DE2147895C2

DE2147895C2 - Process for freeze-drying of concentrated coffee extract

Info

Publication number: DE2147895C2
Application number: DE19712147895
Authority: DE
Inventors: Richard Bruno Yorktown Hights N.Y. Kohler
Original assignee: General Foods Corp
Current assignee: General Foods Corp
Priority date: 1970-09-28
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1982-02-04
Also published as: CA969023A; DE2147895A1

Description

ein trockener Kaffee mit einem beständigen Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 3% erhalten worden ista dry coffee with a consistent moisture content of 1 to 3% has been obtained

Als Kaffee-Extrakt, der beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendet wird, eignet sich auch die wäßrige Lösung von Feststoffen, die in beliebigen großtechnisehen Perkolatorsystemen erhalten wird. Der als Ausgangsmaterial verwendete Kaffee kann eine beliebige getrocknete Mischung von Kaffeesorten und entcoffeiniert oder nicht entcoffeiniert sein.The aqueous coffee extract which is used in the method according to the invention is also suitable Solution of solids, which are seen in any large-scale technology Percolator systems is obtained. The coffee used as the raw material can be any Dried blend of coffees and decaffeinated or not decaffeinated.

Ein Kaffee-Extrakt mit einer Feststoff konzentration von 10 bis 35 Gew.-% (bezogen auf den Extrakt) wird in einem beliebigen geeigneten Wärmeaustauscher teilweise kristallisiert, um eine schlammartige Masse aus konzentriertem Extrakt, der einen Feststoffgehalt von 30 bis 60% hat, und gesonderten Wassereiskristallen zu bilden, die in einer Konzentration von wenigstens 10Gew.-% der gesamten schlammartigen Masse vorhanden sind. Diese Kristallisation kann in chargeweise arbeitenden Kristallisatortanks oder in kontinuierlichen Verfahren in einem Kratzkühler, z. B. einer Vogt-Apparatur oder in einem Votator durchgeführt werden.A coffee extract with a solid concentration from 10 to 35% by weight (based on the extract) is used in any suitable heat exchanger partially crystallized to form a sludge-like mass concentrated extract, which has a solids content of 30 to 60%, and separate water ice crystals form in a concentration of at least 10% by weight of the total sludge-like mass available. This crystallization can take place in batch crystallizer tanks or in continuous ones Process in a scraper cooler, e.g. B. carried out a Vogt apparatus or in a votator will.

Die aus Wassereiskristallen und konzentriertem Extrakt bestehende schlammartige Masse wird dann in eine Trennvorrichtung von allgemein bekannter Art eingesetzt Ein Filter, z. B. ein aus Platten und Rahmen bestehendes Filter, kann für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden. Bei den meisten bekannten Verfahren erwies es sich als zweckmäßig, eine Zentrifuge, vorzugsweise eine chargenweise arbeitende Korbzentrifuge zu verwenden, um die schlammartige Masse in eine Eisphase und eine konzentrierte Extraktphase zu trennen. Es erwies sich ferner als zweckmäßig, die Eiskristalle in der Zentrifuge einer Wäsche zu unterwerfen, um einen Teil der eingeschlossenen Kaffeefeststoffe, die an den Eiskristallen zu haften pflegen, zu entfernen. Ferner wird bei einigen bekannten Verfahren vorzugsweise ein Kristallisator, z. B. ein Vogt-Kristallisator verwendet, in dem die Verweilzeit etwa 1 bis 4 Stunden beträgt, um verhältnismäßig große Eiskristalle zu züchten, damit die Wäsche wirksamer ist. Bevorzugt werden Eiskristalle, die eine solche Größe haben, daß sie auf einem Sieb einer Maschenweite von 88 μ oder mehr zurückgehalten werden.The mud-like mass, consisting of water ice crystals and concentrated extract, is then transformed into a separation device of well known type employed. A filter, e.g. B. one made of panels and frames existing filter can be used for the method according to the invention. Most of the known ones In the process it was found to be expedient to use a centrifuge, preferably a batch-wise one Use basket centrifuge to convert the sludge-like mass into an ice phase and a concentrated one Separate extract phase. It also proved useful to place the ice crystals in a centrifuge Submit laundry to some of the trapped coffee solids that adhere to the ice crystals wont remove. Furthermore, in some known processes, a crystallizer is preferably used, z. B. used a Vogt crystallizer, in which the residence time is about 1 to 4 hours to be proportionate Growing large ice crystals so that the wash is more effective. Preference is given to ice crystals that are one be of such a size that they are retained on a sieve with a mesh size of 88 microns or more will.

Das Eis (gewaschen oder ungewaschen) wird dann in eine Presse ausgetragen, in der ein Druck von 35,3 bis 208 bar ausgeübt werden kann. Das Eis ist in einer als Sieb ausgebildeten Kammer enthalten, so daß das Eis, das während des Pressens zum Schmelzen gebracht wird, durch das Sieb in ein Auffanggefäß abläuft. Das gepreßte Eis kann dann verworfen oder für einen beliebigen anderen gewünschten Zweck verwendet werden. Es hat sich gezeigt, daß der Druck nicht länger als etwa 20 Sekunden ausgeübt werden muß. Im allgemeinen wird der Druck 20 Sekunden bis 3 Minuten aufrecht erhalten.The ice (washed or unwashed) is then discharged into a press with a pressure of 35.3 to 208 can be exercised in cash. The ice is contained in a chamber designed as a sieve so that the ice, which is melted during pressing, drains through the sieve into a collecting vessel. That Compressed ice can then be discarded or used for any other desired purpose will. It has been found that the pressure need not be applied for more than about 20 seconds. in the generally the pressure is maintained for 20 seconds to 3 minutes.

Es wurde festgestellt, daß der Gehalt an Kaffeefeststoffen im ungepreßten Eis bis zu 10 bis 40 Gew.-% des Eises beträgt. Auch wenn das Eis gewaschen worden ist, liegt der Gehalt an Kaffeefeststoffen im allgemeinen über 5%. Nachdem die Eisphase gepreßt worden ist, liegt der Gehalt an Kaffeefeststoffen unter 1 %. In vielen Fällen liegt der Gehalt an Kaffeefeststoffen wesentlich unter 0,5% bis hinab zu 0,1%. h^r>It has been found that the level of coffee solids in the uncompressed ice is up to 10 to 40% by weight of the ice. Even after the ice has been washed, the coffee solids content is generally above 5%. After the ice phase has been pressed, the coffee solids content is below 1%. In many cases the coffee solids content is well below 0.5% down to 0.1%. h ^r >

Der beim Pressen erhaltene flüssige Extrakt hat einen niedrigeren Feststoffgehalt als der konzentrierte Extrakt, der aus der aus Eiskristallen und konzentriertem Extrakt bestehenden sch lammartigen Masse erhalten worden ist Wenn dieses Material dem aus der schlammartigen Masse erhaltenen konzentrierten Extraktstrom zugesetzt werden seil, muß daher damit gerechnet werden, daß die Gesamtkonzentration des endgültigen konzentrierten Extrakts etwas niedriger ist als die des konzentrierten Extrakts, der aus der schlammartigen Masse erhalten wird. Wenn eine solche Verdünnung nicht in Kauf genommen werden kann, besteht die Möglichkeit, den aus geschmolzenem Eis bestehenden Strom einer anderen Charge des verdünnten Extrakts vor der Gefrierkonzentrierung zuzusetzen, ohne daß eine Verschlechterung von Aroma und Geschmack eintritt Bei Verwendung eines kontinuierlich arbeitenden Kristallisators, z. B. eines Vogt-Kristallisators oder Votators, kann es zweckmäßig sein, einen Teil der aus Eiskristaüen und konzentriertem Extrakt bestehenden schlammartigen Masse durch den Kristallisator im Kreislauf zu führen. Bei einem solchen Verfahren kann der geschmolzene Eisstrom dem Kreislaufstrom zugesetzt werden.The liquid extract obtained during pressing has a lower solids content than the concentrated extract, obtained from the muddy mass consisting of ice crystals and concentrated extract When this material is added to the concentrated extract stream obtained from the sludge-like mass be added rope, it must therefore be expected that the total concentration of the final concentrated extract is slightly lower than that of the concentrated extract obtained from the muddy mass is obtained. If such Thinning cannot be accepted, but there is the possibility of the melted ice add the existing stream to another batch of the diluted extract prior to freeze concentration, without any deterioration in aroma and taste. When using a continuous working crystallizer, e.g. B. a Vogt crystallizer or voter, it may be useful to have one Part of the sludge-like mass consisting of ice crystals and concentrated extract through the crystallizer to lead in the cycle. In such a process, the molten ice stream can dem Circulating stream can be added.

Der konzentrierte Extrakt kann dann mit eir:er beliebigen geeigneten Vorrichtung, z. B. einem endlosen Gefrierband, eingefroren werden. Der gefrorene Extrakt wird bei einer Temperatur unterhalb des eutektischen Punktes von etwa —25°C vorzugsweise gemahlen, bevor er gefriergetrocknet wird. Das gefrorene Produkt (gemahlen oder in Plattenform) wird dann bis zu einem beständigen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1 bis 3% gefriergetrocknet Es muß darauf geachtet werden, daß eine Verpuffung in der Vakuumkammer vermieden wird und gewährleistet ist, daß die an der Oberfläche des Produkts gemessene fühlbare Wärme während der Gefriertrocknung etwa 54°C nicht übersteigt. Der Druck in der Gefriertrockenkammer wird unterhalb von 0,93 mbar gehalten, bis ein konstanter Feuchtigkeitsgehalt erreicht ist. Eine andere Möglichkeit zur Vorbereitung des konzentrierten Extrakts für diü Gefriertrocknung besteht darin, daß man ihn unmittelbar zu Teilchen von geeigneter Größe beispielsweise durch Durchperlen des Extrakts durch eine geeignete Gefrierlösung gefriert und die gefrorenen Tröpfchen auffängt. Es ist ferner möglich, den konzentrierten Extrakt weiter in eine aus Eiskristallen und konzentriertem Extrakt bestehende schlammartige Masse zu überführen und/oder ihn zu verschäumen, um die Dichte des endgültigen gefriergetrockneten Produkts einzustellen. Etwaige Feinteile, die durch die Zerkleinerung des gefrorenen Extrakts gebildet werden, können zurückgewonnen und erneut im System verarbeitet werden. Dies geschlieht vorteilhaft durch Rückgabe zum konzentrierten Extrakt vor dem Gefrieren.The concentrated extract can then be processed by any suitable device, e.g. B. an endless one Freezer belt to be frozen. The frozen extract is kept at a temperature below the eutectic point of about -25 ° C, preferably ground before it is freeze-dried. That Frozen product (ground or in plate form) is then kept to a stable moisture content of About 1 to 3% freeze-dried Care must be taken that there is a deflagration in the vacuum chamber is avoided and it is ensured that the measured on the surface of the product is tangible Heat during freeze drying does not exceed about 54 ° C. The pressure in the freeze-drying chamber is kept below 0.93 mbar until a constant moisture content is reached. Another The possibility of preparing the concentrated extract for freeze-drying consists in that it is immediately converted into particles of a suitable size, for example by bubbling the extract through a suitable freezing solution freezes and catches the frozen droplets. It is also possible to use the concentrated extract further into a mud-like consisting of ice crystals and concentrated extract Transferring the mass and / or foaming it to the density of the final freeze-dried product to adjust. Any fine particles formed by grinding the frozen extract, can be recovered and reprocessed in the system. This is beneficial Return to the concentrated extract before freezing.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird im folgenden Beispiel weiter erläutert.The method according to the invention is further illustrated in the following example.

example

Gemahlener Röstkaffee wurde der Perkolation in einer solchen Weise unterworfen, daß ein ursprünglicher Kaffee-Extrakt mit einer Feststoffkonzentration von 26% erhalten wurde. Der Extrakt wurde dann durch einen Vogt-Kratzkühler geführt, in dem eine aus Eiskristallen und konzentriertem Extrakt bestehende schlammartige Masse bei einer Gleichgewichtstemperatur von etwa —5°C gebildet und ausgetragen wurde. Diese schlammartige Masse wurde dann in eine Tolhurst-Korbzentrifuge gegeben, die mit einem Sieb aus nichtrostendem Stahl mit einem Durchmesser vonRoasted ground coffee was subjected to percolation in such a way that an original Coffee extract with a solids concentration of 26% was obtained. The extract was then made through a Vogt scraper cooler, in which one consisting of ice crystals and concentrated extract sludge-like mass was formed and discharged at an equilibrium temperature of about -5 ° C. This sludge-like mass was then placed in a Tolhurst basket centrifuge fitted with a sieve made of stainless steel with a diameter of

30,5 cm und einer Maschenweite von 0,177 mm versehen war und bei 2300 UpM betrieben wurde. Der aus der Zentrifuge erhaltene konzentrierte Extrakt hatte eine Feststoffkonzentration von 37 Gew.-% (bezogen auf den Extrakt), während der Eisstrom einen Feststoffgehalt von 9Gew.-%, bezogen auf das Eis, hatte. Der Extraktstrom machte 60% des ursprünglichen Extraktstroms aus, und die Feststoffe in der Eisphase stellten 13,8% der Feststoffe im ursprünglichen Extrakt dar.30.5 cm and a mesh size of 0.177 mm and operated at 2300 rpm. The out The concentrated extract obtained from the centrifuge had a solids concentration of 37% by weight (based on on the extract), while the ice stream has a solids content of 9% by weight, based on the ice, would have. The extract stream made up 60% of the original extract stream, and the solids in the Ice phase represented 13.8% of the solids in the original extract.

Das Eis wurde dann in eine zylindrische Presse gegeben, die mit einem als Sieb ausgebildeten Korb für die Aufnahme des Eises versehen war. Das Sieb hatte eine Maschenweite von 0,149 mm und war durch eine umgebende Hülse oder Manschette verstärkt, um eine Deformierung während des Preßvorgangs zu verhindern. Das Eis wurde 1 Minute einem Druck von 76,5 bar unterworfen. Während dieses Preßvorgangs wurden etwa 35% der Eisphase als Flüssigkeit mit einer Feststoffkonzentration von 25% gewonnen. Das zurückbleibende Eis hatte einen Gehalt an Kaffeefeststoffen von etwa 0,5%. Dies entspricht etwa 0,5% der ursprünglichen Feststoffe im ursprünglichen Extrakt. Durch das Pressen beim Verfahren gemäß der Erfindung wurden somit 133% der im ursprünglichen Extrakt enthaltenen Feststoffe zurückgewonnen.The ice was then placed in a cylindrical press fitted with a basket designed as a sieve for the inclusion of the ice was provided. The sieve had a mesh size of 0.149 mm and was through a surrounding sleeve or cuff reinforced to prevent deformation during the pressing process. The ice was subjected to a pressure of 76.5 bar for 1 minute. During this pressing process were about 35% of the ice phase was obtained as a liquid with a solids concentration of 25%. The one left behind Ice had a coffee solids content of about 0.5%. This corresponds to about 0.5% of the original solids in the original extract. By pressing in the method according to Invention 133% of the solids contained in the original extract were thus recovered.

Erfahrene Geschmacksprüfer stellten fest, daß die Qualität des Extrakts nach Rückgabe des geschmolzenen Eisstroms zu dem aus der schlammartigen Masse erhaltenen konzentrierten Extrakt der Qualität desExperienced taste testers determined that the quality of the extract after returning the melted Ice flow to the concentrated extract of the quality of the obtained from the muddy mass

ίο nicht konzentrierten Extrakts sehr nahe kam. Die vereinigten Ströme hatten eine Feststoffkonzentration von 35%.ίο was not very close to concentrated extract. the combined streams had a solids concentration of 35%.

Der endgültige konzentrierte Extrakt wurde dann eingefroren und der Gefriertrocknung unter vermindertem Druck auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 2,5% unterworfen. Das aus diesem Extrakt hergestellte getrocknete Produkt ergab ein Getränk von ausgezeichneter Qualität, die den Getränken überlegen war, die nach Verfahren zubereitet werden, bei denen die Feststoffe durch Eindampfen unter vermindertem Druck aus dem Eis zurückgewonnen werden.The final concentrated extract was then frozen and freeze-drying under reduced pressure Subjected to pressure to a moisture content of 2.5%. The one made from this extract dried product gave a drink of excellent quality which was superior to the drinks which are prepared by processes in which the solids are reduced by evaporation Pressure can be recovered from the ice.

Claims

1 21 2

ρ .. quality of the end product only as good as the quality of the

"" can be used extract. The through the

Process for freeze-drying coffee ex- recovery of solids in the ice phase at the

tract by concentrating a coffee extract known process evoked taste

with a solids content of 10-35% by weight on 5 and aroma problems naturally have unfavorable aromas

a solid content of 30-60% by weight due to measurement effects in the case of the known freeze-dried

Separation of the products removed by cooling below zero ° C.

installed ice phase in the extract, purification of the In the not prepublished DE-OS 21 36 379 of

separated ice phase and freeze-drying of the applicant is proposed to remove the ice from the concentrated

concentrated extract, thereby marked extract in a press basket of an expeller press

draws that one can separate the separated ice phase for. This is done in particular to

20 seconds to 3 minutes at a pressure of te increase and the disadvantages of centrifugation increase

35.3-208 bar and avoid the liquefied. However, this must be accepted

Part of the ice, which is the main part of the in that significant proportions of coffee solids,

Coffee solids contained in the ice phase, which adhere to the surface of the ice crystals

separates and the concentrated or a still care, get lost or only under considerable

does not add concentrated coffee extract. Quality losses are added to the end product

can. The present application is thus the

Task, the separated ice phase in a way

20 work up that these adhering to the ice crystals shares of coffee solids and soluble coffee

The invention relates to a process for the production of solids so that they can be recovered in terms of taste

of freeze-dried coffee extract with good aroma and flavor of the original coffee extract

Taste and aroma properties. The invention correspond and thus readily used

specifically relates to the freeze concentration of coffee.

Extract with a solids content of about 10 to 35% This object is achieved according to the invention by

of soluble solids to a solids content of the method according to the above claim,

about 30 to 60% by a process in which one of the original extract is brought to a temperature

Cooled solids relatively free of ice and a high- _un ter 0 ° C to ice crystals from the extract

tiger extract when using the basic to freeze out a good 30, leaving a sludge-like mass

developed and mature stages of many freezing cones, the water ice crystals and one concentrated

centering method can be obtained. Contains extract phase. The ice crystals are then dated

Heretofore, many efforts have been made to develop concentrated extract in a suitable manner, e.g. B. by

a process for producing concentrated filtration or centrifugation. The departed

Expended coffee extract. The most advantageous separated ice phase is then 20 seconds to 3 minutes

drive for the production of high quality extract is pressed under a pressure of 35.3 to 208 bar. The ice

the freeze concentration, a process in which the is in a during this pressing process

Extract with the formation of an ice crystal and closed zone, which is formed by a sieve or a

concentrated extract existing mud-like perforated membrane is surrounded, so that the

Mass is cooled. This mass is then placed in a 40 surface ice that is under the applied pressure

Ice phase and a concentrated extract phase is melted, for example, drain through the sieve and

separated by filtration and centrifugation. That can be caught. It was found that the

The main disadvantage of such a system is that it leaves most of the trapped soluble solids

that coffee solids on the surface of the ice crystals in this way in the melted part of the ice

to adhere to. These adhering solids make 45 can be recovered and an ice residue with

up to 10% of the total solids used. less than 1% soluble coffee solids remains.

The recovered part of the ice phase can then

To achieve the process, most of the concentrated extract must be added to the

adhering solids are recovered. Before the initial separation of the ice crystals and

Additional washing stages were proposed, the sludge-like ones existing in the concentrated extract

mass is generally obtained during a centrifugation cycle, or it can be obtained by the

and the solids content, circulated through the freeze concentrator

trapped in the ice phase will decrease further.

should. However, these measures were only in accordance with the method according to the invention

limited success since the ice phase obtained after 55 has an excellent concentrated extract

about 5% soluble coffee solids quality still after washing, d. H. it is not degraded and in quality

contains. Comparable to the other proposed auxiliary measures with the E. extract used. These

men belongs to the melting of the ice phase and the increased quality is due to the fact that

Recovering the soluble coffee solids from the solids in the final concentrated extract

molten ice have not experienced any damage from heat, for example by evaporation 60, and

under reduced pressure. These measures are not a stripping treatment under reduced

undesirable as the recovered solids have been subjected to pressure.

The concentrated coffee extract will then be of poor quality and the overall quality of the coffee

concentrated extract. any suitable process frozen and frozen

Freeze-drying of concentrated extracts 65 dried. Melting or deflagration of the frozen

is well known. It is also known that the extract must be avoided. The Freeze Dry

Freeze drying the aroma and taste of the chamber is under a pressure of less than

original extract are retained, and that the 0.93 mbar, generally kept below 0.4 mbar, until