DE1692244C3 - Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee durch Sprühtrocknen - Google Patents

Description

liehen Kaffees werden durch Sprühtrocknen des sprüht wird.

Kaffee-Extrakts bei hohen Temperaturen von etwa 25 Es wird angenommen, daß die durch das ertn.

260 C oder mehr hergestellt, wodurch ein schnelles dungsgemäße Verfahren erzielten verbesserten hr-

bzw. blitzartiges Verdampfen der Feuchtigkeit aus gebnisse von der Bildung eines schützenden Obei-

dcm Extrakt hervorgerufen wird, vergl. z.B. britische flächenfilms trockener Kaffee-Feststoffe herrühren.

Patentschrift 744 754. Dieses Sprühtrocknen bietet der sich beim Trocknen der einzelnen Teilchen auf

den Vorteil, daß es wegen der möglichen hohen 30 diesen bildet. Dieser Film umschließt bzw. umhülli

Trocknungsgeschwindigkeiten vergleichsweise wirt- die in jedem Kaffeeteilchen vorhandenen flüchtigen

schaftlich ist. Die für die blitzartige Verdampfung der Aromastoffe, während der Kaffee getrocknet win!

im Kaffee vorhandenen Feuchtigkeit angewandten Bei sehr niedrigen Temperaturen von unterhalb 66 C

hohen Lufttemperaturen rufen jedoch bekanntlich kann angenommen werden, daß sich dieser Film /ti

einen beträchtlichen Verlust zahlreicher flüchtiger 35 langsam bildet, um als wirksames Mittel zur Zurück-

Aromaverbindungen hervor, und zwar insbesondere haltung der flüchtigen Stoffe in den Kaffeeteilchen

derjenigen mit unter dem Siedepunkt von Wasser lie- zu dienen, während bei den herkömmlicherweise für

gendem Siedepunkt. Aus diesem Grund kann man die die Sprühtrocknung angewandten hohen Einlaßtem-

derzeit erhältlichen sprühgetrockneten löslichen Kaf- peraturen die Filmbildung schnell genug erfolgt, je-

fees als praktisch aller flüchtigen Aromastoffe beraubt 40 doch wegen der für die »blitzartige« Verdampfung

bezeichnen. Jede Aromanote dieser sofort löslichen der Feuchtigkeit aus den Kaffeeteilchen angewandten

Kaffees wird dem Kaffee daher für gewöhnlich nach Austreibkraft nicht wirksam ist, die flüchtigen Stoffe

dem Sprühtrocknen durch Aufsprühen von löslichen zurückzuhalten.

Aromastoffen oder keine solche Stoffe enthaltenden Obgleich die Erfindung unter Anwendung her-. Kaffeeöl auf das Kaffeepulver verliehen. Obgleich 45 kömmlicher Gleichstrom- und Gegenstrom-Sprühdiese Maßnahmen eine Aromaverbesserung beim Öff- trocknungsverfahren verwirklicht werden kann, wird neu eines sofort löslichen Kaffee enthaltenden Be- die Sprühtrocknung vorzugsweise nach dem sogehälters ergibt, wird hierdurch der Geschmack bzw. nannten »Rückstrom-Sprühtrocknungsverfahren« gedie Aromanote des aufgegossenen Kaffees in der maß der französischen Patentschrift 1006 474 vorTasse nicht wesentlich verbessert. 50 genommen. Bei diesem Verfahren wird die Flüssig-Bekannt ist es auch (»Coffee Processing Technol.« keit über eine am Boden der Sprühtrocknungskamvon Sivetz und Foote, Band 1, 1963, Seite 499), daß mer befindliche Düse zerstäubt und lotrecht aufwärts beim Sprühtrocknen von Kaffee-Extrakten eine Ver- geleitet, wobei die Tröpfchen eine Wurfparabel entringerung der Einlaßtemperatur der Trockenluft auf lang der Trocknungszone verfolgen, bis sie die Geunter 204" C zu einer verbesserten Retention der 55 schwindigkeit Null annehmen, und beginnen dann Aromastoffe im Trockenprodukt führt. Verbunden ist unter dem Einfluß der Schwerkraft und der zirkuliedamit allerdings eine Senkung der Kapazität der renden Trocknungsluft frei herabzufallen. Bei dieser Sprühtrocknungsanlage auf etwa die Hälfte gegen- Trocknungsart kann jedes Kaffeetröpfchen in einer über einer Arbeitstemperatur von etwa 250° C oder Weise getrocknet werden, durch welche die Zurückdarübcr. 60 haltung der flüchtigen Aromastoffe in jedem einzel-Ausgehend von der Vorstellung, daß eine Senkung nen Tröpfchen verbessert wird, da jedes der zerder Trocknungstemperatur beim Versprühen eine stäubten Tröpfchen während der für das Trocknen steigende Qualitätsverbesserung beim anfallenden lös- des betreffenden Tröpfchens erforderlichen Mindestlichen Kaffeefeststoffprodukt liefert, wurde die Sprüh- zeit in der Trocknungszone verbleibt, wobei die trocknung bei Umgebungstemperaturen von unterhalb 65 Trocknungszeit der Teilchengröße proportional ist. 66° C, beispielsweise bei 0 bis 60° C, angestrebt. Durch dieses Sprühtrocknungsverfahren unter den Man glaubte, auf diese Weise mehr flüchtige Aroma- erfindungsgemäß vorgesehenen Bedingungen werden stoffe beibehalten zu können. Dieses Sprühtrocknen zwischen 80 und 95 %> der vor dem Trocknen im Ex-

zusammen mit der auszutreibenden Feuchtigkeit verdampft werden. Bei größerer Teilchengröße ist jedoch eine längere Verweilzeit in der Trocknung*.-zonc erforderlich, um das Trocknen der Teilchen /u bewirken.

Falls zur Vermeidung von Zerstäubungsschwierigkeiten eine Vorerwärmung des konzcntri -rten Extrakts vor dem Sprühtrocknen erforderlich ist. sollte dies zur Vermeidung eines Verlusts an flüchtigen

besitzen. Ein Extrakt solcher Konzentration io Stollen unter Druck geschehen. Im allgemeinen is!

jedoch unter den vorstehend angegebenen Bedingungen kein Vorerwärmen nötig.

Infolge des vor dem Sprühtrocknen erforderlichen Konzentrationsschritts kann das getrocknete KalTee-

40 % kondensiert werden muß, ist es wesentlich, daß 15 produkt eine höhere Dichte besitzen als herkömmciiescs Konzentrieren in einer Weise erfolgt, bei wcl- licher löslicher Kaffee. Diese Dichte kann 'inter An-

cher eine Verschlechterung oder ein Verlust dieser wendung bekannter Agglomerierungsverfahren heral·- Aromaverbindui gen vermieden wird. In diesem Fall gesetzt werden.

müssen hohe Temperaturen von mehr als etwa Im folgenden ist die Erfindung an Hand \on Bei-

150" C vermieden werden und es sollten daher viel- 20 spielen näher erläutert.

mehr Gefriertrocknungs- oder andere Niedrigtempe-

trakt vorhandenen flüchtigen Stoffe zurückgehalten. Unter diesen flüchtigen Stoffen befinden sich hauptsächlich diejenigen mit einem Siedepunkt von unter 100° C. Bei Anwendung anderer Sprühtrocknungsverfahren, wie des deich- und Gegenstromverfahrens. ist die Zurückhaltung an flüchtigen Aromastoffen geringer und liegt im Bereich von 60 bis 85 °·'».

Vor dem Sprühtrocknen muß der Extrakt eine Konzentration an löslichen Feststoffen von 40 bis 46'

kann nach bekannten Verfahren erhalten werden. Falls ein flüssiger Extrakt geringerer Konzentration die wünschenswerten Aromaverbindungen enthält und auf eine Feststoff-Konzentration von mehr als

ratur-Konzentrationsverfahren angewandt werden. Falls es sich beim Kaffee-Extrakt um einen entaromatisierten Extrakt handelt, dem die flüchtigen

Beispiel 1 90,7 kg ganzer Röstkaffeebohnen wurden in eine

herkömmliche Ölmühle eingebracht und hei einem

Aromastolfe bei einem vorangehenden Verfahrens- 25 Druck von 703 kg cm- (absolut) in einer Schneckenschritt entzogen worden sind, brauchen die Hoch- presse ausgepreßt, bei welcher die Schneckengänge temperatur-Kondensationsverfahren nicht völlig ver- in einem komplementären perforierten Käfig bzw. mieden zu werden In einem solchen Fall ist jedoch Sieb im Gleichstrom zur Kaifeezufuhr liefen. AuIdL--Vorsicht anzuwenden, damit der flüssige Extrakt se Weise wurden 7,26 kg Öl erhalten, das anschlieselbst nicht verschlechten wird, obgleich die Aroma- 30 ßend durch Passieren durch einen herkömmlichen stoffe den Kaffee-Feststoffen vorher entzogen worden Druckfilter geklärt wurde. Hierbei wurden 5,44 kg sind. geklärtes Öl und 1,8 kg Fe^:nteilchen erhalten. Da*.

Die entzogenen Aromastoife liegen typischerweise Auspressen und die Klärung des Öls wurden zweck*, als Kaffeeöl in Form von ausgepreßtem Kaffeeöl und Verhinderung einer Übersetzung in einer Kohlenais flüchtige Aromastoffe in Form von dampfdestii- 35 dioxydatmosphäre durchgeführt. Das geklärte Öl lierten flüchtigen Aromastoffen vor, wie sie in den wurde darauf bei 10 C unter ^?vohlendioxyd tür die USA.-Patentschriften 2 562 206 und 3 132 947 defl- Verwendung aufbewahrt.

niert sind. Eben diese flüchtigen Aromastoffe werden Der vom Auspressen des Kalfees erhaltene Ku-

durch Anwendung hoher Temperaturen bei derTroc.- ehen aus der Auspreßvorrichtung wurde dann zu nung verschlechtert bzw. zersetzt. Obgleich nicht be- 40 Würfeln geformt, indem er durch einen Durehmesvorzugt, können auch andere flüchtige Aromastoffe. ser von etwa 9,5 mm besitzende Formöflnungen einer wie unterdruckdestillierte Aromastoffe, eingesetzt Strangpresse hindurchgedrückt und zu Stücken von werden. Diese Aromafraktionen sind in den USA.- etwa 9,5 bis 12,7 mm Länge zerschnitten wurde. Patentschriften 2 680 786 und 3 035 922 beschrie- Diese Würfel wurden 363 kg geröstetem und gemahben. Die flüchtigen Aromastoffe werden dem Kaffee- 45 Icnem Kaffee zugesetzt und das erhaltene Gemisch Extrakt nach dem Konzentrieren zugesetzt und der wurde in einen herkömmlichen Kaffee-Extraktor von aromatisiertc Extrakt wird daraufhin bei der offen- etwa 50 cm Durchmesser und etwa 6 m Höhe einbarten kritischen Temperatur und innerhalb der an- gebracht. In den Boden des Extraktors bzw. Pci kolagegebenen Konzentrationsgrenzen sprühgetrocknet. tors wurde Dampf unter einem Druck von 0.14 bis Die Einlaßtemperatur von 104 bis 12Γ C und der 50 0,21 kg/cm-' (absolut) in der Weise eingeleitet, daß angegebene Konzentrationsbereich ermöglichen eine er zur Befeuchtung des Kaffees und zum Destillieren 90-bis 95prozentige Aromazurückhaltung, falls es sich der flüchtigen Aromastoffe durch die Kaffeesäule hinbei der flüchtigen Aromafraktion um eine dampf- durchtreten konnte. Die Dampfbeschickung der Säule destillierte Aromafraktion gemäß der USA.-Patent- wurde 25 Minuten lang fortgesetzt. Die an der Oberschrift 3 132 947 handelt und falls eine Rückstrom- 55 seite der Säule austretenden Dämpfe wurden während Sprühtrocknung angewandt wird. der letzten 10 Minuten der Dampfbeschickung ge

sammelt und in einem Laugenkondensator bei 1,7' C unter Kohlendioxydatmosphäre kondensiert. Auf diese Weise wurden 5000 cm^:! Dampfdestillat gesammelt, das bis zur Verwendung auf einer Temperatur von 1,7' C gehalten wurde.

Der mit Dampf befeuchtete Kaffee wurde unter Anwendung herkömmlicher Kalfce-Perkolalionsverfahren, wie sie bei der Herstellung von löslichem

Die Teilchengröße des zerstäubten Kaffees liegt im Bereich von 100 bis 250 μ, während die Verweilzeit im Inneren der Trocknungskammer 10 bis 30 Sekunden beträgt.

Innerhalb des angegebenen Bereichs ist die spezielle Teilchengröße des zerstäubten Kaffees nicht wesentlich, solange die anfängliche Kontaktierung

mit der Trocknungsluft in so mäßigem Ausmaß erfolgt, daß der das Aroma zurückhaltende Film auf 65 Kaffee"Verwendung finden, mit 1360 kg Wasser exden feuchten Teilchen gebildet wird, und die Trock- träniert. Hierbei wurden 136 kg lösliche Feststolle nungskraft während des restlichen Trocknungsvor- extrahiert und als flüssiger Extrakt mit einem Gep,angs so gewählt ist, daß die flüchtigen Stoffe nicht wicht von 408 kg gesammelt. Der entaromatisicrte

Extrakt mit einer Feststoffkonzentration von 2f>".« wurde durch Kühlen auf -5,5" C und Wasserent-/ieluing aus dem Extrakt in Form von Eiskristallen auf eine Feststoffkonzentration von 45"/" gefrierkonzentriert und danaeli wieder auf 15.6^rC erwärmt, worauf dem konzentrierten Extrakt eine Menge \on 40.X kg entnommen wurde. 2.72 kg des ausgepreßten Öls wurden auf IK,.V C erwärmt und in den 41).S kg Extrakt dureh Homogenieren bei 141 Kg cm- (absolut) dispergiert. Das Dampfdestillat wurde dem restlichen Extrakt zugesetzt und mit diesem vermischt. Die beiden KalTeemenaen wurden anschließend vereinigt und zu einerί Gleichstrom-Sprühtrneknungsturm von 3.fid m Durchmesser und mit einer Trocknuneszone von etwa 5.5 m Höhe überüihrt. Die Gesamthöhe des Turms betrug 13.7 m. Der KalTce wurde unter entsprechenden Druckbedingungen auf eine maximale Teilchengröße von 250 bis 300 μ zerstäubt. Die Einlaßtemperatur betrug etwa 104 bis 107° C. Die Teilchen besagen eine Verweilzcit von 10 bis 30 Sekunden, bevor die erwärmte Luft mit einer Temperatur von etwa 93° C aus dem Trocknungsturm austrat.

Der getrocknete Kaffee besaß einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 °/o und eine Dichte von 0,35 g/cm^:) und ergab einen löslichen Kaffee mit gegenüber herkömmlichem sofort löslichen Kaffee verbessertem Aroma und besserem Geschmack.

Gaschromatographische Untersuchungen ergrben eine Aroma-Zurückhaltung von etwa 85"/n gegenüber einer 70prozentigen Zurückhaltung bei 66° C Einlaß- und 54° C Auslaßtemperatur bzw. einer 65prozentigen Zurückhaltung bei i49° C Einlaß- und 127° C Auslaßtemperatur. Bei Einlaßtemperaturen von unter 66° C und über 149° C fielen die Werte der Aroma-Zurückhaltung schnell auf unter 50 °/o ab. So betrug bei Eimaßtemperaturcn von 32° C und 260° C der Anteil an zurückgehaltenem Aroma weniger als 30°/o; ebenso fiel die Aroma-Zurückhaltung bei einer Einlaßtemperatur von 32° C und einer Auslaßtemperatur von 24° C ebenfalls auf unter 30 "·ό ab. Bei 260' C Einlaßtemperatur und 230° C Auslaßtemperatur zeigte sich eine Aroma-Zurückhaltung von weniger als^O "■'·..
B e i s ρ i c 1 2

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß der konzentrierte, aromatisierte Extrakt wie folgt sprühgetrocknet wurde:

Eine äußere Misch-Sprühilüse für zwei Flüssigkeiten war in aufwärts gerichteter Lage etwa 1.83 ni über dem Boden einer Trocknerkammer angeordnet. Das Sprühtrocknen erfolgte in einem lotrechten Doppelkegel-Trockner von etwa 3,66 m Durchmesser und etwa 13,7m Höhe. Die Zerstäubungsbedingungen wurden so gewählt, daß eine maximale Tröpfchengröße von etwa 250 μ erzielt wurde, wobei die Tröpfchen in eine Wurfparabel geschleudert wuiden. in welcher sie sich in Aufwartsrichtung bis nahe an die Oberseite der Trocknerkam <ner bewegten. Der konzentrierte Extrakt wurde unter einem Druck von etwa 0,35 kg/cm² (absolut) in einer Menge von 5? 2 kg/Stunde der Düse zugeführt und auf eine maximale Teilchengröße von 250 μ zerstäubt. Durch einen

as an der Oberseite der Trocknerkammer vorgesehenen Verteiler wurden 142 m³/Minute Luft von 121⁰C eingeleitet und abwärts geführt Die Luft verließ den Trockner über einen zwischen den Doppelkegeln angeordneten Schacht mit einer Temperatur von 101,5° C. Das Endprodukt besaß einen Feuchtigkeitsgehalt vcn 3 °/o und eine Dichte von 0,4 g/cm^:!.

Gaschromatische Untersuchungen dieser Probe zeigten eine Aroma-Zurückhaltung von 95 °/o im Vergleich zu einem Wert von 80 °/o bei 66° C Einlaßtemperatur bzw. von 70 °/o bei einer Einlaßtemperatur von 149° C. Bei Anwendung von unterhalb von 66° C und oberhalb von 149° C liegenden Einlaßtemperaturen fielen die am Gaschromatographen angezeigten Werte für die Aroma-Zurückhaltung wiederum auf unter 50 °/o ab.

Claims (2)

ι 2 hat sich jedoch als praklisch nicht durchführbar er- Pa-entansprüehe: ' wiesen, da es die Anwendung von vorgetrockneter Luft sowie den Einsatz riesiger Trockenturme ver-

1. Verfahren zur Herstellung von löslichem lantU, weiche den zerstäubten Teilchen genügend Kaffee durch Sprühtrocknen eines wäßrigen Ex 5 Zeit für das Trocknen zur Verfugung stellen, wahtrakts mit einem Feststoffgehait von 40 bis 46° o, rend sie durch diese Luft hindurchfallen. Tatsachlich dem gegebenenfalls flüchtige Kaffeearomastoffe ist auch die Qualität der bei so niedrigen Temperatuzugesetzt sind, dadu rc h gekennzeichnet, reti getrockneten löslichen Kaffeeprodukte kcinesdaß der Extrakt mit einer Tröpfchengröße von wegs so gut, wie es erwartet wurde.

100 bis 250 u in ein Gas mit einer Einlaßlempe- io Aufizabe der Erfindung war die Entwicklung eines

ratur von 104 bis 12Γ C und einer Auslaßtempe- Verfahrens zur Herstellung eines sprühgetrockneten

ratur von 95 bis 104° C eingesprüht wird. Kaffees mit hohem prozentualem Gehalt an flüchtigen

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch ge- Aromastoffen, die während der herkömmlichen kennzeichnet, daß das Strühtrocknen durch Rück- Sprühtrocknung normalerweise verlorengehen. strom-Sprühtrocknen erfolgt. 15 Gegenstand er Erfindung ist dementsprechend ein

Verfahren Zb Herstellung von löslichem Kaffee durch Sprühtrocknen eines wäßrigen Extraktes mit einem Feststoffgehait von 40 bis 46° 0, dem gegeK-nenfalls flüchtige Kaffeearomastoffe zugesetzt sind. 20 das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Extrakt mi:

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren einer Tröpfchengröße von 100 bis 25Ou in ein G;i^

/ur Sprühtrocknung von Kaffee. mit einer Einlaßtemperatur von 104 bis 121° C und

Die derzeit erhältlichen sprühgetrockneten lös- einer Auslaßtemperatur von 95 bis 104" C eingi.