NO169879B - Flammehemmende laminat - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for forstøvningstørkning

av oppløselig kaffe.

Oppfinnelsen vedrører en forbedret fremgangsmåte for

forstøvningstørkning av oppløselig kaffe.

Oppløselig kaffe fremstilles for tiden ved forstøvnings-tørkning av kaffeekstrakt ved høye temperaturer (260°C eller høyere) som forårsaker rask eller flash-fordampning av fuktighet fra ekstrakten. Denne form for forstøvningstørkning har den fordel at den er relativt økonomisk på grunn av de store tørkehastigheter som er mulig. Imidlertid bevirker de høye lufttemperaturer som brukes for å utføre flash-fordampning av fuktighet i kaffe, et vesentlig tap av mange av de flyktige aromatiske forbindelser, særlig de aromatiske stoffer som har kokepunkt lavere enn vannets. Det er av denne grunn at den tilgjengelige instant-kaffe kan karakteriseres som vesentlig fri for flyktige aromatiske stoffer. Eventuell aroma i disse "instant8" er vanligvis bibragt kaffen etter forstøvnings* tørkningen ved overtrekking med kaffeolje, med eller uten flyktige aromatiske stoffer, på kaffepulveret. Mens dette gir forbedring i aromaen ved åpning av en beholder med instant-kaffe, har det ikke forbedret smaken på den re-konstituerte kaffe i koppen merkbart,

I den hensikt å holde tilbake flere flyktige stoffer

er det forsøkt med forstøvningstørkning ved temperaturer under 65°C, f,eks. 0 til 60°C. Imidlertid har denne type forstøvnings-tørkning ikke vist seg praktisk, siden den nødvendiggjør bruken av forhåndstørket luft og enorme tårn som gir de atomiserte partikler tilstrekkelig tid for tørkning mens de faller gjennom slik luft.

Det er derfor behov for en fremgangsmåte for fremstilling av forstøvningstørket kaffe med et høyt innhold av flyktige aromatiske stoffer, som vanligvis går tapt ved konvensjonell forstøvningstørkning.

Oppfinnelsen er basert på den oppdagelse at en opp-løselig kaffe med forbedret aroma og smak kan fremstilles ved en fremgangsmåte som omfatter dannelse av en vandig ekstrakt av røstet kaffetørrstoff, idet ekstrakten har en oppløselig tørr* stoffkonsentrasjon av fra 40 til 46 7., etterfulgt av forstøvnings-tørkning ved bruk av en dråpestørrelse av fra 100 til 250 yu av ekstrakten i en gass med en inngangstemperatur av fra 105 til 120°C og en utgangstemperatur av fra 95 til 105°C,

I overensstemmelse med oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte som omfatter forstøvningstørkning av en vandig ekstrakt av kaffe med en tørrstoffkonsentrasjon av fra 40 til 46 vektprosent ved en dråpestørrelse av fra 100 til 250 jxt med

temperaturer i tørkegassen ved innløpet av fra 105 til 120°C

og ved utløpet av fra 95 til 105°C.

Det er en teori at de forbedrede resultater oppnådd ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen skyldes at det under tørkningen dannes en beskyttende film av kaffetørrstoff på over-flaten av hver partikkel. Denne film tjener til å innhylle eller fange de, flyktige aromatiske stoffer som er til stede i hver kaffepartikkel, mens kaffen tørker. Ved meget lave temperaturer (under 65°C) antas det at denne film dannes for langsomt til å virke som et effektivt hjelpemiddel for å holde tilbake de flyktige stoffer i kaffepartiklene, mens filmdannelsen ved de høye inngangstemperaturer som anvendes ved konvensjonell for-støvningstørkning, er rask nok, men ikke effektiv med hensyn til

I

å holde tilbake de flyktige stoffer, på grunn av den høye driv-kraft som anvendes for flash-fordampning av fuktighet fra partiklene.

Mens oppfinnelsen kan praktiseres ved bruk av konvensjonell medstrøms- og motstrømsteknikk for forstøvnings-tørkning, foretrekkes det at forstøvningsprosessen føres på

en måte som er kjent som "forstøvningstørkning i reversert strøm" ("reverse-flow spray-drying"). Denne siste tørketek- , nikk er omtalt i fransk patentskrift 1,006,474, bevilget 23. april 1952 til Pierre Robert Laguiharre. Ved denne fremgangsmåte atomiseres væske fra en dyse ved bunnen av forstøv-nings tørke kammeret og projiseres vertikalt oppover. Dråpene følger en prosjektilbane opp til tørkesonen til de har nådd hastighet null og begynner derpå å falle fritt nedover under innflytelse av tyngdekraften og sirkulerende tørkeluft. Denne type tørkemetode tillater hver kaffedråpe å bli tørket på en måte som øker retensjonen av aromatiske flyktige stoffer for hver bestemte dråpestørrelse, siden hver atomiserte dråpe holdes i tørkesonen i et minimum av tørketid som er nødvendig akkurat for den dråpen, idet tørketiden er proporsjonal med partikkelstørrelsen.

Denne fremgangsmåte for forstøvningstørkning under betingelsene i henhold til oppfinnelsen vil holde tilbake

mellom 80 og 95 % av de aromatiske flyktige stoffer som er til stede i ekstrakten før tørkningen. Hovedmengden av de flyktige stoffer som holdes tilbake, vil være av den type som har kokepunkt under 100°C. Hvis andre former for forstøvningstørkning anvendes, f.eks. medstrøm og motstrøm, vil retensjonen av flyktige aromatiske stoffer være mindre, omtrent i området 60 til 85 % retensjon.

Før forstøvningstørkningen av ekstrakten må ekstrakten ha en konsentrasjon av fra 40 til 46 % oppløselig tørrstoff.

En ekstrakt med denne konsentrasjon kan oppnås på kjente måter. I det tilfelle hvor en flytende ekstrakt med lavere konsentrasjon inneholder ønskelige aromatiske forbindelser og må konsentreres til over 40 % tørrstoff, er det vesentlig at denne ekstrakt konsentreres på en måte som hindrer degradering eller tap av disse aromatiske forbindelser. Således må man unngå høye temperaturer over 150°C. Man bør anvende fryse-konsentrasjon eller annen lavtemperatur-konsentrasjon, I tilfelle av at kaffeekstrakten er en de-aromatisert ekstrakt (dvs. at de flyktige aromatiske stoffer er fjernet ved et tidligere trinn), er det ikke vesentlig at høytemperatur-konsentrasjon unngås full-stendig. Imidlertid bør man fremdeles være forsiktig med at man ikke degraderer selve den flytende ekstrakt, selv om aroma-tisk materiale kan være fjernet fra kaffetørrstoffet på for-hånd.

Det aromatiske materiale som er fjernet, vil være kaffeolje i form av utpresset kaffeolje og flyktige aromater i form av vanndampdestillert, flyktig aroma definert i U.S.-patent-skrifter 2,562,206 og 3,132,947. Det er de flyktige aromater som degraderes ved anvendelsen av høye temperaturer under tørk-ningen. Naturligvis kan man anvende annen flyktig aroma, f.eks. vakuumdestillert aroma, selv om dette ikke foretrekkes. Disse aromatiske fraksjoner er beskrevet i U.S.-patentskriftene

2,680,786 og 3,035,922. De flyktige aromater tilsettes til kaffeekstrakten etter konsentrasjonstrinnet. Den aromatiserte ekstrakt forstøvningstørkes derpå ved den kritiske temperatur og de konsentrasjonsgrenser som er beskrevet.

Inngangstemperaturen på mellom 105 og 120°G og det spesifiserte konsentrasjonsområde tillater en retensjon av flyktig aroma på mellom 90 og 95 % i tilfelle av at den med vanndamp flyktige aromafraksjon er av den type som er beskrevet i U.S.-patentskrift 3,132,947 og at "reverse-flow spray-drying" anvendes.

Partikkelstørrelsen av den atomiserte kaffe vil være i området 100 til 250 yn, og oppholdstiden for disse partiklene i tørkekammeret vil ligge mellom 10 og 30 sekunder.

Den spesifikke partikkelstørrelse av den atomiserte kaffe er ikke viktig innen dette området, så lenge som be-gynnelseskontakten med tørkeluften er moderat nok til å danne den aroma-retensive tørkefilm på de våte partikler, og tørke-kraften for resten av tørkecyklusen er slik at de flyktige stoffer ikke fordampes sammen med fuktigheten som skal fjernes. Imidlertid, etter som partiklene blir større, er det nødvendig med lengre oppholdstid i tørkesonen for at partiklene skal tørke.

Hvis det er nødvendig å forvarme den konsentrerte ekstrakt før forstøvningstørkningen i den hensikt å unngå atomiseringsproblemer, bør dette gjøres under trykk for å unngå tap av flyktige forbindelser. Vanligvis er det ikke nød-vendig med forvarmning ved de ovenfor angitte betingelser.

På grunn av det nødvendige konsentreringstrinn før for-støvningstørkningen kan det tørkede kaffeprodukt ha en høyere

I

spesifikk vekt enn- konvensjonell oppløselig kaffe. Denne spesifikke vekt kan senkes ved bruk av kjente agglomererings-

<teknikkerOp>.pfinnelsen skal i det følgende beskrives mer full-

stendig ved hjelp av eksempler.

EKSEMPEL 1

908 kg hel, røstet kaffe ble innført i en kommersiell oljeutdriver og presset ved 703 kg/cm 2 i en skruepresse, hvor skruen hadde skovler som beveget seg i et komplementært ut-

formet bur eller en sikt som løp sammen med kaffernatingen.

7,3 kg olje var resultatet', og denne ble klaret ved at den ble ledet gjennom et kommersielt trykkfilter. 5,4 kg klaret olje og 1,8 kg støv ble oppnådd. 01jepressingen og -klaringen ble utført i karbondioksyd-atmosfære for å forhindre oljedegradering. Den klarede olje ble deretter lagret ved 10°C under karbon-

dioksyd til den var ferdig for bruk.

Den utdrivningskaken som ble igjen etter utpressingen

av kaffen, ble derpå pelletisert ved ekstrudering gjennom en 1 mm (3/8") dyse og oppkutting i lengder av størrelsen 1-1,3 mm (3/8 - 1/2"). Kornene ble tilsatt til 363 kg røstet og malt kaffe. Blandingen ble innført i en konvensjonell, kommersiell kaffeekstraktor som var ca. 51 cm i diameter og 6 m høy. Damp av 0,14-0,21 kg/cm 2 ble ledet inn i bunnen av perkolatoren, og tillatt å passere gjennom kaffesøylen for fukting av kaffen og destillasjon av flyktige aromater. Dampen fikk passere gjennom søylen i 25 minutter. Dampene fra toppen av søylen ble samlet i de siste 10 minutter av dampingen og kondensert i en saltvanns-kondensator ved 1,7°C under karbondioksydatmosfære. 5000 cm'*

av vanndampdestillatet ble oppsamlet. VanndampdestiHatet som var samlet på denne måte, ble deretter lagret ved 1,7°C inntil bruk.

Den dampede kaffe ble ekstrahert med 1360 kg vann ved

hjelp av en konvensjonell kaffe-perkoleringsteknikk som brukes ved fremstilling av vannoppløselig kaffe. 136 kg oppløselig tørrstoff ble ekstrahert og samlet som en flytende ekstrakt som veide 408 kg. Den de-aromatiserte ekstrakt som hadde en tørr-stoff konsentras jon av 26 7«, ble fryse-konsentrert til 45 7.

tørrstoff ved avkjøling av ekstrakten til -5°C og fjerning av vannet fra ekstrakten som iskrystaller. Ekstrakten ble der-

etter oppvarmet til 15°C og ca. 40 kg av den konsentrerte ekstrakt fjernet. 2,7 kg utpresset olje ble oppvarmet til 18°C

og dlspergert i de 40 kg ekstrakt ved homogenisering ved 140 kg/cm . Vanndampdestillatet ble tilsatt til den gjenværende ekstrakt og blandet. De to kaffeporsjoner ble deretter blandet og tilført til et forstøvnings-tørketrån med medstrøm, som hadde en diameter av 3,6 m og en tørkesone som var ca. 5,4 m høy. Tårnets totale høyde var 13,7 m. Kaffen ble atomisert under egnede trykkbetingelser til en maksimal partikkelstørrelse av 250 til 300 fi. Inngangstemperaturen var 105 til 120°C. Partiklene hadde en oppholdstid på mellom 10 og 30 sekunder før den oppvarmede luft strømmet ut fra tørkeren ved ca. 95°C.

Den tørkede kaffe hadde et fuktighetsinnhold av 3 7.,

en spesifikk vekt av 0,35 g/cm og lot seg rekonstituere til en oppløselig kaffe med forbedret aroma og smak i forhold til konvensjonell instant-kaffe.

Aroma-retensjonen ble målt ved hjelp av gasskromatografi og var ca, 85 %, sammenlignet med 70 7. retensjon ved 65°C inngangs tempera tur og 55°C utgangstemperatur og en 65 7. retensjon ved 150°C inngangstemperatur og 128°C utgangstemperatur. Ved inngangstemperaturer under 65°C og over 150°C faller aroma-retensjonsverdiene raskt til under 50 7., Ved inngangs temperaturer på 32°C og 260°C var aromaretensjonen mindre enn 30 7.. Således falt den aromatiske retensjon til under 30 % ved 32°C

i inngangstemperatur og 24°C i utgangstemperatur. Ved 260°C i inngangstemperatur og 230°C i utgangstemperatur ble retensjonen funnet å være mindre enn 20 7..

EKSEMPEL 2

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 ble fulgt med den unn-tagelse at den konsentrerte, aromatiserte ekstrakt ble for-støvningstørket etter følgende fremgangsmåte.

Et spredermunnstykke for ekstern blanding av to væsker ble montert ca. 1,8 m over bunnen i tørkekammeret, pekende

vertikalt oppad. Forstøvningstørkning ble utført i en vertikal tørker av dobbelt konisk fasong, 3,6 m i diameter og 13,7 m høy. Passende atomiseringsbetingelser ble valgt for tilveiebringelse av en maksimal dråpestørrelse på ca, 250 ya, idet betingelsene projiserte dråpene i en prosjektilbane som kunne føre dem oppover og nær toppen av tørkekammeret. Den konsentrerte ekstrakt, i en hastighet av 52 kg pr. time, ble pumpet til dysen ved et trykk av ca. 0,4 kg/cm , og atomisert til en maksimal partikkel-størrelse av 250 yu, ble ført gjennom en fordeler på toppen av

tørkekammeret i en hastighet av 140 000 liter pr. minutt og med retning nedover. Luften forlot tørkeren gjennom en kanal mellom de dobbelte konuser ved en temperatur av 100°C. Det endelige produkt hadde et fuktighetsinnhold av 3 % og en spesifikk vekt av 0,4 g/cm3.

Aromaretensjonen ble målt ved hjelp av gasskromatografi og viste 95 7. retensjon, sammenlignet med 80 7. retensjon ved 65°C i inngangstemperatur og 70 % retensjon ved 150°C i inngangs tempera tur. Igjen falt verdiene for den aromatiske retensjon på gasskromatograf i til under 50 7. ved inngangs temperaturer på under 65°C og over 150°C.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved forstøvningstørkning av en vandig kaffeekstrakt, til hvilken det kan være tilsatt flyktige komponenter, karakterisert ved at en ekstrakt som har fra 40 til 46 7. oppløselig tørrstoff, forstøves med en dråpestørrelse av fra 100 til 250 ya inn i en gass med inngangs temperatur fra 95 til 120°C og utgangstemperatur fra 95 til 105°C.

2, Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at forstøvningstørkningen utføres som i og for seg kjent i reversert strøm.