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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Trinkkaffee bzw. Kaffee-Extrakt.
Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom a. Juni igi i die Priorität
auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 15. Oktober igig
beansprucht. Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von
Trinkkaffee und die zur Durchführung des neuen. Verfahrens .geeigneten Vorrichtungen.
Das neue Verfahren bezweckt, aus dem Kaffee für Getränkzwecke gegenüber den bisherigen
Verfahren eine erhöhte Ausbeute von aromatischen Ölen gus dem Kaffee zu erzielen
und gleichzeitig die Extraktion der unerwünschten Bestandteile, insbesondere der
Säuren und des Tannins, tunlichst einzuschränken. Zu diesem Zweck besteht das neue
Verfahren gemäß der Erfindung darin, daß der zu extrahierende Kaffee mit siedendem
Wasser nur ganz kurze Zeit in Berührung kommt bzw. claß das Wasser mit größter Geschwindigkeit
durch den zu extrahierenden Kaffee hindurchgetrieben wird. Die zur Durchführung
des Verfahrens geeignete Vorrichtung- ist in der beiliegenden Zeichnung in :einem
Ausführungsbeispiel dargestellt. In .den Abbiftlunnen# zeigt: Abb. i eine schaubildliche
Darstellung der Vorrichtung, Abb. a die gleiche Vorrichtung, teilweise im Mittelschnitt,
Abb. 3 die Kaffeeverteilervori#ichtung, teilweise im senkrechten Mittelschnitt,
in vergrößertem Maßstake, Abb. ¢ einen Teilschnitt aus Abb. 2 in vergrößertem Maßstake,
Abb. 5 eine Teilansicht nach Abb. a in vergrößertem Maßst.al:e, Abb. 6 eine Auisicht
der in Abb. 5 dargestellten Konstruktion, Abb. 7 einen Teilschnitt nach der Linie
A-A der Abb. a.
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Um den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken der schnellsten Durchtreibung
des Wassers durch den gemahlenen Kaffee zu verwirklichen, wird düeser äußerst fein,
sozusagen zu Staub .gemahlen ttnd in einer dünnen Schicht verteilt und das siedende
Wasser durch diese Schicht hindurchgetrieben. Im besonderen bildet diese Schicht
von staubfein gemahlenem Kaffee eine zylindrische Wand, die mit großer Geschwindigkeit
umläuft, und auf welche von innen her das siedende Wasser verteilt bzw. aufgespritzt
und durch die Zentrifugalkraft mit größter Geschwindigkeit hindurchgetrieben wird.
Bei diesem Durchgang wird, je nach dem Verhältn:is von iRaffeestaub und Wasser,
ein Kaffee erzeugt von :der Stärke normalen Trinkkaffees bis zur Stärke von konzentriertestem
Extrakt. Dieser letztere soll vorzugsweise erzeugt werden. Das Wasser wird siedend
verwendet.
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Gemäß der Erfindung wird die =laufende Kaffeewand gehalten von einem
durchlässigen Mantel, dessen Durchlaßöffnungen so klein und zahlreich wie möglich
sind, so daß das Wasser überall über der ganzen Oberfläche des Kaffeemantels gleichmäßig
hindurchdringen kann, und nicht, wie dies bei gröberen Sieben der Fall ist, mir
an einzelnen Stellen
den auszuziehenden Kaffee durchdringt. Beispielsweise
kann dieser Erfolg dadurch erreicht werden, daß in einem durchlässigen Mantel eine
Art Beutel aus schwerem Filtertuch oder Filterpapier angeordnet ist, so daß das
Wasser nicht nur die Kaffeewand gleichmäßig durchdringen kann, sondern auch bei
seinem Durchgang, durch den" Filterstoff zugleich filtriert wird, wodurch die Klarheit
des gewonnenen Kaffees günstig beeinflußt wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens ist in dem in den Ab,#illduniaenerläuterten
AusfÜhrungsbeispliel eine besonders ausgebildete Schleudermaschine gewählt. Diese,
besteht aus einem äußeren Mantel r, -der unter "Vermittlung von mehreren .Stützen
3 auf einer Grundplatte 2 befestigt ist. Senkrecht angeordnet ist eine Welle 4.,
die mit einer Riemenscheibe 5 ausgerüstet ist. In dem Gestell sind ferner eine Fußhebelbremse
bekannter Art und Leitrollen 6 (Abb. 1) angeordnet, über welche der die Scheibe
5 antreibende Rennen läuft. Die Welle ist in geeigneter Weise in Lagern 7 und 8
(Abb. 2) gelagert -und trägt eine mit durchbrochenem Mantel ausgerüstete Trommel
9 (vgl. Abb. 2 und 4.). Diese Trommel g ist mit der umlaufenden Welle 4 fest verbunden.
Der Mantel 1 trägt an einer beliebigen Stelle einen Abizagfhahn to (Abb. 1), der
von Zeit zu Zeit geöffnet wird und den gewonnenen Kaffee ablaufen läßt. Innerhalb
der Trommel g ist ausiwechselbar befestigt eine zweite duirchbrochene Trommel i
i, die aus einem äußeren zylindrischen Sieblnante112 besteht, gegen welchen sich
von innen ein ganz feines, ebenfalls ringfönmiges Mantelsieb 13 anregt. Die Innentromnnel
bildet somit einen durchlässigen Behälter, dessen Öffnungen äußerst dicht teieinanderliegen.
' Diie Trommel 9 trägt aln oberen Rande eine ringförinige Verstärkung 14; auf welcher
mehrere Einsch'e'_ehaken 15 befestigt sind. Die innere Trommel i i trägt ebenfalls
am oberen Rande einen Ring 16, ältti welchem eine der Anzahl der Einschiebehakenentsprechende
Anzahl von Kupplungsstücken 17 befestigt sind, die durch den Schlitz 15' (Abb. 5)
der Einschiebe= haken 15 -hincluzcbgelegt und unter die vorspringenden Nasen 15"
herunterfa_ssen können. Die Einschiebehaken 15 und die Kupplungsstücke 17 dienen
.dazu', die Innentrornmel z i - mit der Außentrommel 9 zuverlässig zu kuppeln und
andererseits die Innentrommel z i bequem und schnell aus der' Außentrommel g herausziehen
zu können. .
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In die InnentromLmeb 11 `wird eingesetzt ein Filtersack 18, der sich
eng an die innere Siebwandung der Trommel 11 .anlegt. Das Filter besteht zweckmäßig
aus schwerem Filtertuch, schwerem Filterpapier oder ähnlichem Material. -Diese Filtersäcke
sind- infö@lge des verwendeten Materials genügend steif, um beim Einsetzen sich
gut der Form anzupassen und während des Stillstandes der Schleuder in der Einlegestellung
stehenzubleiben. Trotzdem können sie jederzeit leicht herausgenommen -werden.
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Die ringartige Verstärkunig 16 der Innentroinniel ist, wie besonders
Abb. 4 zeigt, fia.n.schähnlich nach innen ausgedehnt, so daß ein ringförmiger Flansch
zg entsteht, um welchen einerseits der obere Rand des Filtersackes 18 herumgelegt
werden kann und dadurch in der Einsetzstellung gesichert wird, während andererseits
dieser Ring verhindert, daß während des Schleuderns Wasser öder Kaffee nach oben
aus der Trommel herausfließen. Zum, Zwecke der Auswechslung sind mehrere Einsatztrommeln
vorhanden.
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An zwei Seiten des Außenmantels 1 ist je eine Konsole 2o angebracht,
in welcher senkriechte hohle Säulen 21 eingesetzt und durch Stellschrauben 22 oder
ähnliche Mittel gesichert sind. In den hohlen Säulen 21 gleiten auf und nieder-
beweglich zweckunäßig hohle Stangen 23, die am unteren Ende mit einem Kettenrad
24 versehen sind. Am oberen Ende tragen die Stangen 23 einen in geeigneter Weise
seitlich befestigten Arm 25. Diese Arme 25 sind um die Stangen, 23 beweglich und
werden durch Schrauben 26 oben gehalten. Der äußere Mantel der Säule 21 trägt einen
senkrechten Schlitz 27, der längs einer Ebene verläuft, die- durch die Mitte der
Schleuder gelegt ist. Dieser Schlitz ist so breit, däß der Arie 25 in ihm auf und
nieder gleiten kann. Der Arm 25 kamt, jedoch nur in den Schlitz 27 eintreten, wenn
das an dem Arm 25 befestigte Gefäß 37 oder 45 genau in der Mitte der Schleuder steht.
Wird jedoch der Arm in eine andere Stellung gedreht, beispielsweise in die StüPlUng
37' nach Abb. 2, so ruht er auf deroberen Kante der Säule 21 auf.
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Die Auf- und Niederbewegung der Stangen 23 und der daran befestigten
Arme 25 erfolgt erfindungsgemäß durch einen besonderen Handkurbeltrieb. Für diesen
ist in der Konsole 2o, durch eine Kappe 31 geschützt, ein Kettenzahnrad 32 angeordnet,
das :mit . einer Kurbelwelle 30 bz:1v. Handkurbel 33 fest verbunden ist..
In der Konsiole ist ferner bei 30' eine Zahnkette befestigt, die über die Zahnräder
24, 32 geführt und am Ende mit einem Gegengewicht 35 belastet ist. Dieses Gewicht
wird so groß gewählt, daß ein Gleiten- der Kette über die Kettenräder vermieden
wird. Wird beispielsweise der Arm 25 aus der- in Abb. 2 strichpunktierten Stellung
nach -innen herumgeschwenkt, daß der Arm --über den Schlitz 27 tritt, und nun die
Kurbel 33 ä?-dreht, so kann der Arne 25 mit der Behälter
37 nach
unten bewegt werden. Durch Rüclc@"ärtsdrehen der Kurbel wird der Behälter 37 wieder
aus der Schleuder herausgehoben.
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Wie aus den Abb. i und z ersichtlich ist, trägt der auf der linken
Seite dargestellte Arm einen Behälter 37, der ein zylindrisches Ausflußrohr 38 l:esitzt.
Dieser Behälter dient zur Aufnahme des siedenden Wassers. Am unteren Ende des Auslaßrohres
38 befindet sich eine Durchbohrung 41, durch welche eire Stange 42 hin.durchtritt,
die am Kopf einen Ba1143 trägt. In der in Abb.2 gezeigten Stellung ruht der Ball
infolge seines Gewichtes auf dem oberen Rande des Ausflußstutzens 38; schließt ihn
ab und verhindert den Austritt des Wassers aus dem Behälter 37. Wird dagegen der
Behälter 37 in die Schleuder hineingesenkt und kommt hierbei das untere Ende der
Stange 42 mit dem Boden der Schleudertrommel in Berührung, so wird der Ball 43 etwas
angehoben, dasWasser strömt in den Auslaßstutzen 38 und der Ball 43 wird, da er
als Schwimmer wirkt, mach oben getrieben und hebt nunmehr die Stange 42 wieder von
dein Boden der Schleudertrommel ab. Der Awslaßstutzen 38 besitzt radial gestellte
Auslaßröhrchen 44, die von gleicher Länge sind, jedoch in spiraliger Anordnung um
den Umfang des Austrittsstutzens angeordnet sind. Wird demnach der Ballversichd!uß
43 geöffnet, so spritzt das Wasser nach allen Seiten gegen dlie Innenwandungen des
mit gemahlenem Kaffee l :edeckten Filters 18, und da dieses mit großer Geschwindigkeit
umläuft, so wird es in seiner ganzen Ausdehnung von oben bis unten gleichmäßig mit
siedendem Wasser gespeist.
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Auf dem anderen, in der rechten Hälfte der Abb. i und 2 dargestellten
Aren 25 ist ein zweiter Behälter 45 dargestellt, dessen innere Einrichtung in vergrößertem
Maßstabe aus der Abb. 3 ersichtlich ist. Auf dem Arm 25 (Abb. 2) ist ein kleiner
Elektromotor 46 angeordnet, der mit Hilfe eines Schnurriementriebes 47 eine Scheibe
48 antreibt. Diese Schenht 49 sitzt auf .einer Welle So, die, in einer Hülse 53
geführt, durch die ganze Länge des Behälters 45 hind-urchtritt und am unteren Ende
einen nach Art einer Luftschraube ausgebildeten Verteiler 52 trägt. Die Hülse 53
wird von der Welle So durch ein Zahnrädergetriebe 54 angetrieben, welches in einem
Gestell 49 gelagert ist und die Umläufe der Welle So wesentlich vermindert. Diese
Hülse 53 trägt am unteren Ende eine Speiseschnecke 55 (Abb. 3), die in dem zylindrischen
Auslaß 51 des Behälters 45 umläuft. Ferner trägt die Hülse 53 Abstreicher 56, welche
dauernd am inneren Umfang des Behälters 45 umlaufen und in gemeinsanier Arbeit mit
der Speiseschnecke 55 den in den Behälter 46 eingeschütteten, staubförmig gemahlenen
Kaffee nach unten herausbefördern:.
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Um den Auslaßstutzen 51 des Behälters 45 ist eine Abschlußhülse 58
angeordnet, . die senkrecht auf und nieder beweglich ist und in der unteren Stellung
auf der entsprechend ausgebildeten Fläche des Verteilers 5a aufruht und dadurch
den Austritt von gemahlenem Kaffee aus dem Behälter 45 bzw. Auslaßstutzen 5 t verhindert.
Die Auf- und Niederbewegung dieser Abschlußhiilse 58 erfolgt durch einen Lenkerarm
6o (Abb. 1, 2, 3), der an einem beweglichen Hebelarm 59 angelenkt ist. Dieser Hebelarm
59 kann auf und nieder gesch-,venlrt «erden durch einen kleinen von Hand zu betätigenden
Stellhebel 61.
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Die Vorrichtung wird wie folgt bernutzt: Zunächst wird der fein gemahlene
Kaffee in den Behälter 45 eingeschüttet, die Schleuder wird durch Einrücken des
Rierpentriebes 5, 6 angestellt und läuft mit größter Geschwindigkeit um. Dann wird
der Arm 25 mit dem Behälter 45 nach innen mitten über die Schleuder ges,ch"venlct
und nun durch Drehung der Handkurbel 33 in die Trommel der Schleuder versenkt. Nun
wird der Motor 46 angelassen und durch Drehung des Hebels 61 die Hülse 58 nach oben
gehoben. Der fein gern.ahlene Kaffee wird von der Speiseschnecke 55 aus dem Behälter
45 herausbefördert und fällt auf den sehr schnell umlaufenden Verteiler 52, der
infolge der verschiedenen Neigung seiner Flächen und der besonderen Ausbildung seiner
Kanten das Kaffeepulver nach allen Seiten und über die ganze Höhe der Trommel 1i
umherschleudert. Da gd-eichzeitig diesle Trommel selbst reit großer Geschwindigkeit
umläuft, so entsteht auf der Innenseite des in die Trommel eingelegten Filtersackes
18 eine völlig gleichmäßige dünne Wand von staubförmig gemahlenem Kaffee, die infolge
der Zentrifugalkraft völlig gleichmäßig am Umfange ;liegenbleibt..
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Der Behälter 45 wird dann durch Rückdrehen der Kurbel 33 gehoben und
der Arm 25 mit denn Behälter 45 nach außen geschwenkt. Dann wird der in der Stellung
37' mit siedendem Wasser unmittelbar vorher gefüllte Behälter 37 nach innen mitten
über die Schleuder geschnvenkt und durch Drehen der Handkurbel 33 nach unten gesenkt.
- Hierbei stößt die Stange 42 einen kurzen Augenblick auf den Boden der Schleuder
auf und bewirkt die plötzliche Öffnung des Ballventils 43. Das siedende Wasser spritzt
durch die Röhrchen 44 in gleichmäßiger Verteilung auf die Flächen der vorher durch
Zentrifugalwirkung aufgetragenen Kaffeewand und dringt infolge der Zentrifugalkraft
mit außerordentlicher
Geschwindigkeit durch die Kaffeeschicht und
die Filter hindurch, -%vorbei das durchströtuende Wasser die an such flüssigen aromatischen
Öle unter denn Einflusse der Zentrifugalkraft mitreißt, während die in der Kaffeesubstanz
gebundenen Säuren und Gerbstoffe größtenteils im Kaffeesatz zurückbleiben.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichdient zur Verarbeitung von
zwei Pfund Kaffee, der in der feinsten Verteilung auf dein Filtertuch 'eine Schicht
von etwa io innre 1 ildet. Der Behälter 37 fast ungefähr 33f' Lis 4 Liter Wasser,
und der Querschnitt der Austrittsöffnungen 44 ist derart ternessen, claß das Wasser
in möglichst kurzer Zeit über den inneren Uinfang der Trommel verteilt wird, wozu
etwa 2o bis 25 Sekunden gebraucht werden. Der ganze Schleudervorgang -vorn Beginn
des Auströmens des siedenden Wassers bis zur vollständigen Durcbschleuld'erung desselben
durch die Kaffeeschicht soll die Zeit von il/' Minute nicht übersteigen.
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In 'Abb. i der Zeichnung ist ein Hahn 62 angedeutet, aus- welchem
das kochende Wasser in den gemäß Abb. 2 nach außen geschwenkten Wasserbehälter ausläuft,
der nach Füllung sofort herumgeschwenkt und nach Absenkung in die Trommel entleert
werden kann, so daß das Wasser gerade in Sieidetemperatur mit dem Kaffee in Berührung
kommt, was für die Extraktion am günstigsten ist.
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In der dargestellten Vorrichtung bleibt zwar das Wasser nur eine ganz
kurze, Zeit in Berührung mit dem Kaffee. Es ist aber äußerst gleichmäßig über die
ganze Kaffeeschicht verteilt und wird durch die Zentrifugalkraft derart durch den
Kaffee getrieben, daß sämtliche Wasserteilchen finit möglichst vielen Kaffeeteilchen
in Berührung kommen und so die aromatischen Bestandteile auf das Beste ausziehen
können. Gerade weil aber die Zeitdauer der Berührung zwischen Wasser und Kaffee
so außerordentlich k-_urz ist, kann es nur ganz geringfügige Mengen des im' Kaffee
enthaltenen Tan.nins bzw. der Bitter-und Säure'_estandtejile des Kaffees ausziehen,
so daß der gewonnene Kaffee keinen bitteren Geschmack besitzt.
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Der aus zwei Pfund Kaffee und vier Liter Wasser gewonnene Auszug wird
mit d. bis io Teilen Wasser verdünnt und ergibt dann ein gebrauchsfertiges Getränk.
Dabei ist der Auszug wesentlich besser und gehaltreicher als der mit den gebräuchlichen
Extraktoren hergestellte Kaffeeauszug. Während bei den besten bisher bekannten Extraktoren
etwa ¢o bis 5o Tassen aus einem Pfund gemahlenen Kaffee gewonnen werden konnten,
können jetzt mit Hilfe des iZeueil Verfahrens aus derselben Menge Kaffee etwa 8o
lyis ieo Tassen Kaffeegetränk von gleicher Stärke gewonnen werden. Abgesehen von
der hier= aus- sich ergebenden wesentlichen Ersparnis an Kaffee ergibt,sich noch
der weitere Vorteil, daß das nach dein neuen Verfahren gewonnene -Getränk arm an
bitteren Bestandteilen des l#C:äffees ist und claß daher zur Neutralisierung der
Säuren bzw. Verbesserung des Gesclnnaeks wesentlich geringere Mengen von Milch bzw.
Sahne und Zucker erforderlich sind. Diese wesentlichen Vorzüge sind hauptsächlich
bei Extrak=tion durch Zentrifugalkraft festzustellen, was sich daraus erklären läßt,
draß die im Kaffee enthaltenen arornätischen Öle flüssig sind und unter dein Einfluß
der Zentrifugalkraft ausgeschleudert werden, während -die säurehaltigen und bitteren
Bestandteile erst in Lösung gehen müssen, diese Lösung aber jedoch nicht so schnell
vor sich #geht.
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Am Ende des Prozesses wird ferner auch noch das durch Kapillarität
im Satz enthaltene Wasser b,z-%v.. .der Extrakt ,größtenteils herausgeschleudert,
so daß nach der Extraktion der Satz so trocken ist, daß er sich. zerkrümeln läßt.
Die Zentrifugalkraft ermöglicht trotz Anwendung feinster Filter einen außerordentlich
schnellen Verlauf des Prozesses, wobei wiederum die Wahl feinster Filter die Verwendung
-von sehr -fein gemahlenem Kaffee gestattet, wodurch die Extraktion günstig beeinflußt
wird.
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Die in dein beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel gewählten
Mittel können beliebigen Abänderungen, unterworfen werden, insofern der Grundgedanke
der Erfindung beachtet wird, das siedende Wasser mit größter Geschwindigkeit durch
den zweckmäßig in verhältnismäßig dünner Schicht verteilten Kaffeestaub hindurchzutreiben.