1 käsittelykerta).

5

Suulakepuristusolosuhteet Lämpöti1apro£ii1i

Sylinterin # Vaipan lämpötila Sylinterin läm- (°C) pötila (eC) 10 1 Vesijohtovesi, 18,3 23,3 2, 3 Jäähdytin, 4,4 17,2, 33,3 4 Kuumennin #1, 90,6 105,6 5, 6 Kuumennin #2, 90,6 150,0 7, 8 Kuumennin #3, 90,6 98,3 15 9, 10 Kuumennin #4, 90,6 101,7, 98,9

Jauheen syöttönopeus 29,9 kg/h Suuttimen lämpötila 93,3 - 97,2 eC

Nesteen suihkutus 29 g/min 20-%:ista väkevöityä uutetta, sylinterin #3 eteen 20 Kaasun suihkutus 2 700 cm3/min C02-kaasua sylinterin #6 eteen

Kaasun suihkutus- 1 517 kPa paine

Ruuvin pyörimis- 100 min'1 25 nopeus

Ruuvin vääntömo- 70,8 % mentti

Paine suuttimessa 2 034 kPa 30 Paahdetun ja jauhetun näköinen tuote

Olosuhteet suulakepuristimessa olivat muuten samanlaiset kuin kylmäkuivatun näköisen tuotteen yhteydessä, mutta kaasun ja kahvin suhde oli erilainen. Lievästi pilkullisen, tummemman tuotteen saamiseksi kaasun nopeus sää-35 dettiin hyvin pieneksi (25 cm3«min11). Tämä johti paljon

Il : »t-t ftltt Hli!· I

27 95987 tiheämpään nauhaan kuin kylmäkuivatun näköisen tuotteen yhteydessä ja paljon vähäisempään huokoisuuteen. Se sai aikaan myös lämpötilan lievän nousun (5,5 °C) suulakepuristimen viimeisissä sylintereissä. Kosteushäviö suulak-5 keesta poistumisen jälkeen oli 0,5 %. Tämä on odotettavissa, koska huokoisuusaste on pienempi ja sitten poistuvaa C02-kaasua, joka edistää kosteuden poistumista, on paljon vähemmän.

Koska paahdetun ja jauhetun näköiseltä tuotteelta 10 toivotaan pienempää hiukkaskokoa, tarvittiin viisi käsit telyä Urschel-jauhimella noudattaen seuraavaa ohjelmaa: Läpikulku Valssin asetus Rajoittimen välys 1. 2 3/16" 15 2. 1 3/16" 3. 0 3/16" 4. 0 1/8" 5. 0 minimi 1 20 Tuote lajiteltiin Sweco-seulontalaitteessa käyttä mällä 14 - 20 US-meshin (1,19 - 0,841 mm) seuloja. Koska paahdetun ja jauhetun näköisen tuotteen huokoisuusaste oli pienempi, tarvittiin kaksi käsittelyä Jeffrey-leijukerros-jälkikuivaimella kosteuspitoisuuden alentamiseksi hyväk-25 syttävälle tasolle.

> · 95987 28

Olosuhteet Jeffrey-leijukerrosjälkikuivaimessa Tila Kylmäkuivattu Paahdettu ja jauhettu

Kuivausilman lämpötila (eC) 87,8 87,8 5 Kuivausilman nopeus (mimin’1) 16,8 16,8

Syöttönopeus (kg·h'1) 27,2 27,2

Viipymisaika kuivaus- osassa (s) 135 135 10 Jäähdytysilman lämpötila (eC) 18,3 18,3

Viipymisaika jäähdytysosassa (s) 60 60

Kosteuspitoisuus, 15 syöttö (% H20) 6,16 6, 50

Kosteuspitoisuus, 4,01 5,58, 1. käsittely poisto (% H20) 5,05, 2. käsittely

Tuotteen organoleptinen ja visuaalinen arviointi • 20 ja analysointi

Valmiit tuotteet testattiin, jotta saatiin arvioiduksi erilaisten käsittelyvaiheiden vaikutus makuominai-suuksiin. Niiden kuvattiin vastaavan luonteeltaan suihku-kuivattua jauhetta, jota käytettiin raaka-aineena. Raati 25 oli yhtä mieltä siitä, että tuotteet täyttivät kaikki maku-, laatu- ja ulkonäköodotukset.

il ! IH -i liiti 1:1 t II

29 95987

Tuotteen ominaisuudet

Tiheys Kosteus- Väri (°L) (g «cm-3) pitoisuus

Kylmäkuivatun näköinen: 0,21 4,01 28,0 5 Paahdetun ja jauhetun näköinen: 0,41 5,05 18,0

Huom: Tässä esimerkissä käytetyn suihkukuivatun jauheen fysikaaliset ominaisuudet ovat seuraavat:

Tiheys: 0,25 g-can"3 10 Kosteuspitoisuus: 2,75 %

Esimerkki Vili

Tehtiin sarja kokeita Werner Pfleiderer ZSK-kak-soisruuvisuulakepuristimella (57 mm), jossa käytettiin 15 46 cm:n laminaarisuulaketta, jossa aukon koko oli 0,13 mm tai kaksireikäistä suulaketta. Suulakepuristimen rakenne esitetään seuraavassa taulukossa, jossa annetaan suulakepuristimen kullakin vyöhykkeellä (10 kpl) vallitseva lämpötila, kahvin, kaasun ja veden tai uutteen syöttökohta ja 20 yleinen kuvaus tuotteesta.

30 9 5 9 8 7 C I 0 0 B » — x 0

«7170 7 B

P 0 P 3 Μ P cn ► ρ ρ ο « X co r- ro in ρ os « oaf"*» * * . * β 3 ο p 0 if ^ so cm m 0 in 0 h ä B P x ►i 30 7

II « B P

« £ P

PC* P « CO'— « r* p ► so 30 e * 7 p

30 O P O O'· CO O' ^ * Ό X OP

> B ^ 0* >0 ΓΜ SO 0* B CO P m 0 e « x

B P B *-* P

►t U 3 30

1 30 30 p * B

« B -- > 30 Β Ρ P « P € X « X p · » - P aJ 3 U 3^ p I m C O O in C ^ β O bp O ► <N c 0 p O O r- 0 W B > 0 Q* 07

07UB in to fMPSOB P « OX

U B —' p . P * a Β X * 0 X β ΓΜ P

p O Cp B

I Qt 0 P *-» P fi B C ·*> « p « — o « co >* o p m B r-

CPBB r- « >0 « CO B P B M » C

P 7 B Qu 0* Ρ Ο X « P 0* 01 « P « 0 3 II P B P pp P IM P X « 0,Bflw 0 p 0 p p

> X B p P

— » P a B

fi BP β B β P P

p 7 I in 0 P 3 P β 7

> « C * -·-> p PB Β B

3 a p r- p m 3 p 0 m b pb p 3 ο a a> « 0 p vo ä r- c so tj > DC C - a p « 3 0 B £

> B X Β B

IP P Ή U O JC

3- P 3 B Os

C « O O X B X Μ β C

C « O · 30 *->*·►, P 0

0 · B C ^ CO P BOs » p p θ' O V

«ΡΡ0 - U I P * β 9« 0 b « p C

v © p e « m so p os * co 3 0 > 30 co p 3 p a p e β σ> > * * χ ο* ρ ρ Β > os ο β 0 Β 3 O B SO CO « 3 1-1 ρ 3 30 3 Ρ O · Os O' P TJ ρ » Β η ρ e 3 X ρ ρ χ c r- * a O' I « Ρ Β Ο (Μ Β mC Ρ ►. Β Β - Ρ β Ρ θ' 3 30 IN Οι Β Ο ΓΜ ► 0 I INS * 3 β * m Β 'X 0 Β Β -— so 0· o m Β 0* 0 χ fi ►« 3 X Β β— X if ►« X p « so « ν. ρ o «dB θ' 20 σν «m 0 « Β a G> O 0* so CP p C CO Ρ £ CO 0 « ρ o X ιηρ co ρ X «O o O p SO 3 p >ρβ'— · * * *· B . X * Ρ Ρ « P 0 POS P if 0 P P P P PP a IB 3 B * «

« Oi 0 Β X B

ib p n n * bp 3 ’-s

C P 3 p r- D — pp B

ρ o» 3 — in « co m ai o» «3 r- -, b

>IBif * *0 * P * Β P « B

£OP'— M3 rn M*· X Ρ B 0 0* B B

0 (NO 0 ♦ Β P > -m 0

• X X P a 0 P B

0 * B C 3 Β P

1 C CO I P X 3 P

OB—* 0> 01 I P m CO P 30 SO Ρ B

p 3 X soa o» win DOtpfiinP ρ P 0 "s. * B * * . P P · 0 u «at» MP SO B CO O O* 0 CD « 3 >s o x ό b ·♦ m c ro m m p x m x a WC- B 3 + P 0 «

30 P P O' OP 0 X

Maopf** pm · * x p r- a 0 O * p « * 0 * o CO 0 p * p p r- « « p pr- po b >1 ό B 3 O' > X O POS IP 30 O' Ρ P 3 X Ρ B CC B 3 » CB X C r* p p c Ρ P so BM p * p — o Ό 3 c —* p 3 U p in ► aJ * · p P « υ os i p 3 o r- p o x p m o « 0

• P0O B O' Ρ Ρ Β X O' * P OB

— O Ρ X 0 X Β Ρ *0 0 • >a)OPr-«oo«

** Β M Ρ —V rn B * C e Φ X 3 +J

P «BP * Ρ P 3 1 β p ρ ® co p 0 1 «ro 0 o 3 en m * « Ρ θ' Ρ B BOSXPPDOS 0 p « 3 p r- p 0 p m b 3 a b 30 * ► ^ r- 0 o bb

B O X p X M * ► M 0 β «P

X * * P O 0«· 0 Ρ P -f * Ρ P > P r- O 0 « Ρ XM· —1 o 3 Os · p ox O · > O* * O Ρ X* Ρ · P * *o«

fi P · 0 P O' 0 X 3(0 P 0 «X

0 ρ B * 0 3 ρ Xl 0 P X

« Ρ Β X ro >0 Β » X -—· O' Ρ Ρ β O *30Ο·0* β P P * P 3 fip P so Ρ O X P * c O P o 3 B CO OP pp

U o —l «M > Ρ B c Ρ X 0 PP

0 p C Γ* X X 3 0 > 0 p P 30 P * 3 0 (O c p «M B 0

β fsIPPP P O' X · fr* P O 3 CP

p in « X Ρ O p p** fr* 0 * fi X Op

P M >s x P CD se O' P P O 0 30 XO

. ►, O» 0 30P»P Ρ B M · 0 Θ t. X

Β Ρ Ρ O Ρ P N* 0 P BP B 0

03 «H 0 P 0 0 ►» XB

C 0* * Ρ B in 0 P OS 33 X « X u ►* « r- p p o x fi o · ►» e X ►» p 0

B Os O P P P P P · B ti 390 a} 0 X

P 0 30 P 03OB>O

P N* p O N* Β X θ' β 0 *-» Ρ p B > e m * 0 x · * « x ρ ρ p 3 P 0·’ O» * Β B ro 0 O >ti!OP* u <*>·►< ρ ρ · p PPB«*-> x 30 P c c 3

3 > B > > P BCP0OB

a r- « x cm s 3 ρ p » x «*060 0 M P 0 Β X BX «BB 0 N 0 B 0

X Ρ X f* Β p B pp SO pp βχ e > O X

B (03 PB Bl u > m o ρ pp ®**ιΜ«·-»Χ 3 X B·—> · 3 m p e m * co a 0 > 3 p * 0 > 0* * m * · * « x «* · · · *

co m p e ρ Λ je ρ** x CB

cm · 3 B tn.pp ρ ρΟιμ·ββ «ρ b u οχ οχ p e x ► ε

0 — B 3 — XP —* X Pin— 3 > — 3 X O

O < B 0 £0 3 p U 3 P · Q 30 U Ρ B 3 x — x co — Ba — « a o en c p x x

Il : r«:l MH IMS» i 31 95987

Esimerkki IX (ei keksinnön mukainen menetelmä)

Kiteiden muodostus

Ruskeaa kahviuutetta, jonka kiintoainepitoisuus on noin 55 %, syötetään esikuumentimeen suunnilleen nopeudel-5 la 72,6 kg»h-1 käyttämällä Waukesha-syöttöpumppua (koko 15). Pumpun poistopuolella uute kulkee Tate Andale -suodattimen (malli ID) läpi mahdollisen sedimentin poistamiseksi ennen tuloa esikuumentimeen. Kuumavesivaipalla varustetussa eslkuumentimessa (Luwa, malli #TV0030) uutteen 10 lämpötila nostetaan huoneenlämpötilasta 77 °C:seen. Esi-kuumentimen roottori pyörii kierrosnopeudella 160 min'1. Kuumennettu uute poistuu esikuumentimen huipulta ja virtaa haihduttimen sisääntuloon.

Kuumennettu uute tulee haihduttimen (Luwa, malli 15 #HS0050) yläpäähän. Haihduttimen roottorin pyörimisnopeus pidetään suunnilleen arvossa 380 min'1 ja sitä pyöritetään hydraulisesti Falk-käyttömoottorilla (malli #30VCVf-AA-2123-70). Haihduttimeen muodostetaan alipaine (24 kPa) Nash-pumpulla (koko At-64). Kylläistä vesihöyryä, jonka 20 paine on noin 234 kPa, johdetaan haihduttimen vaipan läpi sisäpuolella olevan uutteen kuumentamiseksi suunnilleen lämpötilaan 93 °C. Uutteen sakeneminen saa aikaan roottorin vääntömomentin noin 124 Nm. Höyrystynyttä vettä poistetaan haihduttimen yläpäästä ja syötetään se lauhduttimen 25 yläpäähän. Vaippa- ja putkijäähdyttimen pinta-ala on 6,22 m2 ja siihen syötetään laitoksessa jäähdytettyä vettä. Lauhtunutta haihdutustuotetta poistetaan lauhduttimes-ta Gould-pumpulla (malli #3196) keräysastiaan tai viemäriin.

30 Väkevöity uute, jonka kiintoainepitoisuus on noin 91 %, menee haihduttimen alapäästä erikoisvalmisteiseen sylinteriosaan, jonka tilavuus on 11,4 litraa. Sylinteri pidetään suunnilleen puoliksi täytettynä (5,7 1 väkevöityä uutetta). Uutteen määrää sylinteriosassa seurataan nesteen 35 pinnan osoittimella (K-Ray, malli #7062B). Väkevöityä uu- 32 95987 tetta poistetaan sylinteriosasta hammaspyöräpumpulla (MAAG Vacorax, malli #70/70), joka toimii kierrosnopeudella 30 min'1. Suoraan luettavalla viskometrillä (Nametra, malli #667-9-87), joka on sijoitettu Vacorax-pumpun poiston 5 alapuolelle, mitataan juoksevan kahvitiivisteen viskositeetti, joka on alueella 5 x 104 - 1 x 106 cP. Juoksevaa ainetta syötetään staattisiin sekoittimiin ja muotoilusuu-lakkeeseen täysin avautuvien palloventtiilien kautta (Mogas, tyyppi C-l). Vacorax-pumpun poistopuolella ja muo-10 toilusuulakkeen syöttöaukolla vallitseva paine mitataan paineantureilla (Gentran, malli GF-72/6-XXX-5M) ja digi-taalimittareilla (Gentran, malli GF-434).

Viskoelastinen juokseva kahvi pumpataan kolmen staattisen sekoitusvyöhykkeen läpi, joista kukin sisältää 15 14 sekoituselementtiä (Sultzer, tyyppi SMX). Kahviaromit injektoidaan juoksevaan kahviin erikoisvalmisteisten Sultzer-ruiskutussuuttimien kautta. Aromiaineet syötetään käytettyjen kahviseosten mukaan vaihtelevilla nopeuksilla ja seosten vaatimissa olosuhteissa annostelupumpulla ' 20 (Eldex, malli #AA-100S). Kulkiessaan staattisten sekoit- timien läpi viskoelastinen juokseva aine ja aromiaineet muodostavat homogeenisen tuotteen, joka sitten suulakepu-ristetaan levysuulakkeen läpi (HPM, sarja 2500). 30,5 cm leveän suulakkeen rako on 0,13 mm. Suulake pidetään lämpö-25 tilassa 93 °C sähkökuumentimilla (toimittaja HPM).

Suulakkeen läpi puristettua kahvilevyä venytetään hihnakuljettimella, joka on varustettu ruostumattomasta teräksestä valmistetulla verkkohihnalla ja liikkuu nopeudella 15 - 36 m «min-1. Kuljettimen pituus on noin 5,5 m.

30 Hihnalla jäähtynyt kahvilevy syötetään sitten jauhimeen (Urschel, malli N). Täryseulaa (Sweco, malli VLS 18S333) käytetään jauhettujen kahvihiutaleiden seulomiseen määrättyyn kokoon -12, +30 US-meshiä (1,41 - 0,550 mm). Seulotut hiutaleet kuivataan sitten leijukerrostärykuivaimessa 35 (Jeffrey TMV, 0,61 - 4,6 m) kosteuspitoisuuteen 4,5 -4,75 %.

33 95987

Esimerkki X

Paahdetun ja jauhetun kaltaisen kahvin muodostus

Ruskea kahviuute, jonka kiintoainepitoisuus on noin 55 %, esikuumennetaan ja väkevöidään esimerkissä 1 5 kuvatulla tavalla. Tuloksena oleva viskoelastinen juokseva kahvi, jonka pitoisuus on noin 92 %, pumpataan esimerkissä 1 kuvatulla tavalla Vacorax-hammaspyöräpumpulla staattisten sekoittimien läpi. Halutun paahdetun ja jauhetun kahvin ulkonäön saavuttamiseksi injektoidaan nestemäistä hii-10 lidioksidia suoraan kannettavasta hiilidioksidisäiliöstä 6P-45 paineessa 2 070 kPa ja massavirtausnopeudella noin 0,1 kg hiilidioksidia/1 kg kahvikiintoainetta. Hiilidioksidin virtausnopeutta säädetään säätelemällä injektiosuut-timen vastapainetta.

15 Sekoituksen jälkeen viskoelastinen juokseva kahvi suulakepuristetaan sähköllä kuumennetun säiesuulakkeen (HPM, sarja 100) läpi, joka sisältää 1-8 aukkoa, joiden läpimitta on 3,2 mm ja jotka on kallistettu alaspäin kulmassa 45°. Tuloksena olevat kahvisäikeet, jotka ovat tässä * 20 vaiheessa hieman paisuneita ja täplikkäitä ulkonäöltään roiskuvan hiilidioksidin ansiosta, kuljetetaan suulakkeelta 5,5 m:n pituisella ruostumattomalla teräsverkkohihnalla varustetulla kuljettimella ja jäähdytetään nopeasti. Hih-nakuljettimelta tulevat säikeet jauhetaan, seulotaan ja 25 kuivataan esimerkissä 1 kuvatulla tavalla; tuotteen hiuk-kaskoko on -8, +24 US-meshiä (2,38 - 0,707 mm).

Muut uudet liukenevan kahvin muodot, kuten kylmäkuivatun näköinen ja paahdettujen kokonaisten papujen näköinen kahvi, ovat mahdollisia injektoimalla kaasua tai 30 ylikriittistä juoksevaa ainetta erilaisilla virtausnopeuksilla käyttämällä uppomäntäpumppua (Bran and Luebbe, 55 mm, malli #A7365).

Seuraavassa taulukossa esitetään yhteenveto muista tyypillisistä esimerkeistä.

34 9 5 9 8 7

/"N

(J -H

I O (O (O c c ίο μ i w -μ -o o · o h -μ n o 3 a) •h-poco β β μ μ μ μ 3 h w n n n h φ μ 3 μ 3 O Ό 3 M σ σ σ σ ό μ 0) -η φ α £ 0 >ι μ μ > μ B-Hfifi α) η to μ ra «3(00)0) latomo a) J £ e e -h μ a; μ λ; μ μ μ o o Ο ό μ μ μ

3 0) β (0 X O) X

3 ιηιησ»θ)Η·(θ (0 3 ^ν ν>. «. 0) ο «0 > (0 ϊ> co «*ρ ν ο μ μ λ; μ μ μ w σ σ σι μ ο £ β μ β 0 O X (0 μ 3 μ μ 3 0) μ β μ μ μ * ε μ > μ & β ι μ μ μ (0 μ 03 (0 3 (0 μ μ X > X > •ο μ μ μ 1 μ μ Ο 3 · 3 W (ο ο) ο χ β χ 0) χ μ + μ μ ο μ μ μ μ χ ^ μμ*ο)μο) • ό 0) co ο) η α) β μ μ μ * ι μ · α) · μ · μ 3 Ä ΟΟΟΟ Η(0 μ «ο μ »0 μ »0 C Μ ω to co ^ ιη οο μίπο^μμμχμ μ 0 & Β οοοοοο) μ X £ η £ £ μ μ 0 £·νθμ0)(0(0μ(0 3 μ β Λ> <0 X ΧΟ 0)Η φ «0 0) 'oocow «ο β > ε ο ε > ε £00 μ μ * «0 ι Λ! ι «0 ι μ Κ f-ι οομμωοωμω

(0 μ £ ° μ 3> 3> μ D

30 «0 3 μ μ ε (0 Ο μ Ο (0 Ο μ Ο μ 0)βΟ))ίΝ·πΝΑΙΝ Β ^ μ + + + 3(0 0-0-0.0. to β μ ν β 3 ft ο)ο)ο)οο ω ο) μ μ <μ - μ co 5 χ β α)ϊϋ φ οο μ co a)co μ 13^ μ > 3 ι μ ι 3 ι . 0) > β Η £ μ £ μ μ(0*000)000 0) μ μ οο jd μ λ; λ X μ ι · o ra Ο · ο ο (0 μβεμ^μ^μ^; χ η φ μ ο «η φ μ ι μ μ μ · )( > Λ > Αί > μ ^ 3μσιΟι^(Οι-)Οι^ μ ο ό ο Αίμ>ο^ο>ο β μ α O O) (X) Ο) θ' (0 ai Ν Η Η (0 μ Β ^ οο ο> id Ον μ μ TJI (0 00 ν co to οο Η ο *3 3 ΟοοΛίμμμ^μ

Οι >1 J (-1 ν M

(0 Ο) Ο μ μ X μ μ μ . μ βμη^μ^ομ • o e m φο(οα:«οο«ολ;30 η φ 3 α>3>ια)>£>α)> μ Β 3 moi ε Ε-< Φ 3 3 3 α μο)Λ ν ν μ £ £ ν ίο ·. .β ν μ μ σ Ο οο Ον μ.μοοοβοοοοο Ο μ o w ininäin μ μ Ε-< ι ι ι μ 3 μ μαβεβεβε Φ Ό μ OJStf · μ Ο μ Ο μ Ο > £ Ρι Φ β μ · μ · μ · βμ οωμμομοιμοι α) 3 m μ μ μ Η μ Ο) κ w —' μ ιη ιο if εμφσ'μο)θ)ο) μ 3 £ ιηνοοοο) β *0 μ μ σ o id μ id £ φ \ ν ν ν ». ©μφ^ιημ^·*^ .. >ϊ α Ο) (Ν μ ιη μ φ«ϋ>βνθνβν

* ΟΧ θ' οο id m Λ μ 0)0 30 (DO

.. Zw μ M 3 > ε > h μ x m m to μ β μ φ >, Φ >1(D>1 o «μ^μφμφμο) Λί o (0^μθ£Ο£Ο£ μ ϊ0 ϊ0 3 μ 3 μ 3μ 3 β ••(Οί^η^'Ε-ιΕ-ιΕΗΕ-ιΕ-ι Η θ 3 Φ < m U Q 0 (0 ο 3 · · · · εη χ χ < m ο α

Claims (10)

35 95987

1. Menetelmä kaasutetun, lasimaisen kahvin valmistamiseksi, jolla on pakastekuivatun tai paahdetun ja jau- 5 hetun kahvin ulkonäkö, tunnettu siitä, että (a) muodostetaan seos, jossa on 88 - 97 % kahvipe-räistä kiintoainetta ja 3 - 12 % vettä; (b) seoksen lämpötila säädetään 60 - 130 °C:seen sulatteen muodostamiseksi; 10 (c) seokseen injektoidaan kaasua paineen alaisena rajoitetussa tilassa pehmeän, homogeenisen, kaasutetun sulatteen muodostamiseksi; (d) sulate pakotetaan paineen alaisena suuttimen läpi kaasutetun sulatteen muotoilemiseksi; 15 (e) suuttimesta tuleva, kaasutettu, muotoiltu sula te jäähdytetään nopeasti kaasutetun, homogeenisen, lasimaisen kahvin muodostamiseksi; ja (f) homogeeninen, kaasutettu, lasimainen kahvi otetaan talteen ja mahdollisesti jauhetaan, jolloin saadaan * 20 lopullinen, pakastekuivatun tai paahdetun ja jauhetun kah vin näköinen tuote.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen (a) seos sisältää 91 - 96 % kahvikiintoainetta ja 4 - 9 % vettä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seos kuumennetaan 70 -110 eC:n lämpötilaan.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuna käytetään hiilidiok- 30 sidia, typpeä tai ilmaa tai niiden seosta.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, * I tunnettu siitä, että vaiheen (a) seos on saatu sekoittamalla kuivattua kahvikiintoainetta veteen.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi kui- 95987 vausvaihe, joka suoritetaan sen jälkeen kun kaasutettu sulate on poistunut suuttimesta, vesipitoisuuden pienentämiseksi 2,5 - 5 %:iin.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että lisäksi lisätään maku- ja/tai aromiaineita sulatteeseen ennen sulatteen muotoilua.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulatteeseen lisätyt aromi-ja/tai makuaineet ovat kahviöljyn muodossa.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suulakkeesta poistuvaa, kaasutettua sulatetta lisäksi venytetään samalla kun sitä jäähdytetään nopeasti.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen 15 menetelmä, tunnettu siitä, että sulatus suoritetaan suulakepuristimessa. * 37 95987