| Dokumentenidentifikation |
DE3211069C2 03.01.1991 |
| Titel |
Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee |
| Anmelder |
General Foods Corp., White Plains, N.Y., US |
| Erfinder |
Hawes, Glen Warren, Bayonne, N.J., US; Tarabocchia, John George, Fairview, N.J., US; Katz, Saul Norman, Monsey, N.Y., US |
| Vertreter |
Eitle, W., Dipl.-Ing.; Hoffmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Lehn, W., Dipl.-Ing.; Füchsle, K., Dipl.-Ing.; Hansen, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Brauns, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München |
| DE-Anmeldedatum |
25.03.1982 |
| DE-Aktenzeichen |
3211069 |
| Offenlegungstag |
18.11.1982 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
03.01.1991 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
03.01.1991 |
| IPC-Hauptklasse |
A23F 5/34
|
| IPC-Nebenklasse |
A23F 5/46
|
| Beschreibung[de] |
|
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von löslichem Kaffee durch Sprühtrocknen eines
konzentrierten, wäßrigen Kaffee-Extrakts aus geröstetem und
gemahlenem Kaffee.
In US-PS 33 45 182 wird beschrieben, wie man die
Zurückhaltung von flüchtigen Bestandteilen beim
Sprühtrocknen dadurch verbessern kann, daß man höhere
Feststoffkonzentrationen an wäßrigem Kaffee-Extrakt verwendet.
Da es jedoch wirtschaftlich ist, die Perkulatoren mit
hohen Abzugsgeschwindigkeiten unter hohen Ausbeuten zu
betreiben, werden dort nur Extrakte mit niedrigen
Konzentrationen erzeugt. Daher ist eine wirksame
Verfahrensweise zum Konzentrieren von Extrakten wünschenswert.
Ebenso wünschenswert und wesentlich ist es jedoch,
flüchtige Kaffeegeschmacksstoffe und Aromakomponenten
einzufangen und zurückzuhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Verbesserung
des in US-PS 41 07 339 beschriebenen Verfahrens.
Gemäß dem dort beschriebenen Verfahren wird an eine
Verdampfung von wenigen Prozent eine Gesamtverdampfung
angeschlossen, wobei man ein hochkonzentriertes Extrakt
erhält. Das Kondensat aus der ersten Verdampfung wird
dann zu dem Konzentrat zugefügt und anschließend wird
eine Sprühtrocknung durchgeführt.
Das dort beschriebene Verfahren wird durch drei
Faktoren beeinflußt, die sich mit dem Einfangen und der
Zurückhaltung von Geschmacksstoffen und Aroma
befassen. Zunächst begünstigt die Verdampfung um nur wenige
Prozent die Entfernung von Verbindungen mit hoher
relativer Flüchtigkeit (in bezug zu Wasser). Die relative
Flüchtigkeit (α) wird durch K1/K2 bestimmt, wobei K
das Verhältnis der Wasserdampfkonzentration zu der
Flüssigkeitskonzentration ist, und der Index 1 sich auf die
Geschmacks- und Aromaverbindungen, die destilliert
werden, bezieht, und der Index 2 auf Wasser. Verbindungen
mit α-Werten, d. h. relativen Flüchtigkeiten von
weniger als 40, werden nicht gut entfernt. Zweitens
begünstigt die Kondensation Verbindungen mit niedrigen
α-Werten. Verbindungen mit hohen α-Werten gehen
verloren. Drittens wird jede Verbindung, die nicht schon
bei der Verdampfung um wenige Prozent entfernt worden
ist, anschließend bei der vollständigen Verdampfung
entfernt und verworfen.
Unterstellt man einmal, daß alle Geschmackskomponenten
wichtig sind, dann hat das in der US-PS 41 07 339
beschriebene Verfahren zwei wesentliche Aspekte, die
verbessert werden müssen. Der erste Aspekt ist die
Verdampfung um wenige Prozent. Eine Verdampfung um einen
größeren Prozentsatz könnte schwerer-flüchtige
Bestandteile (mit niedrigen α-Werten) entfernen, jedoch würde
dadurch auch die erhöhte Wasserbeladung das Produkt
verdünnen. Deshalb benötigt man eine Vorrichtung, um
die flüchtigen Bestandteile abzutrennen und zu
konzentrieren, bevor man sie wieder zusetzt, z. B. eine
Destillationskolonne. Zweitens könnte man den Kühler dadurch
verbessern, daß man Vorrichtungen vorsieht, um die
hochflüchtigen Bestandteile, die normalerweise
verlorengehen, einzufangen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine
Absorptionskolonne zum Einfangen und Zurückhalten von flüchtigen
Kaffeegeschmacksstoffen und Aromaverbindungen durch
Adsorption der Verbindungen in einem kalten Kaffee-
Extrakt verwendet. Unter "kalt" wird hierbei ein Kaffee-
Extrakt mit einer Temperatur von etwa 10 bis 15°C und mit
einer Feststoffkonzentration von etwa 10 bis 40% und
vorzugsweise etwa 35% verstanden. Die Verwendung der
Adsorptionskolonne ermöglicht die Überführung von
erwünschten Kaffeegeschmacksstoffen und Aromaverbindungen
aus einem abgelüfteten Gasstrom in einen flüssigen
Produktstrom des Kaffee-Extraktes. Diese flüchtigen
Geschmacks- und Aromakomponenten können dann bei der
weiteren Verarbeitung zu dem Endprodukt, erhalten durch
Sprühtrocknen des konzentrierten Extraktes, zurückgehalten
werden. Der gasförmige Aromastrom kann aus jeder
beliebigen Quelle von flüchtigen Aromakomponenten stammen,
z. B. aus der Ablüftung aus einem Kühler, aus der Lüftung
aus Perkolators oder einer Mahlvorrichtung. Vorzugsweise
bestehen die flüchtigen Aromakomponenten aus nicht-
kondensierten Geschmacks- und Aromakomponenten aus dem
Kühler. Die Adsorptionskolonne ist für einen Betrieb bei
oder wenig oberhalb Atmosphärendruck konstruiert, wobei
jedoch dann, wenn gasförmige Aromastoffe im Vakuum
gebildet werden, ein versiegelter Gaskompressor als
solcher, z. B. eine Diaphragmapumpe, verwendet wird, um
den Aromastrom unkontaminiert auf Atmosphärendruck vor
dem Eintreten in die Adsorptionskolonne zu komprimieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Verlust an erwünschten
flüchtigen Geschmacks- und Aromastoffen bei der
Herstellung von löslichem Kaffee durch Sprühtrocknen eines
konzentrierten wäßrigen Kaffee-Extrakts aus geröstetem
und gemahlenem Kaffee zu verhindern. Diese Aufgabe wird
durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
man mit verhältnismäßig billigen Ausrüstungen
arbeiten kann, während die bisher benötigten Vorrichtungen
zum Sammeln von gasförmigen Aromen sehr teure
Vorrichtungen waren, z. B. mit flüssigem Stickstoff gekühlte
Kondensatoren oder Kratzkühler (Votatoren), die mit
Sole gekühlt wurden. Ein weiterer Vorteil des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist dessen vielfältige
Anwendbarkeit bei solchen Verfahren, bei denen es
wünschenswert ist, nicht-kondensierbare gasförmige Geschmacks-
und Aromaverbindungen in dem fertigen Produkt
zurückzuhalten.
Vorzugsweise wird der Extrakt in der Stufe (f) bei einer
Temperatur von etwa 10 bis etwa 15°C, einer Konzentration
von 10 bis 40% Feststoffgehalt und vorzugsweise 35%
Feststoffgehalt, und bei einer Viskosität von 70 bis
150 mPa · s gehalten, wenn es durch die Adsorptionskolonne
geleitet wird.
Die Verdampfungskonzentration der Stufe (a) kann in
einem Einkörper-Verdampfer oder in einem Mehrkörper-
Verdampfer vorgenommen werden.
Die Feststoffkonzentration der vereinten
Abstreifungsprodukte und Extrakte aus Stufe (h), die in den
Sprühtrockner eingeführt werden, beträgt etwa 35 bis 60%
und vorzugsweise 40 bis 45%.
Bei der vorliegenden Erfindung macht man von einer
mäßig viskosen Flüssigkeit (70 bis 150 mPa · s) mit einer
Feststoffkonzentration von typischerweise 35% und einer
Temperatur von 10 bis 15°C als Adsorptionsmedium in einer
Gasadsorptionskolonne Gebrauch. Normalerweise werden
Adsorptionskolonnen nicht mit viskosen Flüssigkeiten
betrieben. Frühere Versuche, gasförmige Aromastoffe in
viskose Flüssigkeiten, wie konzentrierten Kaffee-Extrakt,
zu adsorbieren, waren nicht besonders erfolgreich, wegen
der schlechten Wirkungsweise und der Schaumbildung oder
sie wurden aus wirtschaftlichen Gründen nicht für
durchführbar gehalten. Ein besonderer Aspekt der vorliegenden
Erfindung besteht darin, daß man sowohl gasförmige als
auch flüssige Ströme als kontinuierliche Phasen in der
Kolonne verwendet und dadurch eine Schaumbildung
verhindert und dennoch eine ausreichende Kontaktfläche
zwischen Gas und Flüssigkeit schafft, um einen
Massenübergang von den flüchtigen Stoffen aus dem Gas in die
Flüssigkeit zu bewirken.
Bei dem Gesamtverfahren kann man einen Kaffee-Extrakt
mit einer Anfangskonzentration von etwa 10 bis 20%
bis zu 35 bis 60% Feststoffgehalt konzentrieren und
zwar unter einem minimalen Verlust an Geschmacks-
und Aromastoffen.
Die Stufe der Dampfabstreifung aus der wäßrigen
Geschmacksstoff- und Aromalösung aus der Konzentrations-
Kondensation des Extraktes kann in einer
Destillationskolonne vorgenommen werden. Flüchtige Bestandteile
werden im unteren Teil der Destillationskolonne, der auch
als Abstreifteil bezeichnet wird, entfernt. In diesem
Teil wird ein großer Teil der Flüssigkeit verdampft,
wobei mehrere Phasen vorgesehen sind, so daß die
flüchtigen Bestandteile entfernt werden können. Im
oberen Teil der Destillationskolonne, der auch als
Anreicherungs- oder Rektifizierungsteil bezeichnet
wird, werden die flüchtigen Bestandteile durch
rückfließende Flüssigkeit konzentriert und fließen in
die Kolonne zurück, wobei bei einer ausreichenden
Anzahl von Stufen, die gewünschte Konzentrierung
erfolgt.
Nahezu 75% des in den Verdampfer eingeleiteten
Extraktes müssen verdampft werden. In dieser Stufe wird
der größte Teil, vielleicht soviel wie 90%, der
flüchtigen Bestandteile aus dem Konzentrat entfernt. Das
aus dem Verdampfer austretende Extrakt hat eine
Konzentration von ungefähr 52% Feststoffgehalt.
Mehrstufige Verdampfer können erforderlich sein, um diese
Konzentration zu erzielen. Ein wirksamerer Verdampfer,
z. B. ein Mehrkammer-Verdampfer, kann verwendet
werden, um den größten Teil der Verdampfung zu übernehmen.
Die Destillationskolonne muß so gebaut sein, daß sie
Verbindungen mit einer unteren Grenze der relativen
Flüchtigkeit von 3 bis 15 wiedergewinnt. Die Anzahl
der tatsächlichen Böden kann dem gewünschten Zweck
angepaßt werden. Ein Vorteil der Anwendung einer
Destillationsstufe besteht darin, daß hinsichtlich der Abtrenn-
und Konzentrierungsapparaturen eine große Flexibilität
besteht. Indem man die Bauart und/oder die
Betriebsparameter ändert, können Verbindungen mit anderen
relativen Flüchtigkeiten wiedergewonnen werden und dadurch
kann man den Geschmack des Endproduktes entsprechend
verändern.
Nicht-kondensierbare Dämpfe aus sowohl dem Verdampfer
als auch der Destillationskolonne wurden analysiert
und man hat festgestellt, daß sie eine Menge an
flüchtigen Bestandteilen enthielten, welche den Geschmack
beeinflussen. Die Wiedergewinnung in dem Absorber
lag oberhalb 95% für Kohlenstoffverbindungen.
Die Sprühtrocknung wird unter Verwendung eines
Extraktes hoher Konzentration (43% Feststoffgehalt) und
unter Verwendung von hohen Drücken an den Sprühdüsen
(70,3 bar) und Niedrigtemperatur-Trocknungsbedingungen
(205°C ein, 105°C aus) durchgeführt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen
sprühgetrockneten Produkte entsprechen in ihrer
Qualität gefriergetrockneten Produkten. Der Geschmack dieser
Produkte wird mit weinartig, butterartig, aromatisch,
weich und abgerundet sowie voll bezeichnet.
Beispiel
Mit der vorliegenden Erfindung kann man wirksam nicht-
kondensierbare, gasförmige Geschmacks- und
Aromaverbindungen aus den Ablüftungen von Kondensatoren oder von
Verdampfern und Destillationskolonne wiedergewinnen.
- (1) Das zugeführte Extrakt (15% Feststoffgehalt)
aus einem Perkolatortank wird im Vakuum (166 bis 200
mbar absolut) in einem Einstufen-Verdampfer bis zu einer
55%igen Konzentration eingedampft.
- (2) Die Dämpfe werden in einem Turmwasserkühler
kondensiert.
- (3) Die nicht-kondensierten, gasförmigen
Aromastoffe werden auf Atmosphärendruck komprimiert und
in den Boden der Adorptionskolonne eingeführt.
- (4) Das Geschmacks- und Aromakondensat aus Stufe
(2) wird in einer Destillationskolonne um das 20fache
im Vakuum (479 mbar absolut) konzentriert.
- (5) Nicht-kondensierte gasförmige Aromastoffe aus
der Vakuum-Destillationskolonne werden auf
Atmosphärendruck komprimiert und in den Boden der
Adsorptionskolonne eingeführt.
- (6) Ein Teil des konzentrierten Extraktes (10%
des Feststoffgewichtes aus Stufe (1)) wird auf eine
Feststoffkonzentration von 35% zurückverdünnt und auf
den Kopf des Adsorbers gegeben. Das Verfahren verläuft
kontinuierlich und im Gegenstrom.
- (7) Das aromareiche Adsorberprodukt wird dann mit
dem flüssigen Aroma aus der Destillationskolonne und
dem Rest des konzentrierten Extraktes kombiniert.
- (8) Das kombinierte Destillat und die Extrakte
werden dann sprühgetrocknet.
Gaschromatografische Analysen der Gasströme wurden
durchgeführt. Geschmacksvergleiche zwischen der Zufuhr
zum Adsorber und dem Adsorberprodukt zeigten, daß
das Produkt ein merklich höheres Niveau an
Kaffeegeschmacksnoten aufwies, die überwiegend als weinartig,
butterartig, aromatisch und reich bezeichnet wurden.
Weiterhin zeigten die Gaschromatogramme, daß im
wesentlichen alle gasförmigen Aromastoffe aus dem in
den Adsorber eingeführten gasförmigen Strom
wiedergewonnen wurden.
Es wurde dann eine Untersuchung der folgenden Produkte
vorgenommen, um die Eigenschaften zu bewerten:
- (1) Handelsüblicher, gefriergetrockneter Kaffee.
- (2) Ein sprühgetrockneter Kaffee nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren (high Colombian blend).
- (3) Ein sprühgetrocknetes Kaffeeprodukt nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren (moderate Colombian
blend).
- (4) Ein handelsübliches, gefriergetrocknetes
Kaffeeprodukt.
Insgesamt wurden 576 Bewertungen durch solche Personen
durchgeführt, die entweder nicht-entkoffeinierten,
gefriergetrockneten Kaffee oder gemahlenen und
gefriergetrockneten Kaffee verwendeten.
Es wurde kein Unterschied zwischen den beiden
Verbrauchergruppen (gefriergetrockneter Kaffee und gemahlener
und gefriergetrockneter Kaffee) festgestellt. Die
Ergebnisse aus diesen Versuchen zeigen, daß der
Verbraucher keinen Unterschied zwischen den erfindungsgemäß
hergestellten Produkten und handelsüblichen
gefriergetrockneten Produkten erkennt.
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| Anspruch[de] |
- 1. Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee durch
Sprühtrocknen eines konzentrierten wäßrigen Kaffee-
Extrakts aus geröstetem und gemahlenem Kaffee, mit
folgenden Stufen:
- (a) Eindampfen eines wäßrigen Kaffee-Extrakts unter
Bildung einer wäßrigen geschmacksstoff- und
aromahaltigen Lösung,
- (b) Behandeln der wäßrigen, Kaffeegeschmack und
Kaffeearoma enthaltenden Lösung in einer
Dampfabstreiferkolonne bei einem Druck von 133 bis
667 mbar unter Abstreifen von Geschmacks- und
Aromaverbindungen und Erhalt einer konzentrierten
Geschmacks- und Aromalösung,
- (c) Kondensieren der Dampfabstreifungsprodukte in
einem Kühler,
- gekennzeichnet durch folgende
weitere Stufen:
- (d) Komprimieren der in den Stufen (a) und (c)
erhaltenen gasförmigen, nicht-kondensierten
Geschmacks- und Aromaverbindungen und Überführen
derselben im Gegenstrom in eine
Adsorptionskolonne, die einen Teil des konzentrierten,
abgestreiften Extrakts aus Stufe (a) enthält,
- (e) Kombinieren der Dampfabstreifungen aus Stufe (c),
des Restes von konzentriertem, abgestreiften
Extrakt aus Stufe (a) und des Teils des
konzentrierten Extraktes, welcher Geschmacks- und
Aromaverbindungen aus Stufe (d) adsorbiert hat und
Verwendung von (e) zum Sprühtrocknen.
- 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man den abgestreiften Extrakt in Stufe (d) bei einer
Temperatur von etwa 10 bis 15°C und mit einer Viskosität
von 70 bis 150 mPa · s durch die Adsorptionskolonne leitet.
- 3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verdampfungskonzentration (a) in einem Einkörper-
oder Mehrkörper-Verdampfer vorgenommen wird.
- 4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Feststoffkonzentration der vereinten
Abstreifkomponenten und Extrakte aus Stufe (e) 40 bis 45% beträgt.
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Patent Zeichnungen (PDF)
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