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Verfahren und Vorrichtung zum Aromatisieren von pulverförmigen
Kaffee- oder Kaffee-Ersatz-Produkten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aromatisieren von pulverförmigen Kaffee- oder Kaffee-Ersatz-Produkten, insbesondere von pulverförmigem Kaffee-Extrakt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es wurde bisher vielfach als Nachteil empfunden, dass gewisse pulverförmige Kaffee-Produkte, insbesondere pulverförmige Kaffee-Extrakte, beim Öffnen der Packungen keinen oder nur einen schwachen Kaffeegeruch aufweisen, obschon dieselben Produkte in der Tasse einen ausgeprägten und angenehmen Kaffeegeruch verbreiten.
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S. 389, Punkt 2, ein Verfahren zur Herstellung von Kaffee-Extrakten vorgeschlagen, bei welchem die flüchtigen Aromastoffe nicht verloren gegeben, sondern für sich abdestilliert, wieder kondensiert, oder an Auffangstoffe gebunden und schliesslich dem Extrakt wieder zugesetzt werden".
Es ist dieser Stelle aber nicht zu entnehmen, ob die flüchtigen Aromastoffe a) aus dem flüssigen Extrakt während seiner Konzentration, oder b) während der Gewinnung des flüssigen Extraktes, oder c) aus dem gerösteten Kaffee vor dessen Extraktion gewonnen werden sollen. Je nach der Gewinnungsart sind die Aromastoffe aber sowohl chemisch als auch geschmacklich und geruchlich sehr verschieden.
Sodann werden beim erwähnten Verfahren die abdestillierten Aromastoffe in ihrer Gesamtheit kondensiert oder an Trägersubstanzen gebunden und alsdann dem Extrakt wieder zugesetzt. Dies hat sich aber als unzweckmässig und der Produktqualität abträglich erwiesen.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 339215 (Etaix) ist sodann ein Verfahren zur Aromatisierung pulverförmiger Kaffee-Extrakte bekannt, wobei aus geröstetem, gemahlenem, nochmals auf die Rösttemperatur erhitztem Kaffee dieAromastoffe mittels eines Stromes kühler Luft oder anderer Gase entfernt und in ihrer Gesamtheit auf den zu aromatisierenden Kaffee-Extrakt übertragen werden. Die Aromatisierung erfolgte dabei ohne Verwendung einer Trägersubstanz, was eine ungenügende Fixierung der Aromastoffe auf dem Extrakt zur Folge hatte. Auch hier erwies sich die Zugabe der Gesamtheit der gewonnenen Aromastoffe der Produktqualität als abträglich.
Die erwähnten Nachteile werden nun vollständig überwunden durch das erfindungsgemässe Verfahren, bei welchem man aus geröstetem Kaffee die flüchtigen Bestandteile mittels eines heissen gas-oder dampf- förmigen Mediums entfernt, die entstandenen Dämpfe mindestens zweistufig fraktioniert kondensiert und die Kondensate zusammen mit einer ölartigen Trägersubstanz dem pulverförmigen Kaffee- bzw. KaffeeErsatz-Produkt zugibt, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die die höhersiedenden Anteile enthaltende Fraktion bzw. Fraktionen verwirft und nur die letzte, bei Temperaturen zwischen 0 und 150C kondensierte Fraktion weiterverwendet.
Destillation und partielle Kondensation können dabei unter normalem oder vermindertem Druck durchgeführt werden.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich alle Arten pulverförmiger Kaffee-und Kaffee-Ersatz-Produkte aromatisieren, wie beispielsweise pulverförmige reine Kaffee-Extrakte, pulverförmige
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Extrakte aus Gemischen von Kaffee mit andern Materialien, wie Zichorie, feingemahlene Kaffeepulver, und Mischungen der genannten Produkte.
Eine bevorzugte Anwendung findet das Verfahren zum Aromatisieren von pulverförmigen Kaffee-Extrakten.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren aromatisierten Produkte sind frei von dem eingangs erwähnten Mangel und zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass sie bereits beim Öffnen der Packung einen kräftigen und angenehmen Kaffeegeruch aufweisen.
Als heisses gas-oder dampfförmiges Medium zur Destillation der flüchtigen Bestandteile verwendet man vorzugsweise Wasserdampf. Die Destillation kann aber auch mittels erhitzter inerter Gase, wie Kohlendioxyd, Stickstoff oder Edelgasen, erfolgen.
Bei der Durchführung der Destillation mittels Wasserdampf kann diese abgebrochen werden, sobald die gesamte kondensierte Destillatmenge, bezogen auf die Menge des der Destillation unterworfenen Kaffees, 3-50 Gew.-, vorzugsweise 5-20 Gew.-lo, beträgt.
Die Durchführung der partiellen Kondensation der bei der Destillation entstehenden Dämpfe wird zweckmässig so durchgeführt, dass man diese durch ein Kondensationssystem leitet, welches aus zwei oder mehreren in Serie geschalteten Kondensatoren besteht. Von diesen wird der letzte mit einer Kühlmitteltemperatur von 0 bis 15 C betrieben. Die Kondensationstemperatur in dem oder den vorgeschalteten Kondensatoren wird dabei zweckmässig so gewählt, dass 60-96 Gel.-%, vorzugsweise 80-95 Gew.-%o. der gesamten kondensiertenDestillatmenge in ihnen und 4-40 Gew. -0/0. vorzugsweise 5-20 Gew.-ja, im letzten Kondensator kondensiert werden.
Als Kondensatoren verwendet man zweckmässig gewöhnliche Röhren- oder Plattenkondensatoren. Wesentlich ist, dass die aromahaitigen Dämpfe eine möglichst kurzeDurchlaufzeit haben, da sich die Aromastoffe bei längerer Haltezeit bei erhöhter Temperatur, so beispielsweise in Rektifikationskolonnen mit hohem Trenneffekt, zersetzen.
Die auf diese Art als letzteres Kondensat erhaltene Aromafraktion enthält den grössten Teil der wertvollen Geruchsstoffe, während die in den vorgängig ausgeschiedenen Fraktionen enthaltenen Stoffe bezüglich Geruch keinen wesentlichen Beitrag leisten oder diesen sogar nachteilig beeinflussen würden. Im allgemeinen wird man sie verwerfen. Unter Umständen können sie nach Entfernung bestimmter Bestandteile mittels Aktivkohle bei der Extraktion von Kaffee mittels Wasser zum Zwecke der Herstellung von Kaffee-Extrakten mitverwendet werden.
Der öligen Trägersubstanz kommt die Aufgabe zu, die Aromastoffe auf den Kaffeeproduktteilchen zu fixieren. Man verwendet als solche vorzugsweise kaffee-eigene Stoffe, insbesondere Kaffeeöl oder Kaffeeölfraktionen.
Das Kaffeeöl kann so gewonnen werden, dass man gerösteten Kaffee auspresst oder das Kaffeeöl daraus durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel gewinnt. Das Kaffeeöl kann aber auch aus stark kaffeeölhaltigen wässerigen Kaffee-Extrakten durch mechanische Abtrennung, insbesondere Zentrifugatlon, oder durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel gewonnen werden.
An Stelle von Kaffeeöl oder Kaffeeölfraktionen können auch kaffeefremde ölige Substanzen verwendet werden, sofern sie folgende Bedingungen erfüllen :
1. Sie müssen von neutralem Geruch und Geschmack sein.
2. Sie dürfen die Lösungseigenschaften bzw. die Extraktionsfähigkeit des Kaffee-Produktes nicht nachteilig beeinflussen.
3. Sie müssen eineLagerungsbeständigkeit aufweisen, die mindestens ebenso gut ist wie die des Kaffe-Produktes unter denselben Bedingungen.
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Menge0, 1-0. 5 Gew.-lo und diejenige des Kaffeeöls 0, 2-1, 0 Gew.-lo, beide Mengen bezogen auf die Menge des zu aromatisierenden Kaffee-Produktes.
Bei der Zugabe des letzten Kondensates und der Trägersubstanz zu dem zu aromatisierenden KaffeeProdukt geht man vorzugsweise so vor, dass man das Kondensat und die Trägersubstanz miteinander innig vermischt und die so erhaltene Emulsion dem Kaffee-Produkt zugibt.
Man kann aber auch die so erhaltene Emulsion durch Zentrifugieren in eine wässerige und eine ölige Phase trennen, die wässerige Phase verserfen und nur die ölige Phase zur Aromatisierung verwenden.
Man kann ferner das Kondensat und die Trägersubstanz auch einzeln dem Kaffee-Produkt zugeben. In diesem Falle ist es zweckmässig, zuerst die Trägersubstanz und erst danach das Kondensat dem KaffeeProdukt zuzugeben. Auf diese Weise wird eine sofortige sichere Fixierung der Aromastoffe gewährleistet.
Das Aromatisieren des Kaffee-Produktes und das Verpacken des aromatisierten Produktes erfolg1
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zweckmässig unter Ausschluss von Sauerstoff, beispielsweise indem die Zugabe des letzten Kondensates und der Trägersubstanz zum Kaffee-Produkt in einer sauerstofffreien Atmosphäre erfolgt und das aromatisierte Produkt sofort in einer. sauerstofffreien Atmosphäre in hermetisch schliessende Verpackungen abgefüllt wird.
Die Zugabe des Kondensates und der Trägersubstanz zum Pulver kann auf irgendeine Art erfolgen, die eine völlig gleichmässige Verteilung gewährleistet. Sie erfolgt jedoch zweckmässig durch Sprühen. Bei einer bevorzugtenAusführungsform wird die Flüssigkeit oder werden die Flüssigkeiten gegen die Innenseite eines ringförmigen fallenden Schleiers des pulverförmigen Kaffee-Produktes gesprüht.
Gegenstand der Erfindung ist daher ferner eine Vorrichtung zur Durchführung der Zugabe von Kondensat und Trägersubstanz zum Pulver, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Mittel zur Erzeugung eines ringförmigen fallenden Schleiers des pulverförmigen Kaffee-Produktes sowie Mittel zum Sprühen von Kondensat und Trägersubstanz gegen die Innenseite des fallenden Pulverschleiers aufweist.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweiseAusführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Aufsprühens in gewöhnlicher Luft und Fig. 2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Aufsprühens und des anschliessenden Verpackens des Pulvers in einer inerten Atmosphäre.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist als Mittel zur Erzeugung eines ringförmigen Pulverschleiers eine kegelförmige Verteilfläche 1 auf, welche mit der Spitze nach oben am unteren Ende eines Zuführrohres 2 angeordnet ist. Die kegelförmige Verteilfläche und das Zuführrohr weisen eine gemeinsame, senkrecht stehende Achse auf. Durch Veränderung des ringförmigen Spaltes zwischen der Kegelfläche 1 und dem unteren Ende des Zuführrohres 2 kann die Dicke des Pulverschleiers und damit auch der Durchsatz pro Zeiteinheit variiert werden. Das Zuführrohr 2 mündet oben in einen Trichter 3 aus. in welchen das Pulver aus der Zuführvorrichtung 4 fällt. Unterhalb der kegelförmigen Verteilfläche ist eine Düse 5 zum Versprühen der Aromatisierungsflüssigkeit, welche durch Leitung 6 zugeführt wird, angeordnet.
Die Mittel zur Erzeugung des Pulverschleiers und zum Versprühen der Aromatisierungsflüssigkeit sind im Innem eines geschlossenen Behälters 7 angeordnet, welcher gegen unten in einen Konus 8 ausläuft.
Der von der Düse 5 erzeugte Sprühnebel kann, wie in der Zeichnung dargestellt, schräg nach unten oder aber senkrecht zur Achse nach aussen gerichtet sein.
Soll das Pulver statt mit einem Gemisch von Kondensat und Trägersubstanz mit diesen Komponenten einzeln besprüht werden, so kann dies so erfolgen, dass man unterhalb der gezeigten Düse 5 noch eine weitere Düse anordnet. Zweckmässig versprüht man in diesem Falle mittels der oberen Düse die Trägersubstanz, mittels der unteren das Kondensat.
Man kann aber auch so vorgehen, dass man in einer ersten Vorrichtung der gezeigten Art die Trägersubstanz auf das Pulver aufbringt und anschliessend in einer zweiten Vorrichtung der gezeigten Art das Kondensat auf das mit der Trägersubstanz beladene Pulver aufbringt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Mittel zur Erzeugung und die Mittel zum Besprühen des fallenden Pulverschleiers, welche den in Fig. 1 gezeigten entsprechen, in einem geschlossenen Raum 9 untergebracht, in welchem durch ein durch Leitung 10 eingeführtes inertes Gas, beispielsweise Kohlendioxyd, Stickstoff oder ein Edelgas, einüberdruck einer sauerstofffreien Atmosphäre erzeugt wird. Die Aromatisierungsflüssigkeit wird durch Leitung 11 zugeführt. Das Zuführrohr 12, welches an seinem oberen Ende ebenfalls in einen Trichter 13 ausmündet, in welcher das Pulver aus der Zuführvorrichtung 14 fällt, ist nahe seinem unteren Ende mit einem Diffusor 15 versehen, durch welchen zusätzlich ein inertes Gas in das sich im Zuführrohr 12 nach unten bewegende Pulver eingeblasen wird.
Das inerte Gas durchströmt, infolge des im Raum 9 herrschenden Überdruckes, das Pulver im Gegenstrom, wobei es den Sauerstoff nach oben mitführt. Das am untern Ende des Zuführrohres 12 ausfliessende Pulver ist daher praktisch sauerstofffrei. Nach der Aromatisierung gelangt das Pulver direkt in die Verpackungsmaschine 16, wo es unter sauerstofffreier Atmosphäre in hermetische Verpackungen abgefüllt wird und diese unter derselben Atmosphäre'dicht verschlossen werden. Der Verpackungsmaschine, die bekannter Bauart ist, wird an verschiedenen Stellen 17 inertes Gas zugeführt.
Beispiel l : 750 kg frisch gemahlener gerösteter Kaffee werden in eine Extraktionszelle bekannter Bauart gegeben. Am untern Ende der Zelle wird Dampf von etwa 3,5 Atmosphären Druck zugeführt. Nach etwa 9min beginnen am obern Ende aromahaltige Dämpfe zu entweichen, welche dem untern Ende eines konventionellen Röhrenkondensators zugeleitet werden. Das dem Mantel dieses Partialkondensators zugeführte Wasser weist eine Temperatur von 850C auf. Die in diesem Kondensator abgeschiedene Fraktion enthält neben Wasser den Grossteil der wenig flüchtigen hochsiedenden Aromastoffe. Der Rest der Dämpfe gelangt mit einer Temperatur von 88 bis 100 C in den Schlusskondensator, wo die übrig gebliebenen kondensierbaren Stoffe entfernt werden.
Das dem Mantel dieses Kondensators zugeführte Wasser weist
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eine Temperatur von 2 C auf. Die bei dieser Temperatur nicht kondensierbaren Anteile lässt man entweichen.
DieDampfdestillation wird nach etwa 25 min nach Beginn der Dampfeinleitung abgebrochen. In dieser Zeit werden im ersten Kondensator 67, 5 kg Destillat, entsprechend 9rP/o der gesamten Destillatmenge, im zweiten Kondensator 7, 5 kg Destillat, entsprechend 1rP/o der gesamten Destillatmenge, abgeschieden.
Der gestrippte Kaffee wird darauf zusammen mit andern, nicht gestrippten Chargen in bekannterweise mit heissem Wasser extrahiert. Das Partialkondensat wird verworfen, das zweite Kondensat in einem Mischer mit 15 kg durch Auspressen von geröstetem Kaffee gewonnenem Kaffeeöl zu einer Emulsion vermischt. DieseMischung wird in einer Vorrichtung der mit Bezug auf Fig,1 beschriebenen Art mit 3000 kg pulverförmigem Kaffee-Extrakt vermischt. Auf diese Weise erhält man einen pulverförmigen Kaffee-Extrakt, welcher mit 0, 251o der letzten Aromafraktion und 0, 5% Kaffeeöl aromatisiert ist. Er weist bereits beim Öffnen der Packung einen kräftigen, starken Kaffeegeruch auf.
Beispiel 2 : Aus 750 kg frisch gemahlenem geröstetem Kaffee werden in derselben Weise wie in Beispiel 1 zwei Aromafraktionen gewonnen, jedoch mit der Abweichung, dass die Wassertemperatur im ersten Kondensator 890C beträgt. Auf diese Weise werden im Verlaufe der Destillation im ersten Kondensator 61 kg Destillat, entsprechend 81% der gesamten Destillatmenge, im zweiten Kondensator 14 kg Destillat, entsprechend 191o der gesamten Destillatmenge, abgeschieden.
Vom Partialkondensat wird die Hälfte verworfen, der Rest mit 1 kg Aktivkohle behandelt, wodurch aus dem Destillat die unangenehm riechenden und schmeckenden Stoffe entfernt werden. Die Flüssigkeit wird dann filtriert und das Filtrat dem zur Extraktion des Kaffees verwendeten Wasser oder dem durch die Extraktion erhaltenen Extrakt zugegeben.
Das Kondensat des Schlusskondensators wird in einem kleinen Rührwerk mit 1, 5 kg Kaffeeöl vermischt, bis sich eine feine Emulsion gebildet hat. Diese wird in einer kleinen kontinuierlichen Zentrifuge in eine wässerige und eine ölige Phase getrennt. Die wässerige Phase wird verworfen und das angereicherte Öl in einer Vorrichtung derselben Art wie in Beispiel 1 pulverförmigem Kaffee-Extrakt in einer Menge von 0, 5% zugegeben. Der auf diese Art aromatisierte Kaffee-Extrakt weist einen sehr gefälligen Geruch und Geschmack auf.
Beispiel 3 : DiesesBeispielbeschreibtdieZugabe derAromastoffe zumPulverund dasanschliessen- de Abfüllen des Pulvers unter einer sauerstofffreien Atmosphäre in einer Vorrichtung der mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Art.
Pulverförmiger Kaffee-Extrakt wird dem Zuführrohr 12 mittels eines Förderbandes 14 von der Sprühtrocknungsvorrichtung in einer Menge von 500 kg/h zugeführt. Durch den Diffusor 15 werden pro Stunde 4, 3 m3 (Normalbedingungen) Kohlendioxyd in das Pulver eingeblasen. Das Pulver verlässt das Zuführrohr 12 mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 0, 1 Vol. -0/0.
Die darunterliegende Mischvorrichtung, in welcher Aromastoffe und Pulver gemischt werden, wird sauerstofffrei gehalten, indem man ihr durch Leitung 10 pro Stunde 1, 4 m3 (Normalbedingungen) Kohlendioxyd zuführt, desgleichen derVorratsbehälter der Verpackungsmaschine durch Zuführung von 0, 7 m3 (Normalbedingungen) Kohlendioxyd. Auch in der Nähe der Ein- und Ausgangsschleusen der Verpackungsmaschine werden pro Stunde je 1, 4 m3 (Normalbedingungen) Kohlendioxyd zugegeben In der Verpackungsmaschine werden pro Stunde etwa 8000 Glasbehälter zu je 240 cm3 Inhalt mit je etwa 57 g aromatisiertem pulverförmigem Kaffee-Extrakt gefüllt.
Dann wird, immer noch in der sauerstofffreien Atmosphäre, Leim aufgetragen und die Glasbehälter mit einem hermetisch schliessenden Schraubverschluss verschlossen.
Der so aromatisierte und verpackte Kaffee-Extrakt weist einen sehr angenehmen Geruch und Geschmack auf, welcher auch während längerer Lagerzeit nicht in wahrnehmbarem Masse abnimmt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Aromatisieren von pulverförmigen Kaffee- oder Kaffee-Ersatz-Produkten, insbesondere von pulverförmigem Kaffee-Extrakt, wobei man aus geröstetem Kaffee die flüchtigen Bestandteile mittels eines heissen gas- oder dampfförmigen Mediums entfernt, die entstandenen Dämpfe mindestens zweistufig fraktioniert kondensiert und die Kondensate zusammen mit einer ölartigen Trägersubstanz den pulverförmigen Kaffee- bzw. Kaffee-Ersatz-Produkt zugibt, dadurch gekennzeichnet, dass man die die höhersiedenden Anteile enthaltende Fraktion bzw. Fraktionen verwirft und nur die letzte, bei Temperaturen zwischen 0 und 150C kondensierte Fraktion weiterverwendet.