CH658571A5 - METHOD FOR PRODUCING FREEZED DRIED COFFEE. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von gefriergetrocknetem Kaffee, welcher das Aussehen von geröstetem und gemahlenem Kaffee hat. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man The present invention relates to a process for producing freeze-dried coffee which has the appearance of roasted and ground coffee. The inventive method is characterized in that
(a) den unteren Teil einer Schicht aus wässrigem Kaffee-Extrakt langsam einfriert, während der obere Teil wesentlich, aber nicht vollständig als gefrorener Feststoff zurückbleibt, (a) slowly freezes the lower part of a layer of aqueous coffee extract, while the upper part remains substantially but not completely as a frozen solid,
(b) den oberen Teil der Kaffee-Extrakt-Schicht durch Aufsprühen einer kryogenen Flüssigkeit auf die Oberfläche schnell einfriert, (b) quickly freezes the top of the coffee extract layer by spraying a cryogenic liquid onto the surface,
(c) den gefrorenen Kaffee-Extrakt von Stufe (b) mahlt und (c) grinding the frozen coffee extract from step (b) and
(d) den gemahlenen, gefrorenen Kaffee-Extrakt von Stufe (c) gefriertrocknet. (d) freeze-dry the ground, frozen coffee extract from step (c).
Verfahren zur Herstellung von gefriergetrocknetem Kaffee mit einer gewünschten Farbnuance, entweder hell- oder dunkelbraun, sind allgemein bekannt. Es wurde festgestellt, dass das schnelle Gefrieren einer wasserhaltigen Substanz die Verteilung einer grossen Anzahl kleiner Eiskristalle fördert und dass man durch langsames Einfrieren eine geringere Anzahl an grösseren Eiskristallen erhält. In bezug auf den gefriergetrockneten Kaffee wurde festgestellt, dass ein sehr schnell gefrorener Kaffee-Extrakt, der kleine Eiskristalle enthält, einen leichtgefärbten löslichen Kaffee ergibt, während ein langsam eingefrorener Kaffee-Extrakt, der grössere Eiskristalle aufweist, einen dunkleren Kaffee gibt. Methods for producing freeze-dried coffee with a desired color shade, either light or dark brown, are generally known. It was found that the rapid freezing of a water-containing substance promotes the distribution of a large number of small ice crystals and that a lower number of larger ice crystals is obtained by slow freezing. With respect to freeze-dried coffee, it has been found that a very quick-freeze coffee extract containing small ice crystals gives a slightly colored soluble coffee, while a slow-freeze coffee extract that has larger ice crystals gives a darker coffee.
Im allgemeinen wird ein dunkel gefärbter, gefriergetrockneter Kaffee bevorzugt und man hat sich viel Mühe gegeben, einen derartigen Kaffee herzustellen, in der Regel, indem man die Einfrierung des Kaffee-Extraktes beaufsichtigt. So z.B. wird von DeGeorge im U. S. Patent Nr. 3 253 420 ein Verfahren zur Einfrierung von Kaffee-Extrakt beschrieben, das darauf beruhte, dass man den Kaffee-Extrakt auf einem abgekühlten Metallband ungefähr 15 Minuten lang einfror. Ein weiteres Einfrier-Verfahren, wobei man den Kaffee-Extrakt während der Abkühlung von seinem Eispunkt zu einer Temperatur, die unterhalb des eutektischen Punktes liegt, während einer Zeitperiode zwischen 15 Minuten und 30 Minuten abkühlt, ist von Lutz in dem U. S. Patent Nr. 3 399 061 beschrieben. Schnellere Methoden zum Einfrieren von Kaffee-Extrakt, wobei man Produkte mit einer dunkleren Farbe erhält, sind ebenfalls beschrieben, wie z.B. von Simon et al im U. S. Patent Nr. 3 443 963. Bei diesem Verfahren wird der Kaffee-Extrakt erst auf eine Temperatur von etwa — 5 C abgekühlt und dann bei dieser Temperatur etwa 20 Minuten lang gehalten, bevor man ihn sehr schnell einfriert. Ein anderes Verfahren wurde von Katz et al im U. S. Patent Nr. 3 966 979 offenbart, worin ein Schichten-Einfrierverfahren beschrieben ist, bei welchem man den oberen Teil einer schnell eingefrorenen Extraktschicht schmilzt, indem man eine Schicht aus warmem Kaffee-Extrakt oben aufgibt und dann beide Schichten vor der Zugabe der nächsten Schicht einfriert. Generally, dark colored, freeze-dried coffee is preferred, and much effort has been put into making such coffee, usually by overseeing the freezing of the coffee extract. So e.g. DeGeorge, in U.S. Patent No. 3,253,420, describes a method of freezing coffee extract based on freezing the coffee extract on a cooled metal belt for about 15 minutes. Another method of freezing, wherein the coffee extract is cooled from its ice point to a temperature below the eutectic point for a period of between 15 minutes and 30 minutes while cooling, is by Lutz in U.S. Patent No. 3 399 061. Faster methods of freezing coffee extract, giving products with a darker color, are also described, such as by Simon et al in U.S. Patent No. 3,443,963. In this method, the coffee extract is first cooled to a temperature of about -5 ° C and then held at that temperature for about 20 minutes before being frozen very quickly. Another method has been disclosed by Katz et al in U.S. Patent No. 3,966,979 which describes a layer freeze process in which the top of a rapidly frozen extract layer is melted by adding a layer of warm coffee extract on top and then freeze both layers before adding the next layer.
Obgleich man im allgemeinen annimmt, dass dunkel gefärbter, gefriergetrockneter Kaffee dem gerösteten und gemahlenen Kaffee ähnlicher ist als der hell gefärbte, gefriergetrocknete Kaffee, haben Untersuchungen von geröstetem und gemahlenem Kaffee gezeigt, dass dieser sich in Wirklichkeit aus Teilchen der verschiedensten Farbtöne, nämlich von hell bis dunkel, zusammensetzt. Ein gefriergetrockneter Kaffee, der nur eine einzige Farbe aufweist, auch wenn sie dunkel ist, kann dem Aussehen von geröstetem und gemahlenem Kaffee nicht so ähnlich sein, wie ein gefriergetrockner Kaffee, der aus hellen und dunkel gefärbten Kaffeeteilchen besteht. Although it is generally assumed that dark-colored, freeze-dried coffee is more similar to roasted and ground coffee than light-colored, freeze-dried coffee, studies of roasted and ground coffee have shown that it actually consists of particles of different shades, namely light until dark, composed. Freeze-dried coffee, which is only one color, even if it is dark, cannot be as similar to the appearance of roasted and ground coffee as freeze-dried coffee, which consists of light and dark colored coffee particles.
Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von gefriergetrocknetem Kaffee zur Verfügung zu stellen, der das Aussehen von geröstetem und gemahlenem Kaffee hat und wobei dieser gefriergetrocknete Kaffee sowohl hell als auch dunkel gefärbte gefriergetrocknete Kaffeeteilchen enthält. It is therefore an object of the present invention to provide a process for producing freeze-dried coffee which has the appearance of roasted and ground coffee and which freeze-dried coffee contains both light and dark colored freeze-dried coffee particles.
Die erste Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens bezieht sich auf das Einfrieren des unteren Teils einer wässri-gen Kaffee-Extrakt-Schicht, während der restliche Teil im wesentlichen, aber nicht vollständig, als gefrorener Feststoff zurückbleibt. Der Ausdruck «im wesentlichen gefroren» soll bedeuten, dass dieser Kaffee-Extrakt, worin praktisch kein Wasser mehr vorhanden ist, noch nicht so weit gefroren ist, dass er brüchig ist. Das Einfrieren kann man nach bekannten Verfahren ausführen, indem man die Kaffee-Extrakt-Schicht in eine Schale gibt und dann die Unterseite dieser Schale abkühlt. Wenn man auf diese Weise vorgeht, so liegt der untere Teil der Extrakt-Schicht als gefrorener Feststoff vor, bevor der obere Teil der Extrakt-Schicht vollständig zu einem Feststoff gefroren ist. Besonders bevorzugt wird das Einfrieren auf einem kontinuierlichen, sich bewegenden metallischen Band durchgeführt, wie es im U. S. Patent Nr. 3 253 420 von DeGeorge beschrieben ist. Das kontinuierlich arbeitende Metallband wird gewöhnlich von unten durch eine Reihe von Salzlösung enthaltenden Schalen bei progressiv abnehmenden Temperaturen, der Länge des Bandes nach, abgekühlt. Hier wiederum kann der untere Teil der Kaffee-Extrakt-Schicht gefroren werden, während der obere Teil im wesentlichen, aber nicht vollständig, einen gefrorenen Feststoff darstellt. Die kryogene Flüssigkeit wird üblicherweise auf die Oberfläche des Kaffee-Extraktes an demjenigen Punkt, der Länge des Bandes entlang, wo der bevorzugte Gefrierbereich liegt, gesprüht oder gegossen. The first stage of the method according to the invention relates to the freezing of the lower part of an aqueous coffee extract layer, while the remaining part remains essentially, but not completely, as a frozen solid. The expression "essentially frozen" is intended to mean that this coffee extract, in which there is practically no water left, has not yet frozen to the point of being brittle. Freezing can be carried out according to known methods by placing the coffee extract layer in a bowl and then cooling the underside of this bowl. If one proceeds in this way, the lower part of the extract layer is present as a frozen solid before the upper part of the extract layer is completely frozen into a solid. Freezing is particularly preferably carried out on a continuous, moving metallic belt as described in U.S. Patent No. 3,253,420 to DeGeorge. The continuous metal strip is usually cooled from the bottom through a series of saline containing trays at progressively decreasing temperatures along the length of the strip. Here, in turn, the lower part of the coffee extract layer can be frozen, while the upper part is essentially, but not completely, a frozen solid. The cryogenic liquid is usually sprayed or poured onto the surface of the coffee extract at the point along the length of the belt where the preferred freezer area is.
Unter einer «kryogenen Flüssigkeit» verseht man gewöhnlich eine solche Flüssigkeit, die man als Resultat der Kondensation eines typisch inerten Gases, das sich bei extrem niedrigen Temperaturen verflüssigt, erhält. So z.B. eignet sich flüssiger Stickstoff, welcher bei einer Temperatur von -196 °C kondensiert, insbesondere gut für die Zwecke der vorliegenden Erfindung. Die kryogenen Flüssigkeiten sind wegen der extrem niedrigen Temperaturen, bei welchen sie verdampfen, nützlich, und durch ihre Anwendung wird im wesentlichen schon gefrorener Kaffee-Extrakt sofort tiefgefroren, wenn man eine solche Flüssigkeit darauf sprüht. A "cryogenic liquid" is usually a liquid that is obtained as a result of the condensation of a typically inert gas that liquefies at extremely low temperatures. So e.g. liquid nitrogen, which condenses at a temperature of -196 ° C., is particularly suitable for the purposes of the present invention. The cryogenic liquids are useful because of the extremely low temperatures at which they evaporate, and their use essentially freezes already frozen coffee extract immediately when sprayed with such a liquid.
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Diese Flüssigkeiten verdampfen äusserst schnell von der Oberfläche des sehr schnell eingefrorenen Kaffee-Extraktes, und sie hinterlassen keine Spuren, weder in dem sofort gefrorenen noch im fertigen Kaffee. Sogar dann, falls geringe Spuren der kryogenen Flüssigkeit in gefriergetrocknetem Kaffee-Extrakt zurückbleiben (obgleich festgestellt wurde, dass keine solche Spuren zurückbleiben), wird durch die bevorzugte Verwendung eines verflüssigten inerten Gases verhindert, dass irgendwelche möglichen giftigen Rückstände im gefriergetrockneten Kaffee vorhanden sind. These liquids evaporate extremely quickly from the surface of the very quickly frozen coffee extract, and they leave no traces, either in the instantly frozen or in the finished coffee. Even if small traces of the cryogenic liquid remain in freeze-dried coffee extract (although no such traces have been found to remain), the preferred use of a liquefied inert gas prevents any possible toxic residues from being present in the freeze-dried coffee.
Die kryogene Flüssigkeit wird auf die Oberfläche des im wesentlichen gefrorenen Teils des Kaffee-Extraktes, gewöhnlich in Form eines Sprays, angewendet. Ein derartiger Spray ist wirksam, indem der obere Teil der Extrakt-Schicht sofort gefroren wird, wobei dieser obere Teil im wesentlichen noch nicht vollständig in Form eines gefrorenen Feststoffes vor der Anwendung der kryogenen Flüssigkeit vorlag. Dadurch, dass die kryogene Flüssigkeit auf die Oberfläche aufgesprüht wird, erzielt man, dass der sofort tiefgefrorene Kaffee eine helle Farbe aufweist, und sich diese helle Schicht auf der dunkleren Schicht des gefrorenen Kaffee-Extraktes, die nach üblichen Methoden erhalten wurde, befindet. Ein Spray einer kryogenen Flüssigkeit eignet sich sehr bequem für die Kontrolle der Quantität der angewendeten Flüssigkeit, ebenso ist er auch gut geeignet, eine gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit auf der Oberfläche der Kaffee-Extrakt-Schicht zu bewirken. Eine richtige Kontrolle der Menge der eingesetzten kryogenen Flüssigkeit ist wichtig, um die wertvolle kryogene Flüssigkeit nicht zu verschwenden. The cryogenic liquid is applied to the surface of the substantially frozen portion of the coffee extract, usually in the form of a spray. Such a spray is effective in that the upper part of the extract layer is frozen immediately, this upper part not being substantially completely in the form of a frozen solid before the cryogenic liquid was used. By spraying the cryogenic liquid onto the surface, the result is that the instantly frozen coffee has a light color and this light layer is on the darker layer of the frozen coffee extract, which was obtained by conventional methods. A spray of a cryogenic liquid is very convenient for checking the quantity of the liquid used, and it is also very suitable for effecting an even distribution of the liquid on the surface of the coffee extract layer. Proper control of the amount of cryogenic liquid used is important so as not to waste the valuable cryogenic liquid.
Nachdem man die kryogene Flüssigkeit auf den Kaffee-Extrakt angewendet hatte, konnten die vollständig gefrorenen Kaffee-Extrakt-Schichten entfernt oder aus dem Apparat ausgeladen werden, in welchem sie tiefgefroren wurden; anschliessend wurde gemahlen. Der Zweck, den gefrorenen Extrakt zu mahlen, beruht darauf, einerseits den Gefriertrocknungsschritt zu erleichtern und andererseits, eine homogene Mischung der sofort gefrorenen sowie der langsame gefrorenen Kaffee-Teilchen bereitzustellen. After applying the cryogenic liquid to the coffee extract, the completely frozen coffee extract layers could be removed or unloaded from the apparatus in which they were frozen; it was then ground. The purpose of grinding the frozen extract is on the one hand to facilitate the freeze-drying step and on the other hand to provide a homogeneous mixture of the instantly frozen and the slow frozen coffee particles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines gefriergetrockneten Kaffees bereitzustellen, der sowohl helle als auch dunkel gefärbte, gefriergetrocknete Kaffeeteilchen enthält. Durch das Mahlen des gefrorenen Kaffee-Extraktes erhält man eine willkürliche Verteilung der hellen sowie dunkel gefärbten Teilchen, und beim Mahlen, zur Herabsetzung der Teilchengrösse des gefrorenen Kaffee-Extraktes, findet eine gleichzeitige Mischwirkung statt. Die Art des Mahlens ist nicht besonders wichtig; man kann eine bekannte Hammermühle verwenden, die sich insbesondere zum Mahlen des gefrorenen Extraktes eignet. The invention has for its object to provide a method for producing a freeze-dried coffee, which contains both light and dark colored, freeze-dried coffee particles. By grinding the frozen coffee extract, an arbitrary distribution of the light and dark colored particles is obtained, and during grinding, to reduce the particle size of the frozen coffee extract, there is a simultaneous mixing effect. The type of grinding is not particularly important; one can use a known hammer mill, which is particularly suitable for grinding the frozen extract.
Der gemahlene, gefrorene Kaffee-Extrakt kann anschliessend nach bekannten Verfahren gefriergetrocknet werden. Durch die Gefriertrocknung soll vor allem Wasser aus den gefrorenen Teilchen entfernt werden, indem man das Wasser direkt aus dem gefrorenen Anteil in den Dampfzustand überführt. Eine derartige Trocknung wird typischerweise in einem Gefäss ausgeführt, das man bei einem genügend niedrigen Druck hält, damit ein Sublimieren stattfinden kann. Diese Methode wurde z.B. von Pfluger et al im U. S. Patent Nr. 3 365 806 offenbart. Nach der Trocknung kann man das Produkt aus dem Gefriertrocknungsgerät entfernen und der erhaltene gefriergetrocknete Kaffee hat dann das Aussehen von geröstetem und gemahlenem Kaffee erhalten. The ground, frozen coffee extract can then be freeze-dried using known methods. Freeze drying is primarily intended to remove water from the frozen particles by converting the water directly from the frozen portion to the vapor state. Such drying is typically carried out in a vessel which is kept at a sufficiently low pressure for sublimation to take place. This method was e.g. by Pfluger et al in U.S. Patent No. 3,365,806. After drying, the product can be removed from the freeze-dryer and the freeze-dried coffee obtained then has the appearance of roasted and ground coffee.
Nach einem alternativen Verfahren kann die gefrorene Kaffee-Extrakt-Schicht als Ganze gefriergetrocknet und anschliessend getrocknet werden. Die Ausführungsform ist jedoch wegen den Schwierigkeiten, eine ganze gefrorene Platte gefrierzutrocknen, nicht bevorzugt. Die Mahl-Operation ist nach der Gefriertrocknung nicht besonders wirksam und man erhält eine beträchtliche Menge an ganz feinen Kaffeeteilchen. Es ist jedoch möglich, dieses Verfahren auszuführen, falls man die Grösse der Kaffeeteilchen einer genügend genauen Kontrolle unterwirft. According to an alternative method, the frozen coffee extract layer can be freeze-dried as a whole and then dried. However, the embodiment is not preferred because of the difficulty of freeze-drying an entire frozen plate. After freeze-drying, the grinding operation is not particularly effective and you get a considerable amount of very fine coffee particles. However, it is possible to carry out this procedure if the size of the coffee particles is checked with sufficient accuracy.
Als Resultat des erfindungsgemässen Verfahrens erhält man gefriergetrocknete Kaffeeteilchen, die mindestens drei verschiedene Farbtönungen aufweisen. Wie schon weiter oben beschrieben wurde, enthält der gefrorene Kaffee-Extrakt zwei Schichten, nämlich eine helle sowie eine dunkel gefärbte Schicht, nachdem man die kryogene Flüssigkeit angewendet hatte. Beim Mahlen entstehen also mindestens Teilchen aus der dunkel gefärbten Schicht sowie auch aus der hell gefärbten Schicht und man erzielt zwei ausgeprägte verschiedene Färbungen der Teilchen. Eine dritte Färbung ergibt sich aus demjenigen Teil des gefrorenen Extraktes, welcher die Grenzschicht zwischen den hell und dunkel gefärbten Schichten enthält. Die aus dieser Schicht erhaltenen Teilchen werden auf gewissen Oberflächen heller und auf anderen Oberflächen dunkler gefärbt sein. Die Teilchen mit den drei verschiedenen Färbungen werden homogen miteinander während des Mahlens vermischt, so dass man nach dem Trocknen einen gefriergetrockneten Kaffee erhält, der das Aussehen von geröstetem und gemahlenem Kaffee aufweist. As a result of the process according to the invention, freeze-dried coffee particles are obtained which have at least three different shades of color. As already described above, the frozen coffee extract contains two layers, namely a light and a dark colored layer after the cryogenic liquid has been applied. During milling, at least particles are formed from the dark colored layer and also from the light colored layer, and two distinct different colorations of the particles are achieved. A third coloring results from that part of the frozen extract which contains the boundary layer between the light and dark colored layers. The particles obtained from this layer will be lighter in color on certain surfaces and darker on other surfaces. The particles with the three different colors are mixed homogeneously with one another during the grinding, so that after drying, a freeze-dried coffee is obtained which has the appearance of roasted and ground coffee.
Im nachfolgenden Beispiel wird eine bevorzugte Ausfüh-rungsform des erfindungsgemässen Verfahrens gezeigt. Dieses Beispiel soll das erfindungsgemässe Verfahren jedoch nicht einschränken. In the following example, a preferred embodiment of the method according to the invention is shown. However, this example is not intended to restrict the method according to the invention.
Beispiel example
1. Man gab eine Schicht von 19 mm Tiefe aus wässrigem Kaffee-Extrakt (25 Gew.-% an löslichen Feststoffen) auf ein Tablett aus rostfreiem Stahl und hielt es bei einer Temperatur von -30 °C. Den Extrakt hielt man so lange bei der Temperatur von -30 °C, bis der untere Teil der Schicht einen gefrorenen Feststoff darstellte, der obere Teil aber immer noch klebrig war. 1. A 19 mm deep layer of aqueous coffee extract (25 wt.% Soluble solids) was placed on a stainless steel tray and held at a temperature of -30 ° C. The extract was kept at the temperature of -30 ° C until the lower part of the layer was a frozen solid, but the upper part was still sticky.
2. Man gab verflüssigten Stickstoff auf solche Weise auf die Extraktschicht, dass die gesamte Oberfläche bedeckt war; der obere Teil gefror sofort. Dann Hess man den verflüssigten Stickstoff sich verflüchtigen. 2. Liquefied nitrogen was added to the extract layer in such a way that the entire surface was covered; the upper part froze immediately. Then you let the liquefied nitrogen evaporate.
3. Man setzte die Grösse des gefrorenen Kaffee-Extraktes herab, indem man die Platte aus Kaffee-Extrakt durch ein 8 Sieb mit einer lichten Maschenweite von 2,38 mm gab. Die gefrorenen Teilchen wurden auf solche Weise geschüttelt, damit sich die verschieden gefärbten Teilchen einheitlich in der gesamten Masse verteilen konnten. 3. The size of the frozen coffee extract was reduced by passing the plate of coffee extract through an 8 sieve with a mesh size of 2.38 mm. The frozen particles were shaken in such a way that the differently colored particles could be distributed uniformly over the entire mass.
4. Die gefrorenen Kaffeeteilchen werden anschliessend in einem Laboratoriums-Gefriertrockner gefriergetrocknet, wobei man einen Druck von etwa 250 Mikron aufrechterhält und die Temperatur der Tablare 42 °C beträgt. Dieser Vorgang wird 16 Stunden lang ausgeführt. 4. The frozen coffee particles are then freeze-dried in a laboratory freeze dryer, maintaining a pressure of about 250 microns and the temperature of the trays being 42 ° C. This process takes 16 hours.
Als Resultat erhält man gefriergetrockneten Kaffee, der verschiedenfarbige Teilchen aufweist und sich dadurch auszeichnet, dass er das Aussehen von geröstetem und gemahlenem Kaffee hat. The result is freeze-dried coffee, which has different colored particles and is characterized by the fact that it has the appearance of roasted and ground coffee.
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