NL7815050A - Werkwijze en inrichting ter continue desorptie van aroma en geurconcentraat. - Google Patents

Description

"WERKWIJZE EN INRICHTING TER CONTINUE DESORPTIE VAN AROMA EN GEURCONCENTRAAT".

De uitvinding heeft betrekking op een continue werkwijze en een inrichting voor het afscheiden van aroma en geur uit aroma en geurdragende substraten, in het bijzonder gebrande en gemalen koffie. De technologie van de desorptie wordt beschreven 5 in de Amerikaanse octrooischriften 3,717.472 en 3.997.685.

Vele voedingsmiddelen, in het bijzonder drankextrac-ten, bevatten, zoals bekend een wankel evenwicht tussen geur- en aromadragende etherische oliën. Het is bij deze typen voedingsmiddelen zeer gebruikelijk, dat zij snel een ranzig aroma ontwik-10 kelen, nadat zij korte tijd aan atmosferische omstandigheden onderworpen zijn geweest. Bovendien werken de verbindingen, die tot het ranzige aroma bijdragenjvaak als katakysatoren voor een snelle ontwikkeling vein ranzigheid in de geurcomponenten van de drank. Hoewel dem ook bepaalde sterk vluchtige aromadragende etherische 15 oliën uitermate gewenst zijn, omdat zij afhankelijk een aangename indruk op de reuk en smaakzin maken, zijn zij op den langen duur ongewenst, omdat zij bijdragen tot een snelle ontwikkeling van een ranzig aroma en een ranzige geur.

Sommige van deze bekende substraten als koffie, thee, 20 cacaobonen, noten, en sommige bekende fruitsoorten als sinaasappelen, druiven, aardbeien, kersen, enz. worden vaak aan extractie onderworpen teneinde geconcentreerde extracten te verkrijgen, die men hetzij kan drogen, hetzij verdunnen ter bereiding van dranken.

Tijdens dit verwerken tot extracten wordt nu het bovengenoemde de 25 wankele evenwicht van aromadragen/etherische oliën en geurdragende etherische oliën onderworpen aan warmte en druk, die voor een doeltreffende extractie nodig zijn. Daardoor bevat het uiteindelijke drankextract van gedroogd materiaal een geheel ander even 7815050 2 wicht van geur- en aromadragende etherische oliën dan het oorspronkelijke voedingsmiddel.

Vele jaren lang hebben de deskundigen dit probleem benaderd door te trachten de aromadragende etherische oliën voor 5 de extractie uit het natuurlijke voedingsmiddel te verwijderen en daarna, na de extractie, de aromadragende oliën weer toe te voegen. Met andere woorden de aromadragende oliën worden verwijderd, het resterende gedeelte wordt onderworpen aan de voor een grote ex-tractieopbrengst benodigde temperatuur en druk en vervolgens worden 10 de aromadragende oliën weer toegevoegd. Hoewel dergelijke werkwijzen een grote mate van succes gehad hebben, in het bijzonder bij de productie van koffie en thee, zijn er toch zekere nadelen aan blijven kleven.

Een nadeel in de stand der techniek is het gebrek aan 15 een bevredigend continu desorptieproces voor de bereiding van aroma- en geurconcentraten. De voordelen van een continu proces boven semi-continue of ladingsgewijs uitgevoerde processen liggen voor een deskundige voor de hand.

Aldus is het een doel van de uitvinding een continu 20 proces te leveren voor de desorptie van aroma en geurbestanddelen uit eetbare substraten, in het bijzonder koffie.

Een ander doel van de uitvinding is het leveren vein een inrichting, die in het bijzonder voor het herbergen van deze continue werkwijze is ontworpen.

25 Andere oogmerken van de uitvinding blijken in het licht van de volgende beschrijving.

Samengevat heeft de uitvinding betrekking op een verbeterde continue werkwijze en inrichting voor het afscheiden van aroma's en geuren uit geur- en aromadragende substraten, in 30 het bijzonder gebrande en gemalen koffie. De werkwijze omvat de volgende trappen: (a) het vormen van een continu bed vein het substraat, dat omhoog vloeit in een nagenoeg rechtopstaande desorptiekolom, waarbij vers, gekoeld substraat 35 onderaan wordt ingelaten en daarin wordt gedesor- 7815050 3 beerd en bovenaan wordt uitgelaten, (b) het onder een absolute druk van 0,1 tot 300 mm kwik houden van deze desozptiekolom, bed (c) het van boven door het stromende kolom/omlaag 5 leiden van natte stoom in een hoeveelheid en op een wijze, die het substraat dearomatiseren en geuren eruit desorberen, onder vorming en instandhouding van een nagenoeg stationaire desorptie-zone in het stromende kolombed op een bepaalde 10 afstand boven de inlaat onderin, welke statio naire desorptiezone wordt gevormd door condensatie van passerende natte stoom door een koeltempera-tuurgradient en een drukgradient in het stromende kolombed, waarbij de temperatuurgradient ontstaat 15 door de continue inleiding van het gekoelde, verse substraat en de drukgradient wordt geproduceerd over de lengte van het kolombed, (d) het opvangen van een dampvormige aromageurfractie en een vloeibare, oplosbare vaste stoffractie in 20 koude vacuumopvangers in verbinding met de kolom bij de desorptiezone.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN.

Hoewel de beschrijving besluit met conclusies, die 25 de materie, die geacht wordt de uitvinding te vormen, in het bijzonder uiteenzetten en daarvoor onderscheidenlijke rechten vragen, wordt aangenomen, dat de uitvinding beter kan worden begrepen uit de volgende beschrijving, die verbandhoudt met de bijgaande tekeningen, waarin: 30 Fig. 1 een schematisch aanzicht biedt van een conti nue desorptiekolom, waarin de uitvinding wordt toegelicht.

Fig, 2 een gedeeltelijk sahema toont van een zuiger voedingssysteem voor een continue desorptiekolom, Fig. 2 toont ook een afscheidingskamer met bovenste en onderste vacuumuitlaatpijpen, 35 gescheiden door een vlakke ringvloer.

7815050 4

Fig. 3 een gedeeltelijk weggesneden perspectief geeft van een voorkeursscheidingskamer en een conische zeefsectie van de desorptiekolom van figuren 1 en 2,

Hoewel de uitvinding zal worden beschreven in verband 5 met een voorkeursuitvoeringsvorm als weergegeven in figuren len 2, is het natuurlijk niet de bedoeling de uitvinding tot een dergelijke uitvoeringsvorm te beperken. Zij beoogt zich daarentegen uit te strekken over alle eventuele andere mogelijkheden, modificaties en equivalenten, die geacht wordt te vallen onder de geest van de 10 uitvinding, zoals die is gedefinieerd door de beschrijving en de bijgaande conclusies.

BESCHRIJVING VhN EEN VOORKEURSUITVOERINGSVORM.

Verwezen wordt nu naar fig. 1 van de tekeningen, die 15 een desorptieinrichting toont voor het afscheiden van geur- en aromaproducten uit een aroma- en geurdragend preparaat, waarin men de werkwijze van de uitvinding kan uitvoeren. Deze vorm van inrichting omvat; (a) een rechtopstaande desorptiekolom 1 met onderaan 20 een inlaat 2 voor het continu opnemen van gekoeld 3 vers substraat^ en bovenaan een uitlaat 4 voor het afvoeren van gedesorbeerd substraat 5; (b) een toevoerorgaan 6, dat in verbinding staat met inlaat 2 onderaan voor het in een voorafbepaalde 25 hoeveelheid omhoogpersen van vers substraat 3 door rechtopstaande desorptiekolom 1 via inlaat 2 en uitlaat 4, waardoor een continu stromend kolom-bed 7 van het substraat wordt gevormd en afvoer-organen 8 voor het in een voorafbepaalde hoeveel-30 heid via uitlaat 4 bovenaan afvoeren van gedesor beerd substraat 5* (c) organen 9 voor het voeren van.een voorafbepaalde hoeveelheid natte stoom 9a vanuit de top van kolom 1 omlaag en in tegenstroom met en door het 35 stromende kolombed 7 heen, welke stoom contact 7815050 5 maakt met het substraat en daardoor het substraat dearomatiseert en geuren uit het substraat desor-beert, (d) een vacuumorgaan 10 met uitlaatpijpen 10a en 10b 5 voor het onder vacuum houden van desorptiekolom 1, welk vacuumorgaan 10 in verbinding staat met kolom 1 boven in**laat 2 onderaan m welk vacuumorgaan 10 een dwarskracht in het omhoogstromende kolombed 7 bewerkstelligt en daardoor de natte 10 stoom 9a omlaag zuigt en deze natte stoom in de kolom verder verdampt, waardoor een nagenoeg stationaire desorptiezone 11 wordt gevormd in het stromende kolombed 7 boven inlaat 2 onderaan, door: 15 (1) condensatie van de natte stoom 9a, wanneer deze in een koeltemperatuurgradient komt, die wordt veroorzaakt en instand gehouden door het verse, gekoelde substraat 3 en (2) samentrekking van kolombed 7 door de dwarskracht 20 en de toevoerorganen; (e) koude opvangorganen 18b en 19b in verbinding met desorptiezone 11 en vacuumorganen 10 ter afscheiding en verzameling van: (1) een dampvormige aromageurdragende fractie 13 via 25 laagste vacuumuitlaatpijp 10a en (2) een vloeibare oplosbare vaste stoffractie 14 via bovenste vacuumuitlaatpijp 10b.

De inrichting van fig. 1 is een kolom met cylindrisch opgestelde wanden 15. Het voedingsorgaan 6 bevat een transport-30 maalschroef met voedingstrechter 6c. De transporteur vermaalt het substraat terwijl hij het transporteert. Kogelklep 6b wordt ook getoond. Men kan de voedingssnelheid bijstellen met de rotatie-snelheid van schroef 6 of kogelklep 6b,

Een bij voorkeur gebruikt toevoerorgaan omvat een 35 olieuitdrijvende roervijzel, die is aangepast op het transporteren 781505a 6 en vermalen van koude koffiebonen. In een dergelijk systeem wordt alle aroma gevangen. Een ander bij voorkeur te gebruiken voedings-orgaan omvat een roervij zelsysteem, dat nagenoeg vertikaal ei evenwijdig met de desorptiekolom is opgesteld in plaats van horizon-5 taal als getoond in fig. 1. Een eventueel ander voedingssysteem wordt getoond in fig. 2, in zuiger 28. In een dergelijk systeem gebruikt men gebrande en gemalen koffie.

Fig. 3 toont: (1} een stijve, conische buis 16 met twee conische 10 zeven 17 en 17a, waarin de nagenoeg stationaire desorptiezone instand wordt gehouden en waardoor een dampvormige aroma-geurfractie 18 en een vloeibare oplosbare vaste stoffractie 19 worden gescheiden van het continue kolomvormige bed en ook 15 getoond wordt (2) een scheidingskamer 21, die de stijve conische buis 17 omgeeft, welke kamer een bovenste uitlaatpijp 19a en een onderste vacuumuitlaatpijp 18a bevat voor het transporteren van een aroma-geur-20 fractie 18 en een oplosbare vaste stoffractie 19 naar respectievelijke koude opvangers 18b en 19b (getoond in fig. 1).

De scheidingskamer 21 bevat een vlakke ringvloer 22, die stijve conische buis 16 omringt. Vloer 20 verdeelt de kamer 25 in twee delen, 22a en 23. Bovenste uitlaatpijp 19a in het bovenste deel 22a en onderste uitlaatpijp 18a in onderste deel 23. Een vloeibare oplosbare vaste stoffractie 19 wordt op vloer 22 opgevangen in het bovenste deel van kamer 21 en wordt getrasporteerd naar een koude opvanger via bovenste uitlaatpijp 19a. Een dampvor-30 mige aroma-geurfractie komt onderste kamergedeelte 23 van scheidingskamer 21 binnen en wordt van daaruit via uitlaatpijp 18a naar een andere koude opvanger getransporteerd.

Gelet op fig. 1 wordt er natte stoom 9a boven op kolombed 7 gesproeid in de vorm van heet water. Desorptiekolom 1 35 wordt met een vacuum (pomp) orgaan 10 onder een absolute druk ge- 7815050 7 houden van 0,1 tot 300 mm kwik. De temperatuur van het hete water, dat natte stoomorgaan 9 verlaat, ie bij voorkeur kokend heet. De vacuumoostandigheden van desorptiékolom 1 zetten het hete water om in natte stoom 9a, waarvan de temperatuur wordt verlaagd bij con-5 tact met substraatkolombed 7, wanneer de stoom voortbeweegt door een koeltemperatuurgradient, die wordt gecreëerd door de continue invoer van gekoeld, vers substraat 3. De temperatuur van het gekoelde, verse substraat 3 kan -200 tot 10°C bedragen, kortom deze temperatuur moet koud genoeg zijnwor het (1) condenseren van de 10 natte stoom 9a tot water bij de nagenoeg stationaire desorptièzone 11 binnen het kolombed 7 en (2) handhaven van de temperatuur binnen dit stromende kolombed op 10 tot 70°C.

De dampvormige geur-aromafractie, getoond in fig. 2, wordt naar een koude opvanger getransporteerd via onderste uit-15 laatpijp 18a, die is aangebracht onder bovenste uitlaatpijp 19a en onder het midden van stationaire desorptiezone 24. De temperatuur vein koude opvanger 19a bedraagt bij voorkeur -200 tot -70°c. Het opgevangen bevroren materiaal wordt gesmolten door contact met een waterig extract, dat de oplosbare vaste stoffen uit het sub-20 straat bevat. Het verkregen mengsel wordt bij voorkeur gevriesdroogd. De vloeibare fractie wordt bij voorkeur opgevangen bij een temperatuur van -70 tot 0°c. Bij voorkeur wordt dè,natte stoom pulserend op het kolombed aangebracht teneinde de vorming van kanaaltjes te voorkomen.

25 Afvoerorganen 8, die in fig. 1 worden getoond, zijn vacuumsluisvegers, die de bovenlaag van het kolombed in voorraad-tank 30 vegen. Het gedesorbeerde substraat kan verder worden geëxtraheerd.

De in het voorbeeld gebruikte inrichting was vervaar-30 digd uit roestvrij staal. De hierin aanwezige stijve conische buis had van top tot bodem een middellijn van respectievelijk 12,5 en 5 cm. Gelet op fig. 1 bedraagt de middellijn van de kolom ter hoogte vein A 17 cm en de middellijn ter hoogte van C 12,5 cm.

De middellijn van inlaat 2 bedraagt 5 cm. De lengte vein de kolom 35 over lijn B bedraagt 35 cm en de lengte van de stijve conische buis 25 cm.

7815050 8

Variaties en modificaties aan de desorptiekolom liggen voor een deskundige voor de hand, VOORBEELD, 5 Ongeveer 10 kg mengsel van gebrande koffiebonen werd met vloeibare stikstof afgekoeld en in kleine hoeveelheden toegevoerd aam een schroeftransportvijzei van een desozptiekolominrich-ting als getoond in fig. 1. Een olieuitpersende roervijzel was ingericht op het malen en transporteren en bestond uit een roestvrij 10 stalen (polygonale) staaf. De staaf was ook voorzien van een graver ter vergemakkelijking van het malen en ook de gébruikte roervijzel was hetzelfde als 1$ een gewone olieuitpersende roervijzel/ d.w.z. voorzien van onderbroken flenzen. Men leidde tevens 5 gew.%, berekend op de bonen/ droogijs in de schroeftransportvijzel.

15 De koffiebonen werden vergruièeld tot een deeltjes grootte van 50 tot 2500 micron en door de roervijzel in de desorptiekolom gedreven. Men legde via beide desorptieuitlaatpijpen een vacuum van 1 mm kwik absoluut over de kolom aan. Toen ongeveer een derde van de kolom met koffie was gevuld (na 20 min.) zette men 20 krachtige stralen kokend water aan via een sproeikopsysteem/ dat juist boven de top van de kolom was aangebracht. Het watersproeien geschiedde met onderbrekingen, terwijl de koffie continu in de kolom werd geleid, waarbij zich een continu kolombed vormde. De waterstralen (natte stoom) bevochtigden de koffiedeeltjes. De 25 bevochtiging was zichtbaar via een kijkvenster asm een donker/nat uiterlijk van de koffiedeeltjes in het stromende kolombed. Het aanzetten van de waterstralen werd voortgezet totdat het natte desorptiezonefront omlaag was gedreven naar de conische zeef van de kolom. Het desorptiefront, hier desorptiezone genaamd, werd in 30 deze conische zeef gehouden door synchronisatie van het aanzetten van de waterstralen met de voedingssnelheid vein de gekoelde verse koffiebonen, De voedingssnelheid van de gekoelde verse koffiebonen werd ingesteld door verandering van de draaisnelheid van de schroef-transportvijzel, De gedesorbeerde koffie werd afgevoerd door een 35 veegorgaan, dat boven in de kolom in een vacuumsluiskamer was aan- 7815050 9 gebracht.

Voor elke kilogram droge koffiebonen werd ongeveer 60 g dampvormige geur-aromafractie uit de laagste uitlaatpijp in de desorptiekamer gezogen en ongeveer 2 1 vloeibare oplosbare 5 vaste stoffen uit koffiefractie werd uit de bovenste uitlaatpijp in het bovenste deel van de desorptiekamer gezogen. Beide fracties werden op conventionele wijze opgewerkt als beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3,997,687, in kolommen 14 en 15, onder productie van een aroma-geurconcentraat en een koffiebasis.

10 Een instantkoffieproduct, dat uit het aroma-geur concentraat was bereikt, had een zeer vertrouwd aroma-geurkarakter, dat duidelijk de voorkeur verdiende boven gewone instantkoffie-soorten, als naar het oordeel van een groep ervaren koffieproevers werd vastgesteld.

7815050

Claims (8)

1. Desorptiewijze voor het afscheiden van geur- en aromaproducten uit een aroma- en geurdragend substraat, in het bijzonder gebrande en gemalen koffie, met het kenmerk, dat men 5 daarbij de volgende trappen uitvoert: (a) een continu kolombed vormt van het substraat, waarbij het omhoog vloeit door een nagenoeg e rechtopstaand'desorptiekolom door continu onder in de kolom vers gekoeld substraat in te laten en 10 boven aan de kolom gedesorbeerd substraat uit te laten, (b) de desorptiekolom onder een absolute druk van 0,1 tot 300 mm kwik houdt, (c) natte stoom in tegenstroom door het stromende 15 bed omlaag leidt teneinde het substraat te de- aromatiseren en geuren daaruit te desorberen, waarbij men de natte stoom toepast in een hoeveelheid en op een wijze waardoor een nagenoeg stationaire desorptiezone in het kolombed wordt ge-d 20 vorm/en instandgehouden op een bepaalde afstand boven de inlaat onder in, welke stationaire desorptiezone wordt gevormd door condensatiewater uit de natte stoom, wanneer deze door een koel-temperatuurgradient in het stromende bed gaat, 25 welke gradient ontstaat door continue inleiding van het gekoelde verse substraat en (d) een dampvormige aromageurfractie en een vloeibare, oplosbare vaste stoffractie opvangt in aparte koude vacuumopvangers in verbinding met 30 de kolom bij de desorptiezone.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de natte stoom en het kolombed een temperatuur vein 10 tot 70°c' hebben en het gekoelde verse substraat een temperatuur van -200 | tot 10°c heeft, 3. werkwijze volgens conclusie 1 of 2, I 78 1 5 0 5 0 - 11 met het kenmerk, dat men de dampvormige aromageurfractie naar de koude opvanger transporteert via een uitlaatpijp, die met de kolom in verbinding staat op een bepaalde afstand onder een andere uitlaatpijp, die een vloeibare, oplosbare vaste stoffractie trans- 5 porteert.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat men de dampvormige geuraromafractie opvangt in de vorm van een sneeuw, bij een temperatuur van -200 tot -70°c en deze sneeuw smelt door contact met een waterig extract, dat 10 oplosbare vaste stoffen uit het substraat bevat en het resulterende mengsel vriesdroogt.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men de vloeibare aromafractie in een eerste trap opvangt bij een temperatuur van -70 tot 0°C.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande con-clusies, met het kenmerk, dat men de natte stroom op pulserende wijze toepast in de vorm van heet water.

7. Product van de werkwijze volgens een der conclusies 1 tot 6.

8. Desorptieinrichting voor het afscheiden van geur en aromaproducten uit een aroma- en geurdragend substraat, met het kenmerk, dat zij omvat: (a) een rechtopstaande desorptiekolom met onderaan een inlaat voor het continu opnemen van gekoeld 25 vers sibstraat en bovenaan een uitlaat voor het afvoeren van gedesorbeerd substraat, (b) een toevoerorgaan, dat in verbinding staat met de inlaat onderaan voor het in een voorafbepaalde hoeveelheid omhoogpersen van vers substraat door 30 de rechtopstaande desorptiekolom via de inlaat, waardoor een continu stromend kolombed van het substraat wordt gevormd en een orgaan voor het in een voorafbepaalde hoeveelheid via de uitlaat bovenaan af voeren van gedesorbeerd substraat, 35 (c) organen voor het voeren van een voorafbepaalde 7815050 „ 12 hoeveelheid natte stoom vanuit de top van de kolom omlaag en in tegenstroom met en door het stromende kolombed heen, welke stoom contact maakt met het substraat en daardoor het substraat 5 dearomatiseert en geuren uit het substraat de- sorbeert, (d) een vacuumorgaan voor het onder vacuum houden van de desorptiekolom, welk vacuumorgaan in verbinding met de kolom staat boven de inlaat onder- 10 aan en welk vacuumorgaan een dwarskracht in het omhoogstromende kolombed bewerkstelligt en daardoor de natte stoom omlaag zuigt en deze natte stoom in de kolom verder verdampt, waardoor een nagenoeg stationaire desorptiezone wordt ge- 15 vormd in het stromende kolombed boven de inlaat onderaan door (1) precipitatie vein de natte stoom, wanneer deze in een koelgradient komt, die veroorzaakt en instandgehouden wordt door het verse gekoelde substraat 20 en (2) samentrekking van het substraatbed door de dwarskracht en de toevoerorganen, (e) koude opvangorganen in verbinding met de desorptiezone en de vacuumorganen ter afscheiding en 25 verzameling van; (1) een dampvormige aromageurdragende fractie en (2) een vloeibare, oplosbare vaste stoffractie.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de kolom omvat: 30 (1) een stijve conische buis met een conische zeef, waarin de nagenoeg stationaire desorptiezone in-stand wordt gehouden en waardoor de aromageur-fractie en de vloeibare vaste stoffractie worden j gescheiden vein het continue kolombed en 35 (2) een scheidingskamer, die de conische zeef omgeeft, 78 1 5 0 5 0 — 13 - welke kamer een bovenste en onderste vacuum uitlaatpijp heeft voor het transporteren van de aromageurfractie en de oplosbare vaste stoffrac-tie naar de koude opvangers. 5 10, Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de scheidingskamer een vlakke ringvloer bevat, die de buis omringt en de bovenste uitlaatpijp van de onderste uitlaatpijp scheidt, waardoor de vloeibare vaste stoffractie op deze vloer wordt opgevangen en door de bovenste uitlaatpijp naar een koude 10 opvanger wordt getransporteerd. 7815050