HUT59803A - Method and apparatus for producing soluble, powdered instant coffee powder - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés oldható, poralakú ins^tant kávé előállítására.

Oldható kávéport rendszerint olyan kávéextraktum bepárlás után végzett fagyasztva-szárításával vagy permetezve-szárításával állítanak elő, amelyet őrölt pörkölt kávéval töltött cellák extraháló folyadékkal történő perkolálásával nyernek (Sivetz, Cofee Processing Technology, 1, 262-263. AVI, 1963).

Az extrakciót ellenáramban végzik, azaz a 150°C és 180°C közti hőmérsékletű, nyomás alatt lévő forró vizet a legjobban extrahált őrölt pörkölt kávét (N extrakció után) tartalmazó cellába, általában a cella alján vezetik be. Ezután ennek a cellának az extraháló folyadékát átvezetik az (N-l)-szer extrahált őrölt pörkölt kávét tartalmazó cellán, és így tovább, végül a folyadékot a friss, őrölt pörkölt kávéval teli cellán vezetik át.

A végső extraktum ezt a cellát mintegy 100°C hőmérsékleten hagyja el.

Tehát a legjobban extrahált kávé van kitéve a legmagasabb hőmérsékletnek, míg a friss kávé a legalacsonyabbnak.

Rendszerint különbséget tesznek forró cellák, ahol a legjobban extrahált kávé, és a hideg cellák között, ahol a kevésbé extrahált kávé található.

Az egyes extrakciós ciklusok után a legjobban extrahált kávét tartalmazó cellát kiürítik, és feltöltik friss kávéval, és — miután a cellákat alkalmas módon összekapcsolták — a következő extrakciós ciklust indítják.

Bár a legfrissebb kávét tartalmazó extraháló cellából ki• · · • · · *« ««·· • · · · · e • · ·« · · · ···· · «· ···

- 3 lépő végső extraktum csak kis mennyiségű őrölt kávé részecskét tartalmaz, a magával ragadott finom részecskék jelenléte miatt előnyös az extraktumot megszűrni.

Végül, a szűrési fázis után, ami az 1 mm-nél nagyobb részecskéket eltávolítja, szilárd anyagok, mint például poliszacharidok még vannak jelen szuszpenzió formájában, ezeket legjobb eltávolítani, hogy olyan kávéport kapjunk a koncentrálás és az extraktum fagyasztva-szárítása vagy permetezve-szárítása után, amely teljesen feloldódik anélkül, hogy szilárd anyag jelenne meg a csészében.

A szuszpendált szilárd anyagokat általában centrifugálással távolítják el, a kapott zagyot dekantálják, a leöntött felülúszót visszavezetik a végső leszűrt extraktumba, míg a kapott szilárd üledéket eltávolítják.

Ennek az eljárásnak a fő hátránya tehát az, hogy a kapott zagyot dekantálással kezelni kell, ami nem végezhető el egyszerűen.

Emellett, a szuszpendált szilárd anyagok nem mindig távolíthatók el centrifugálással.

A találmány célja tehát oldható insztant kávépor előállítására olyan eljárást kidolgozni, amelyben a kávé folyadékfázisú extrakciója során a végső extraktumban levő oldhatatlan szilárd rész csökkenthető.

Ennek megfelelően a találmány tárgya eljárás oldható insfetant kávépor előállítására, amelynek során extrakciós folyadékot perkolálunk őrölt pörkölt kávéval töltött cellákon, és a végső folyadék-extraktumot porrá alakítjuk. A találmány értei• · • · · ······ · • ···· · · · ···· · ·· ·«· ····

- 4 mében a legintenzívebben extrahált kávét tartalmazó forró cella után csökkentjük a folyadék-extraktumnak az extrakciós cellán át történő perkolálási sebességét.

Az extrakciós cellán át történő perkolálás sebessége ilyen csökkentésének a hatására a cellák szűrőkként működnek, ami a szuszpendált szilárd anyagok visszatartásával lehetővé teszi, hogy olyan végső extraktumot kapjunk, amelyben az oldhatatlan frakció lényegesen csökken a technika állása szerint ismert megoldásokkal kapotthoz képest.

A találmány tárgya továbbá az említett eljárás, amelyben a perkolálási sebesség csökkentése után a perkoláló áramot úgy szabályozzuk, hogy a cellából kívánt elfolyó extraktumot kapjunk, ahol a csökkenés bekövetkezik.

A találmány tárgya továbbá berendezés a fenti eljárás végrehajtására, amelyben a legintenzívebben extrahált kávét tartalmazó forró cella után legalább egy az említett cellából elfolyó áramban levő cellában a perkolálási sebesség csökkentésére szolgáló eszközök vannak elhelyezve.

A találmány tárgya továbbá olyan fenti berendezés, amelyben legalább egy cella után, amelyben a perkolálási sebességet csökkentettük, arra szolgáló eszközök vannak elhelyezve, hogy a legfrissebb pörkölt kávét tartalmazó cellákban az elérni kívánt extrakciós szint függvényében a perkolálási átfolyási sebességet szabályozzuk.

A találmány szerinti megoldást a mellékelt ábrán szemléltetjük a korlátozás szándéka nélkül.

Amint az ábrán látható, a kávé extrahálására szolgáló be • · rendezés több, sorozatban működő extrakciós cellából állítható össze, amelyek oszlopformájúak, alsó részük a megelőző oszlop tetejével, míg a felső részük a következő oszlop alsó részével van összekapcsolva.

Egy extraháló berendezés általában négy-nyolc, előnyösen hat extraháló cellát tartalmaz.

Az 1 cella tartalmazza a legintenzívebben extrahált kávét, míg a 6 cella a legfrisebb kávét, az extrahálás mértéke az 1 celától a 6 celláig csökken.

Az extraháló folyadék, amely 150°C és 180°C közötti hőmérsékletű, nyomás alatti víz, a cella aljánál érkezik, a cellán felfelé keresztülhalad, felveszi az oldható anyagokat, az 1 cella felső végén kilép, és folyamatosan végighalad minden cellán, végül elhagyja a 6 cellát, amely az utolsó cella, és a friss, őrölt pörkölt kávét tartalmazza.

A 6 cellából kilépő végső extraktumot tehát szűrjük, és adott esetben centrifugáljuk, majd bepároljuk, és végül fagyasztva-szárítással vagy permetezve-szárítással por formájúvá alakítjuk.

A találmány szerinti megoldás szempontjából a leginkább kritikus paraméter az extrakciós folyadéknak az extrakciós cellán át való perkolálási sebessége.

A perkolálási sebességen az extraháló folyadék átfolyási sebessége, amelyet például 1/perc-ben fejezünk ki, és az extrakciós cella keresztmetszete, amelyet a sebességgel összevethető dimenzióval fejezünk ki, közötti arányt értjük.

Belátható tehát, hogy ugyanolyan átfolyási sebességnél a • · • ·· ······ · • ···· · ·· «·············

- 6 perkolálási sebesség az egyik extrakciós celláról a másikra változhat, ha az illető cellák keresztmetszete eltérő. Másrészt, ha minden extrakciós cella kersztmetszete azonos, a perkolálási sebesség - a fenti meghatározás értelmében - nyilvánvalóan az átfolyási sebességtől függ.

Jelenleg egy olyan berendezésben, ahol kávé folyadékfázisú extrakcióját végzik extrakciós cellákon át történő perkolálással, az extrakciós cellák egymás után a megfelelő helyet foglalják el az extrakciós ciklusban, azonos geometriával, és így azonos keresztmetszettel rendelkeznek.

így az átfolyási sebesség bármilyen csökkenése vagy emelkedése fordítottan csökkenti vagy emeli a perkolálási sebességet.

A jelen leírásban a perkolálási sebességet cm/perc-ben és az átfolyási sebességeket 1/perc-ben fejezzük ki. Az extrakciós folyadéknak az extrakciós cellákon át történő perkolálási sebessége rendszerint 12 cm/perc és 15 cm/perc közöt van.

A találmány szerinti eljárásban a forró cellák után, amelyekből az extrakciós folyadék 140 °C fölötti hőmérsékleten lép ki, csökkentjük a perkolálási sebességet. A perkolálási sebesség forró cellák után történt ilyen csökkenése következtében észrevehetően csökken a végső extraktumban az oldhatatlan frakció mennyisége. Mindazonáltal megfigyelhető, hogy ha a forró cellák után a perkolálási sebességet fölös mértékben csökkentjük, az extrakciós folyadék átfolyási sebessége annyira csökken az extrakciós cellákban, ami már nem kielégítő, így ez rontja az extrakció mértékét, ami hátrányos az olyan ipari eljárásban, ahol az extrakciós cellák azonosak.

• · · ·· ···· ·· * · · · · · · • · · ·«···· ·

Ennek a hátránynak a kiküszöbölésére előnyös lehet az extrakciós folyadék átfolyási sebességét az extrakciónak a végső extraktumban mért kívánt mértéke függvényében szabályozni, miután a perkolálási sebességet a forró cellák utáni egy vagy több extrakciós cellában csökkentettük.

Ha az összes cellának azonos a keresztmetszete, a perkolálási sebesség emelkedik azon cellák után elhelyezkedő cellákban, amelyekben a perkolálási sebességet csökkentettük. A perkolálási sebesség ilyen emelkedése azonban semmiképpen sem hasonlítható össze a korábbi, ismert módon végzett perkolálási sebesség csökkentéssel.

Ez azért van így, mivel - bár célszerű csökkenteni a perkolálási sebességet a forró cellák után abból a célból, hogy csökkentsük a végső extraktumban az oldhatatlan frakció mennyiségét - az átfolyási sebesség csökkentése csak egy a számos módszer közül, amelyekkel ezt el lehet érni. Az extrakció mértéke többek között függ a perkoláló folyadék térfogata és a pörkölt kávé tömege arányától, attól függetlenül, hogy a kávé hogyan készül, azaz széles keresztmetszetű vékony töltet-ágyon vagy keskeny keresztmetszetű vastag oszlopon.

így, mivel az extrakciós ciklus ideje előre meghatározott, a perkoláló folyadék térfogatát az átfolyási sebesség határozza meg, és nem a perkolálási sebesség.

A következő számpéldákkal a találmány szerinti megoldást szemléltetjük, és bemutatjuk a választott paraméterek fontosságát.

Egy szokásos, kávé folyadékfázisú extrakciójára szolgáló

• · · · berendezésben az extrakciós cellákban a perkolálási sebessség 15 cm/perc nagyságrendű, és a végső extraktumban az oldhatatlan frakció elérheti a 3,3 %-ot vagy ennél többet.

A következő táblázat (amely egy két forró cellát, két közbülső cellát - ahol a perkolálási sebességet csökkentjük - és két hideg cellát - ahol az átfolyási sebességet szabályozzuk tartalmazó berendezésre vonatkozik, a szabályozás úgy van megoldva, hogy a perkolálási sebesség emelkedjék, a cellák egyfor ma kersztmetszetűek) a végső frakció változását mutatja a sége függvényében.

Perkolálási arány a közbülső cellákban cm/perc 15,0

13,6

12,9

10,3

9,6

9,1 extraktumban levő oldhatatlan közbülső cellák perkolálási sebes

Oldhatatlan frakció a végső extraktumban %

3.3

2,9

2,8

1.4

0,8

0,4

Látható tehát, hogy 10 cm/perc perkolálási sebességnél az oldhatatlan frakció mennyisége 1,2 % nagyságrendű, ami - amint ezt később látni fogjuk - előnyös.

Emellett a következő táblázat a közbülső cellák számának a végső extraktumban található oldhatatlan frakcióra gyakorolt hatását mutatja, olyan berendezésben, ahol két forró cella található a közbülső cellák után és két hideg cella előtte, és ahol a perkolálási sebesség emelkedik.

A közbülső cellák ····

Oldhatatlan frakció száma

0,8

0,7

1,2

2,1

És végül a következő táblázat a hideg cellák átfolyási sebességének a végső extraktumban mért extrakciós mértékre gyakorolt hatását mutatja.

1. teszt

2. teszt

Hőmérséklet a forró cellákban

Átfolyási sebesség a forró cellákban

180 °C

24,8 1/perc

180 °C

24,7 1/perc

Átfolyási sebessség a hideg cellákban Hőmérséklet a hideg cellákban

33,0 1/perc

105 °C

31,5 1/perc

105 °C

A végső extraktumban mért extrakciós mérték

42,7 %

40,4 %

Világosan látható tehát, hogy miközben minden egyéb paraméter azonos, az extrakció mértéke a hideg cellákon való átfolyás sebességének a függvénye.

Anélkül, hogy a megfigyelt jelenségekre egyetlen magyarázatot kívánnánk adni, feltűnő, hogy az oldhatatlan frakció csökkenése a végső extraktumban annak tulajdonítható, hogy - mivel a perkolálási sebesség legalább a közbülső cellákban csökken a közbülső cellák szűrőként működnek, amelyek visszatartják a • · • · · te · · « · • « · · ···· • ♦ ···· cellákból elragadott szuszpendált szilárd anyagot.

Az ezekben a közbülső cellákban visszatartott szilárd anyag azután vagy hidrolizálódik, amikor a közbülső cellák lesznek a forró cellák, vagy egyszerűen eltávolítódnak, amikor a legintenzívebben extrahált cellából az őrleményt eltávolítjuk.

A szűrési hatást az egyes cellákban elért extrakciós mérték számításával szemléltethetjük.

így a közbülső cellák esetén úgy találtuk, hogy az extrakció mértéke negatív lehet, ami nyilvánvalóan mutatja azt, hogy a közbülső cellákon való áthaladás előtt az extraktumban jelenlevő szilárd anyagok nincsenek már jelen az ezekből a cellákból való kilépéskor, tehát visszatartódtak a kávéágyban.

A következő táblázat ezt a jelenséget illusztrálja egy olyan berendezés esetén, amely hat cellából áll, és két közbülső cellát tartalmaz.

Cellák száma

A cellákban elért extrakció mértéke %

11,83

5,83

-8,45

-2,06

12,39

18,57

A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja az, amelyet az ábrán bemutatunk, ahol a két forró, 1 és 2 cella után egy 7 eszközt iktatunk be a perkolálási sebességnek az utolsó forró 2 cella után elhelyezkedő legalább egy 3 céllá··· · · ♦ ·· • · · ··«··« · • ···· · «· ·«·· · ♦♦ ··· ·««·

-libán történő csökkentése érdekében.

A 7 eszközt egy 7 bepárló képezi, amely a 2 cellából kilépő és a 3 cellán át perkolálandó extrakciós folyadék térfogatának a csökkentésével csökkenti az átfolyási sebességet és így a perkolálási sebességet a 3 cellában.

Annak érdekében, hogy a legfrissebb kávét tartalmazó cellákban az extrakció mértéke ne csökkenjen túlságosan a perkolálási sebesség csökkentése és így az átfolyási sebesség csökkentése következtében, egy a következő cellákban az átfolyási sebesség növelését biztosító 8 eszközt iktatunk be két a 3 cellát követő cella, például a 4 és 5 cella közé.

A 8 eszköz lehet az extrakciós folyadék továbi bevezetése, például forróvíz bevezetés, amelyet a 4 cellából érkező extrakciós folyadékhoz adagolunk, amely így az növeli az 5 és 6 cellán át perkoláló folyadék térfogatát. A forró víz bevezetése azt is lehetővé teszi, hogy szabályozzuk a hőmérsékletet.

A találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével tehát lehetővé válik, hogy a legfrissebb őrölt kávét tartalmazó 6 cellából kilépő olyan extrakciós folyadékot kapjunk, amely 1,2 %-nál kevesebb oldhatatlan frakciót tartalmaz.

Különböző tesztek azt mutatják, hogy az 1,2 %-nál kevesebb oldhatatlan frakciót tartalmazó végső extraktum esetén egyetlen szűrési lépéssel, rákövetkező centrifugálás nélkül megfelelő folyadékot kapunk ahhoz, hogy permetezve-szárítással vagy fagyasztva-szárítással olyan insftant kávéport állítsunk elő, amely forró vízben oldva szuszpendált szilárd anyag megjelenése nélkül oldódik.

·· · *» ···· ♦· «·· ··♦ · · ♦ ♦ « ··· ··· · • ♦··· · · · ···· · *· ··· ····

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás oldható insftant kávé poralakban történő előállítására, amelynek során extrakciós folyadékot perkolálunk őrölt pörkölt kávét tartalmazó cellákon át, és a végső extraháló folyadékot por formájúvá alakítjuk, azzal jellemezve, hogy a legintenzívebben extrahált kávét tartalmazó forró cellák után az extraháló folyadéknak az extrakciós cellákon át történő perkolálási sebességét csökkentjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a perkolálási sebesség csökkentése után a perkolálási sebesség szabályozásával a csökkentés végrehajtása utáni cellákban megfelelő extrakciós mértéket állítunk be.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az átfolyási sebesség szabályozását úgy végezzük, hogy extrakciós folyadékot adagolunk ahhoz a folyadékhoz, amely abból a cellából lép ki, ahol a perkolálási sebességet csökkentettük.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a legalább egy olyan cellában végzett extrakció mértéke, ahol a perkolálási sebességet csökkentettük, negatív.
5. 5. Berendezés az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás végrehajtására, azzal jellemezve, hogy a legintenzívebben extrahált kávét tartalmazó forró cellák (1, 2) után egy, a perkolálási sebességet a forró cellák (1,2) után legalább egy cellában csökkentő eszközt (7) tartalmaz.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve.

   hogy a perkolálási sebességet csökkentő eszközt (7) az extrakciós folyadék perkolálási átfolyási sebességét csökkentő eszköz képezi.
7. 7. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az extrakciós folyadék perkolálási sebességét csökkentő eszközt egy bepárló (7) képezi.
8. 8. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy legalább egy cella (3) után, ahol a perkolálási sebességet csökkentettük, a perkolálási átfolyási sebességnek a legfrissebb őrölt kávét tartalmazó cellákban az extrakció mértéke függvényében történő szabályozására szolgáló eszközt (8) tartalmaz.
9. 9. A 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a perkolálási sebesség szabályozására szolgáló eszközt (8) az esztrakciós folyadék pótlólagos bevezetése képezi.
10. 10. A 9. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a perkolálási sebesség szabályozására szolgáló eszközt forró víz bevezetés képezi.