DK164730B

DK164730B - Fremgangsmaade til emballering af ristet kaffe

Info

Publication number: DK164730B
Application number: DK435685A
Authority: DK
Inventors: Fouad Zaki Saleeb; Bary Lyn Zeller
Original assignee: Gen Foods Corp
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1985-09-26
Publication date: 1992-08-10
Also published as: NO167967C; EP0176371A2; CA1247924A; FI79502B; EP0176371B1; FI79502C; FI853712L; EP0176371A3; DE3568400D1; ES8703378A1; ES547322A0; DK164730C; US4552767A; NO853773L; DK435685A; DK435685D0; ATE40956T1; NO167967B; FI853712A0

Description

DK 164730 B

i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til emballering af ristet kaffe for at fjerne carbondioxid som udvikles af kaffen i det frie rum øverst i emballagen. Udnyttelsen af denne opfindelse vil eliminere eller mindske behovet 5 for en afgasningsprccedure.

Inden for fødevareteknikken, især med hensyn til emballering af ristet og formalet kaffe og ristede hele bønner, er det nødvendigt, at nærings- eller nydelsesmidlet, før det emballeres, undergår en afgasningsteknik. Når 10 kaffe emballeres i en fleksibel beholder af plastictype uden først at blive afgasset, vil emballagen udspiles, efterhånden som udviklet carbondioxid frigives fra kaffen, og til sidst vil beholderen brydes og dens indhold blive ødelagt. Selv i det tilfælde, at emballagen ikke revner, 15 vil de udviklede gasser frembringe en ekspansion af emballagen, som vil gøre emballagen utiltrækkende fra et forbrugersynspunkt.

Fødevareteknikken har som svar på dette problem udviklet et antal afgasningsprocedurer. Imidlertid lider alle 20 afgasningsprocedurerne af visse problemer. Problemerne inkluderer store forarbejdningsomkostninger, specifikke problemer forbundet med ingredienser, såsom Robus-ta-kaffer, som afgasses langsomt, hvilket resulterer i et begrænset anvendelsesniveau af ingrediensen, og 25 problemer med hensyn til friskhed forårsaget af lange tilbageholdelsesperioder, som nødvendiggøres af afgas-ningsproceduren. Hvis store mængder Robusta-kaffer skulle inkluderes i kaffesammensætningen, er en mere omstændelig afgasningsprocedure nødvendig, hvilket vil 30 forstærke de ovennævnte skadelige virkninger. På grund af ulemperne ved afgasning, har der været behov for at undgå afgasning ved at udvikle et stof, som kunne sættes til fødevareproduktet for at fjerne de udviklede gasser, som forbliver i et fødevareprodukt, som ikke

DK 164730 B

2 er blevet afgasset før emballeringen.

GB patentskrift nr. 1 579 460 med titlen "oxygen-absor-benter" angiver fremstillingen af et middel til absorption eller fjernelse af oxygen, som omfatter jern og 5 mindst ét metalhalogenid, og er kendetegnet ved, at jernet indeholder svovl i en mængde på 0,05 - 5 vægt-?o beregnet på jernet. Denne beskrivelse og den deri angivne kendte teknik centreres om problemet selektiv fjernelse af oxygen fra den atmosfære, hvori fødevarerne embal-10 leres, for således at konservere de emballerede fødevarer ved at forhindre oxidation og nedbrydning.

US patentskrift nr. 4 366 179 med titlen "oxygen- og carbondioxid-absorbens og fremgangsmåde til opbevaring af kaffe ved anvendelse deraf" angiver et oxygen- og 15 carbondioxid-sorbens beregnet til at emballeres med ristet og formalet kaffe eller ristede hele kaffebønner, hvilket sorbens omfatter et partikelformet stof, hvori partikler af et vandholdigt alkalisk stof er overtrukket med separatorpartikler, jernpulver og en elektrolyt.

20 Det vandholdige alkaliske stof er et partikelformet jordalkalimetalhydroxid imprægneret med vand eller en fugtighedsholdig opløsning eller en partikelformet bærer med lav vandopløslighed, som er imprægneret med vand eller en fugtighedsholdig opløsning. Jordalkalimetal-25 hydroxidet er magnesiumhydroxid, calciumhydroxid eller bariumhydroxid. Jernpulveret har den funktion at absorbere oxygen, og elektrolyten er et stærkt elektrolytisk uorganisk salt, fortrinsvis et metalhalogenid. Sorben-set kræver tilstedeværelsen af vand eller en fugtig-30 hedsholdig opløsning, som vil indstille den relative fugtighed således, at den relative ligevægtsfugtighed af det resulterende sorbens er mere end 30 ?ό og op til 100 %. Sorbenset må også være indhyllet i en gaspermeabel membran, der forhindrer undslippelsen af vand fra mem- 3

DK 164730B

branpakkens indre.

Imidlertid forbliver problemet med fjernelse af carbondioxid fra kaffe, som ikke er blevet fuldstændigt afgas-set før emballeringen, stadig et problem inden for kaffe-5 teknikken, på hvilket der ikke er fundet en tilfreds stillende løsning, selv om teknikken har søgt efter måder til at undgå afgasningsproceduren.

Dette opnås med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, som er af den art, hvor den ristede kaffe emballeres under 10 tilbageskylning med nitrogen eller vakuumemballeres for at fjerne i det væsentlige alt det tilstedeværende oxygen, og der til kaffen sættes et carbondioxid-sor-bens, og som er særegen ved, at der anvendes et carbon-dioxid-sorbens omfattende calciumhydroxid i et indhold 15 på 70 - 95 vægt-?o, beregnet på sorbensets totale tørvægt, og natriumhydroxid, kaliumhydroxid eller en blanding deraf i et indhold på 5 -15 vægt-%, beregnet på sorbensets totale tørvægt, og 1,5 vægt-?o eller mindre vand, hvilket sorbens er fremstillet ved tør blanding af calcium-20 hydroxidet med natriumhydroxidet, kaliumhydroxidet eller blandingen deraf til dannelse af et frist Tømmende materiale indeholdende sorbenspartikler på under 1 mm.

Carbondioxid-sorbenset vil fjerne carbondioxid fra rummet over den emballerede kaffe. Carbondioxid-sorbenset 25 er til stede i den emballerede kaffe i et indhold på 2,2 - 22 g af sorbenset pr. kg. af den emballerede kaffe.

Det ifølge opfindelsen anvendte carbondioxid-sorbens består af en kombination af calciumhydroxid, et alkali-metalhydroxid, som er kalium- eller natriumhydroxid, 30 og 1,5 % eller mindre vand. Carbondioxid-sorbenset frem stilles ved tør blanding af calciumhydroxidet med natriumhydroxidet, kaliumhydroxidet eller blandingen til dannelse af et fritstrømmende materiale indeholdende sorbens-

DK 164730 B

4 partikler på under 1 mm.

Carbondioxid-sorbenset emballeres fortrinsvis i kombination med ristet og formalet kaffe eller ristede hele 5 bønner uden tilsætning af fugtighed ud over de 2-4 % fugtighed, som er til stede i den ristede kaffe. Dette fugtighedsindhold er ækvivalent med en relativ fugtighed på omkring 30 %. Alle litteraturreferencer og kendt teknik, herunder de tidligere omtalte patentskrifter, 10 nævner, at nogen fugtighed ud over det lave indhold, som er til stede i fødevaren, er nødvendig for at starte og opretholde reaktionen af calciumhydroxid med carbondioxid. Ued fremgangsmåden ifølge opfindelsen vil imidlertid det natrium- eller kaliumhydroxid, som er til 15 stede i et indhold på 5 - 15 vægt-35 af sorbenset, på tør basis, starte de følgende kemiske reaktioner: 2 NaOH + C02—» Ν3£003 + H20 2 KOH + C02—} K2C03 + H20

Den lille mængde vand, som frembringes ved denne reaktion, 20 er helt tilstrækkelig til delvis at nedbryde calcium- hydroxidets krystallinske struktur og starte den følgende kemiske reaktion:

Ca(OH)2 + C02-)· CaC03 + H20

Det ved denne reaktion udviklede vand vil hjælpe med 25 til fuldførelse af reaktionen.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen tilbageskylles ristet og formalet kaffe eller ristede hele kaffebønner med nitrogen eller holdes under vakuum for at fjerne i det væsentlige alt det tilstedeværende oxygen, og 30 kaffen emballeres i en beholder, fortrinsvis en flek-

DK 164730B

5 sibel beholder, idet den deri indeholdte kaffe tilsættes et carbondioxid-sorbens, som omfatter 70 - 95 vægt-% calciumhydroxid, 5-15 vægt-% af et alkalimetalhydroxid, som er natriumhydroxid, kaliumhydroxid eller en blanding 5 deraf, og eventuelt 5-15 vægt-% calciumchlorid, hvor alle ingredienser er beregnet på sorbensets totale tørvægt. Ved denne fremgangsmåde er der intet behov for et oxygen-sorbens, fordi tilbageskylningen med nitrogen eller vakuumemballeringen vil fjerne mere end 90 % af 10 oxygenet fra kaffekilden, fortrinsvis mere end 95 %.

Det resterende lave oxygenindhold i kaffen efter tilbageskylningen eller vakuumemballeringen udgør ikke noget problem. Tilbageskylningen med nitrogen vil kun vare højst nogle sekunder, sædvanligvis 1 sekund eller mindre.

15 Imidlertid vil hverken tilbageskylningen med nitrogen eller vakuumemballeringen fjerne nogen væsentlig mængde carbondioxid.

Udnyttelsen af den ovenstående fremgangsmåde vil sikre, at den emballerede kaffe vil have den yderste friskhed.

20 Ved de fleste operationer til påfyldning af ristet og formalet kaffe på dåser, må kaffen afgasses naturligt i tidsrum på op til så længe som 4 timer. Kaffen kan under dette tidsrum eventuelt undergå oxidative reaktioner og mere betydningsfuldt tab af friskhedsnuancer, 25 som vil resultere i en kaffe med mindre aroma, når den tilberedes af forbrugeren. Foruden de ovennævnte fordele har fremgangsmåden ifølge opfindelsen en økonomisk fordel fremfor den typiske vakuumemballering af kaffe i metal-dåser. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen gør det muligt 30 at emballere ikke-afgasset kaffe i blikdåser med mindre vægstyrke, fordi sorbenset vil forhindre opbygningen af carbondioxidtryk.

Hurtig carbondioxidfjernelse fra starten er et uomgængeligt krav til et velegnet carbondioxid-sorbens, især

DK 164730 B

6 hvis det skal anvendes i en vakuumemballeret ristet og formalet kaffe. Begyndelseshastigheden af carbondioxid-afgivelse fra ristet og formalet kaffe er relativt høj, og med mindre det udviklede carbondioxid fjernes 5 med tilnærmelsesvis den samme hastighed, vil der frembrin ges en udspilet kaffepose. Det lave indhold af natrium-eller kaliumhydroxid har den funktion i sorbenset hurtigt at fjerne dette fra starten udviklede carbondioxid, og endvidere vil vandet, der frembringes ved denne reak-10 tion, aktivere calciumhydroxidet og således sætte det i stand til at absorbere yderligere udviklet CO2.

Opfindelsen kan udnyttes til at absorbere carbondioxid frembragt af ethvert nærings- eller nydelsesmiddel emballeret i en lukket beholder, men vil have størst anvende-15 lighed ved emballeringen af ristet og formalet kaffe eller ristede hele bønner i en emballage af fleksibel type. Selv om opfindelsen kan anvendes med både ristet og formalet kaffe og med ristede hele bønner, er der en større forskel i afgivelseshastigheden af carbondioxid 20 fra ristede hele bønner sammenlignet med ristet og for malet kaffe. De emballerede ristede hele bønner tager flere måneder om at afgasses i rimelig grad sammenlignet med mindre end ca. 2 uger for ristet og formalet kaffe.

Hvis det fugtighedsfrie carbondioxid-sorbens inkorpore-25 res med ristede hele bønner, vil alt vand dannet ved natrium- eller kaliumhydroxid-reaktionen, eftersom kaffen har en lavere anden aktivitet end ingredienserne i sorbenset, blive overført til de ristede hele bønner, hvorved sorbenset efterlades i kontakt med meget lidt fugtighed 30 til at starte og opretholde calciumhydroxid-reaktionen.

I denne tilstand er sorbenset ude af stand til at opsamle alt det carbondioxid, som vil udvikles fra de ristede hele bønner.

For at overvinde dette problem kan der eventuelt sættes 35 et vandtilbageholdende materiale til sorbenset, især 7

DK 164730 B

hvis sorbenset emballeres med ristede hele bønner. Det vandtilbageholdende materiale må være ret hygroskopisk og vil ideelt set ekstrahere fugtighed og danne en mættet opløsning, som har en vandaktivitet nær ved aktiviteten 5 af den kaffe, hvorved det emballeres. Hvis der med andre ord inkorporeres en lille mængde af det fugtighedstilbage-holdende materiale i sorbenset, opretholdes altid et lille, men effektivt fugtighedsindhold i sorbenset, når først alkalimetalhydroxidet har reageret med carbon-10 dioxidet til dannelse af det vand, som vil drive calcium- hydroxid-reaktionen. Ligeledes vil det vandtilbageholdende materiale, efterhånden som reaktionen af CaCOH^ med CO2 bliver langsommere på grund af en langsommere afgivelse af CO2J holde vand i nærværelse af calciumhydroxidet 15 til at holde dets struktur åbent. I denne åbne tilstand er calciumhydroxidet i stand til at reagere med alt udviklet C^.

Eksempler på vandtilbageholdende materialer, som er effektive ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, inklu-20 derer calciumchlorid, natriumchlorid, kaliumnitrat og natriumnitrat i deres vandfrie former eller indeholdende krystallisationsvand. Desuden kan der anvendes kombinationer af disse forbindelser. Det foretrukne vandtilbageholdende materiale er calciumchlorid. Fortrinsvis vil 25 det inkorporerede indhold af calciumchlorid ligge i området 5-10 vægt-% af sorbenset. En mættet calcium-chloridopløsning har en vandaktivitet meget nær på aktiviteten af de ristede kaffebønner, hvormed den vil blive emballeret. Eftersom calciumchlorid er meget vandopløse-30 ligt og har en høj affinitet for vand, vil al fugtighed dannet ved den kemiske reaktion af enten alkalimetalhydroxidet eller calciumhydroxidet med carbondioxidet blive tilbageholdt af calciumchloridet og vil i sidste ende føre til dannelse af en mættet vandig fase dis-35 pergeret i calciumhydroxidpulveret. Denne usynligt dis-pergerede fase vil medvirke til en delvis molekylær 8

DK 164730 B

opløsning af calciumhydroxidet og sikre en stadig kemisk optagelse af carbondioxid, hvornår det end frigøres fra kaffen, selv hvis denne frigørelse af carbondioxid finder sted flere måneder efter at de hele kaffebøn-5 ner er blevet emballeret.

Indholdet af natriumhydroxid, kaliumhydroxid eller blanding af de to i sorbenset vil ligge i området 5-15 vægt-?i, fortrinsvis 10 - 15 vægt-?o', beregnet på sorben-sets totale tørvægt. Disse materialer vil reagere hur-10 tigt med alt udviklet carbondioxid, hvorved de både befrier emballagen for de fra starten udviklede gasser og frembringer vand som et biprodukt af reaktionen.

Det således dannede vand vil blive anvendt til at drive den kemiske reaktion af calciumhydroxidet med det udvik-15 lede carbondioxid. Selv om natrium- og/eller kalium- hydroxidet vil reagere hurtigt med alt udviklet carbondioxid, kan det imidlertid kun tilsættes op til et maksimalt indhold på 15 %, fordi reaktionsprodukterne, enten natrium- eller kaliumcarbonat, er tilbøjelige 20 til at udvikle bismag. Ved indhold på eller under 15 % af det totale sorbens udgør dette imidlertid ikke noget mærkbart aromaproblem. Sorbenset som helhed kan formindske den emballerede kaffes aroma i det frie rum.

Dette kan være mærkbart, når forbrugeren åbner emballa-25 gen. Aromaintensiteten kan være mindre, men den til beredte kaffe vil smage på samme måde som konventionelt emballeret kaffe ville smage.

Sorbenset kan inkorporeres i kaffeemballagen på mange forskellige måder. Det er bedst at adskille de sorberende 30 materialer fra kaffen, f.eks. ved at emballere sorbenset i et hylster eller en pose. Den foretrukne fremgangsmåde er at putte carbondioxid-sorbenset i en CO2/H2O permeabel membran og fastgøre den permeable membran indeholdende sorbenset ved varmeforsegling eller ved 9

DK 164730 B

limning til indervæggen af den fleksible plasticemballage. Emballeringen af carbondioxid-sorbenset i et vanddamp-per-meabelt hylster vil tillade det vand, der frembringes som reaktionsprodukt, at overføres til kaffen og oprethol-5 de en konstant relativ fugtighed igennem denne.

Ristet kaffe indeholder typisk 2 - 4 % fugtighed og har en relativ ligevægtsfugtighed på omkring 30 %. Selv om den nøjagtige nedbrydningsmekanisme ikke forstås, er det velkendt, at kvaliteten af kaffearoma i en lukket 10 kaffeemballage nedsættes i nærvær af høj fugtighed.

Kvaliteten af den ristede kaffes aroma må vogtes omhyggeligt i lyset af, at forbrugeren betragter kaffeproduktets friskhed og samlede kvalitet som værende direkte forbundet med aromakarakteren i overrummet.

15 Således ville det ideelle C02-absorbent-system til anven delse på kaffeprodukter ikke medføre en tilstand af ændret relativ fugtighed selv lokalt i sorbens-embal-lagen, i noget væsentligt tidsrum. Ligeledes ville den mængde vand, som var til stede i C^-absorbent-materia-20 let, bedst blive holdt på et minimum, eftersom det i sidste ende overføres til kaffen. Dette er ud over alt vand, der frembringes som reaktionsbiprodukt af de CO^-sorberende reaktioner. Det er uundgåeligt, at CO2-sorbenset til sidst, efter at det har tjent dets formål, 25 bliver dehydratiseret p.g.a. den lave vandaktivitet og forholdsvis større masse af kaffen, hvormed det er emballeret.

Hvis C02-sorbenset blev sammensat til at have en lavere vandaktivitet end kaffens, ville det tiltrække nok fug-30 tighed fra kaffen til at danne en flydende opløsning.

Dette er en tilstand, som er både potentielt farlig og utiltrækkende for forbrugeren, og den ville med sikkerhed nedsætte effektiviteten af den C02~sorberende mekanis-

DK 164730 B

10 me. Der foreligger et paradoks ved, at selv om CO^-sor-benset bør forblive så tørt som muligt under dets nyttige levetid for at sikre mod potentielle skadelige virkninger på kaffeproduktet, må der være en vis mængde 5 fugtighed til stede i C^-sorbenset for at aktivere hovedingrediensen, Ca(0H)2, til at starte reaktion med CO2· Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en delvis løsning af dette dilemma.

Sorbenset, der anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfin-10 delsen, sammensættes til at indeholde et fugtighedsniveau på eller mindre end 1,5 vægt-%, beregnet på sorbensets totale vægt. Når der anvendes natriumhydroxid, er sor-bensents fugtighedsindhold fortrinsvis fra 0 til omkring 0,5 vægt-% beregnet på sorbensets totalvægt. Hvis der 15 inkorporeres kaliumhydroxid, kan fugtighedsindholdet imidlertid være højere end de 0,5 vægt-%, da det er vanskeligt at opnå Κ0Η i meget tør form på grund af dets stærkt henflydende natur.

Denne meget lave fugtighed er utilstrækkelig til at 20 gøre det muligt for den billigere overvejende ingre diens, CatOH^, at reagere med CO^· Da det af de allerede forklarede grunde er uønskeligt at tiltrække vand fra kaffen for at aktivere calciumhydroxidet, må der sættes et vandfrembringende middel til calciumhydroxidet. NaOH 2’5 er et ideelt additiv på grund af at det ikke alene frem bringer fugtighed, men gør dette ved kemisk reaktion med CO2. Det er, til forskel fra CatOH^ aktivt selv i vandfri form og i stand til at sorbere CO2 i fravær af fugtighed.

30 Det kan ses, at natriumhydroxidet tjener et dobbelt formål i sorbensproduktet: det medvirker direkte til C^-fjernelse og frembringer tilstrækkelig fugtighed, hvis det tilsættes i den passende mængde, til at aktive-

DK 164730 B

11 re den CC^-sorberende mekanisme hos Ca(0H)2· Efterhånden som Ca(0H)2 reagerer med C02, skaber det også vand som biprodukt og får vandaktiviteten i C02-sorbens-blan~ dingen til gradvis at stige over kaffens. Eftersom dette 5 sædvanligvis er en relativt langsom proces og der ikke er nogen væsentlig mængde fugtighed til stede i sorbens-sammensætningen fra starten, kan det overskydende og unødvendige vand overføres til kaffen, efterhånden som det frembringes, uden at akkumuleres i sorbenset til 10 mærkbart niveau. Således formindskes muligheden for at danne et lokaliseret område med høj fugtighed.

Ued fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan carbondioxid-sorbenset anvendes i kombination med en vakuumemballeret kaffe eller en nitrogenskyllet kaffeemballage ved 15 atmosfærisk tryk. Vakuumpakket kaffe i fleksible poser er karakteriseret ved at have mellemkornsvolumener, som er betydelig mindre end det, der er til rådighed i en metaldåse. Målinger viste, at 454 g ristet og formalet kaffe i en plasticpose i gennemsnit har et mellem- 3 20 kornsvolumen på omkring 400 cm . Med andre ord vil der for en given C02~afgivelse fra en bestemt ristet kaffe iagttages et væsentligt højere beholdertryk med en fleksibel pose i forhold til en dåse. Som følge heraf må der anvendes enten en højt afgasset kaffe eller en C02~ 25 opsamler, især med en fleksibel pose. Sådanne poser viser udspiling, hvis beholdertrykket er lidt over den atmosfæriske værdi. Kaffe i en udpumpet fleksibel pose føles som en sammenklappet hård struktur af murstens-type. Efterhånden som afgasningen skrider frem, og det 30 oprindelige vakuum reduceres, ses en eftergivende, men stadig rynket pose ved et indre vakuum på omkring 1,7 kPa. Udspiling sker ved over 101,3 kPa.

I mange tilfælde er det ønskeligt at emballere kaffe (ristet og formalet eller hele bønner) i fleksible poser,

DK 164730 B

12 men uden noget påsat vakuum, for at undgå det murstens-agtige udseende og give forbrugerne fornemmelsen af løs kaffe. I disse tilfælde er kornmellemrummene i forhold til kaffevægten irrelevant, men det eneste krav 5 er, at der ikke tillades nogen nettoforøgelse i pose volumenet. Med andre ord bør CC^-sorbenset fjerne al den afgivne gas fra kaffen, idet der ellers vil opstå et udspilet udseende.

De følgende eksempler tjener til nærmere belysning af 10 opfindelsen. De første tre eksempler belyser fremgangs måder, som faktisk er anvendt til at fremstille carbon-dioxid-sorbenserne. Til arbejdet blev anvendt en Waring Blender af køkkenstørrelse (kapacitet 1 kg). Alle kemiske (ft) reagenser var "Analyzed^Reagents" fremstillet af J.

15 T. Baker Chemical Co., (Phillipsburg, NJ, U.S.A.).

EKSEMPEL 1 500 g NaOH-piller blev anbragt i en blender-beholder og derpå overdækket. Blenderen blev kørt med middelhastighed i 5 minutter for at opnå en ensartet formalet 20 prøve. Det formalede NaOH-pulver blev hurtigt sendt igennem en sigte med maskestørrelse 0,84 mm for at fjerne eventuelle pillefragmenter, som var utilstrækkeligt findelt. Det sigtede materiale blev opbevaret i en tætlukket glasbeholder til anvendelse ved fremstilling 25 af CO^-sorbens, medens den lille mængde udvundne fragmenter blev opbevaret på lignende måde til fremtidig formaling.

50 g af det ovennævnte NaOH-pulver sattes til en tom blender-beholder sammen med 450 g Ca(OH)^-pulver, og 30 der blev sat låg på. Blenderen blev kørt med høj hastig hed i 5 minutter for at blande de to ingredienser tilstrækkeligt. Blenderbeholderens indhold blev overført

DK 164730 B

13 til en glasbeholder til opbevaring og beskyttelse mod atmosfærisk fugtighed. Fugtighedsindholdet af dette tørre blandede sorbensmateriale blev målt og fundet at være 0,2 vægt-% (bestemt ved vægttab efter 24 timer 5 ved 99 °C og 84,7 kPa vakuum i en lukket ovn). CO^-sor- benset (10 % Na0H/90 % CaiOH^) var et fritstrømmende pulver, og som det kan ses i tabel 1, er det meget reaktivt over for CO^ trods dets meget lave fugtighedsind-hold.

10 EKSEMPEL 2 40 g formalet NaOH fremstillet i det forudgående eksempel blev anbragt i en blender-beholder indeholdende 40 g granulært CaCl^-dihydrat og 320 g Ca(OH) ^-pulver og derpå overdækket. Blenderen fik lov at arbejde i 15 5 minutter ved høj hastighed til fremstilling af et homogent blandet CO^-absorberende materiale i fin pulverform. Låget blev fjernet fra blenderbeholderen og indholdet hældt ud i en glasbeholder, som blev overdækket og opbevaret til brug. Fugtighedsindholdet fandtes 20 at være 0,5 % målt ved den i eksempel 1 angivne frem gangsmåde. Tabel 1 belyser reaktiviteten af dette pulveriserede C02“Sorbens (10 % Na0H/10 % 0801^2020/80 %

Ca(OH)2)· EKSEMPEL 3 25 100 g af det i eksempel 1 fremstillede 10 % Na0H/90 %

Ca(0H)2-sorbensprodukt sattes til en glasbeholder (kapacitet 454 g) indeholdende 100 g Ca(OH)2~pulver. Indholdet blev omrørt ved håndkraft med en plasticske i 5 minutter, og beholderen blev derpå overdækket. Den luk-30 kede beholder blev tumblet og rystet i hånden i yderli gere 5 minutter for at sikre en homogen blanding af 5 % NaOH/95 % CaiOH^· Sorbensproduktet fandtes at in

DK 164730 B

14 deholde 0,8 % fugtighed, når det blev analyseret ved fremgangsmåden fra eksempel 1, og reaktiviteten over for CO^ kan ses i tabel 1.

EKSEMPEL 4 5 For at bedømme nyttigheden af fremgangsmåden ifølge opfindelsen blev de fremstillede C^-sorbenser prøvet eksperimentelt sammen med prøver af kommercielt tilgængelige CO^-sorbenser. C02-°ptagelseshastigheden blev målt ved 30 °C og 50,6 kPa CO2 (99,8 % renhed) for hver 10 undersøgt prøve. Alle sorbenser blev bedømt indeholdende fugtighed som ved fremstillingen eller modtagelsen.

Desuden blev hvert frisk ureageret stof tørret ved omkring 93 °C og omkring 84,7 kPa vakuum i omkring 20 timer i en vakuumovn; C02-optagelseshastigheden for disse 15 blev målt som for de ovenstående.

En sammenfatning af resultaterne er vist i de nedenstående tabeller for forskellige sorbenser fremstillet ved den tidligere beskrevne tørblandingsmetode; "soda lime" (Na0H/Ca0) fremstillet af Mallinckrodt; og "Sodasorb1® 20 skaffet fra Dewey and Almy Chemical Company. Anvendeligheden af de her omhandlede sorbenser, som indeholder fugtighedsniveauer på mindre end 1,5 %, til sorbering af CO2 kan let ses af disse data. For yderligere at eksemplificere fordelen ved anvendelse af tørblandings-25 teknikken til fremstilling af disse sorbenser, blev der fremstillet flere C02~absorberende materialer under anvendelse af den velkendte pastadannelses/tørrings/for-malings/sigtnings-fremgangsmåde under anvendelse af lignende kemiske ingredienser og mængdeforhold som anvendt 30 ved den tidligere beskrevne tørblandingsmetode. Forsøgs resultaterne opnået med disse stoffer tjener til at belyse fordelene ved de her omhandlede tørblandede CO2-sorbenser med lavt fugtighedsindhold.

LiIV IDH-/OU D

15

Alle data angivet i tabellerne 1-3 blev målt af opfinderne i denne sag under anvendelse af det samme apparat for hver afprøvet sorbensprøve. Det bestod af et lukket helglassystem omfattende fire dele: prøveoptagel-5 sesglas, kviksølvmanometer, kviksølvfyldt burette med indstilleligt volumen og CC^-gas-reservoir. Et cirkulerende vandbad blev anvendt til at holde burettens og prøveglassets temperatur på 30 °C.

0,5 g af sorbenset blev anbragt i prøveglasset, og det 10 udpumpede system blev fyldt til et tryk på 380 mmHg under anvendelse af fra reservoiret. Efterhånden som prøven sorberer CO2, indstilles burettens volumen manuelt og hyppigt til opretholdelse af en trykaflæsning på 50,6 kPa på manometeret. Burettevolumener opteg-15 nes som funktion af tiden ved konstant C02~tryk på 50,6 kPa.

Dataene i tabellerne 1 - 3 er udtrykt som "kumulative absorberede cm^ CO^/g" for klarheds skyld og er ækviva- ^ o 3 3 lente med de faktisk målte 0,5 cm /0,5 g data (0,5 cm / 20 0,5 g = 1 cm^/1 g). De angivne data er også blevet regu leret for at kompensere for målte system-mellemkorns-vo-lumener under anvendelse af standardmetoder, som er fælles for tryk/volumen-forsøg.

DK 164730 B

16 \| /''-s, ✓—\ cm r- r^i in md o α cm cm o U £ ΓΛ ΓΌ ΓΛ ΓΛ ΙΆ <) E CM 1Λ N N vf o o CM CM o m m m m ω το ω c n o) ^ ^ ^ m XI O LP, \0 m

U ιΛ CO Ή O

ω OX CM CM tn m TO m w '— '—

c X CO

. CD 00 <T m <-t

Mf CO Ή CO

q <13 CM CM m m

° -H

QJ X ^-N

Q CD rH 00 MO LA

i—) 00 CM □ CT\

0 O i—l CM m rH

EX v_^ Ή => ϋ CM CO 00 (Λ <J-

4j CO CM O CN

-Q i—1 CM ΙΆ rH

C

>—i <13 3»

_J C

Ld CD

00 ,, < σ ^ (- o J? 4j σ ω ·η oo cm m m

a« +»--·> -^ CT CO CO rH CO

X £

CD

E

(D

U

U-

CM

r, CM - ' CM

0 — X — CM

m CD X Ο X i—I

c C O ^ O CJ

0 <13 '— CO '— CO N

O X CO CJ CO C_)

u fH CJ CJ X

o O S? S? O

rn CD o? o? —

CD O O CD

σ m cn o i—( cj c cn \ on \

•Η \ I \ IS

13 X Ο X CD

C O CD O CD O

CD CD 2 ^ X 0\ Η Z N.

X S? O

f-ι S? CM

S O CO □ X

(— LA r—1 i—I i—I CM

17

Hvert af de i tabel 1 repræsenterede sorbenser blev fremstillet ved indførelse af de individuelle ingredienser sammen i en blender-beholder og blanding ved høj hastighed i 5 minutter i den lukkede blender-beholder.

5 Fugtighedsprocenten blev bestemt ved vægttab i en vakuum ovn efter 24 timer ved 93 °C og 84,7 kPa vakuum. Prøver indeholdende CaCl2*2H20 blev korrigeret for tab af krystallisationsvand for at bestemme indhold af fri fugtighed.

10 Tallene i parentes er "kumulative absorberede cm^ CO2 pr. g" udregnet på tør basis.

DK 164730 B

13 OJ v"v o vo r- o jz r- rH no CM ΓΛ i—i f*N -3"--- --- ---

E CM

Cl CM O Ό r-» «η \d

0 CM CM ΙΛ H

X 0 U.

ø ^ ^

_Q 1Λ CA

f-t LA CO

O SI CM CM

CO w '— xi co 0 O O· lA <f On O f-ι 0 CM CM CM -et <D >

0) -H

C +J ^ ^ ø co co co -O i—C On *“i

(-> 3 i—I CM

O E Γ. ^ 0 3 1 M CM <ί M0

- On CO CO e'en i—ii—I CM CM

0

U

- 2 ω _Ξ S « ^

^ CO X

Q X Ον ΙΛ ιΛ LA

— ·Η *N Λ »N »N

&? -P .H vf o o ø σ ή Ή 3 Ή L(— 0 *Η Ο

U

0 ε

Ε CM

Ο ✓'-Ν

# ^ X CM

Ο Ή —' CJ 0 Π CM U CJ ^

X

1 ο? ο? Ο C Ν—' CD Ο Ο 0

0 ζ ζ On <—1 CJ

ϋ 0 X \ \ O h E C-l X X o°

f-ι 0 -H O CO CO

0 Q. CD J C/l 0 0 □

X 0 C 2 X CO

0 4J 0 0 0 \

h COO X X SS o5 O

(-1 0 U Ο O CM

QQ-OCOC/IOCOX I— z 0 Ζ Z r—4 CM

19

UK 1G4/£U IS

De sidste to sorbenser angivet i tabel 2 blev fremstillet ved dannelse af en pasta i vand efterfulgt af tørring, formaling og sigtning. Derefter blev de formalet til et fint pulver for at maksimere deres overfladeareal 5 og reaktivitet.

DK 164730 B

20

I -P

cri _c >> cn

o o -P -H

CM <)- C5N (D\ CD CM CO 05 i-l O CM I—il—I ΙΛ CM Ή JD 05

O 3 XJ

ΓΛ Ξ

O

(D

O

05

P I -P

(D >% cn

JO JZ NO -P *H

_ ρ <)· on r-~ aji—i rn O CO '—I *—I CM CM -H JD 05

CO 3 X

C m •H « σ ®

£ -H

-P

ve CO

rH 1 -P

rH 3 >> 01

„ S JZ CM 4J -H

a 5D MD PN MO <± IA OJi-H

^ CM r—i 1—i r-H CM rH _Q D

TJ 3Ό c ω ca aj

P

—II Ό _ UJ c <c ε I_ CT lA lA LA lA lA ιΑ

^ *(~i O O CD O O CD

-p ·> - ·. ». ·. Λ σοοοοο o

3 v v V V V -V

4D

ω

P

G

-P

S CM CM

05 ^ <M = ^ = c X ^ 05 X 05 (U O X M 05 CD 05

o '-'CCDCCDCJ'-'CJ

r, CO 05 05 CO CMO CO O

o CJCOCOCDCJ^PCJP

fry H UH X Q. Q.

S? 05 0) 55 0 I S? I

X o? X — CO CO

cd c caco-PO-P

S - ON-HtA-Hi-HCJCDONCO

05 JD \ «Ρ ON <4- CO^CO

ε PXQ.\CLXS?CLXQ.

•H OOOXOCD 1 CDI

ω _jcoco o C0O-PC04J

C Z 05 CO 05 Z CO 05 Z 05 05 coco cnzcn \ ρ p

X X X S? .-i --I SS CD P SS P

P O O S S? 0 CMØ 0

O 05 LO CD Cp ti-CDX-PCD-P

05 — — i—1 ·Η LA *H *—i CM — t*P —

DK 164730 B

21

Flere konklusioner kan drages af de data, som er angivet i de ovenstående tabeller. Alle CC^-sorbenserne fremstillet og anvendt ifølge den foreliggende opfindelse er meget effektive og ækvivalente med eller bedre end kom-5 mercielt tilgængelige produkter med højere fugtigheds- indhold fremstillet ifølge den kendte teknik. Hvis der fremstilles CC^-sorbenser efter læren vedrørende "pasta-processen" som angivet i andre publikationer, medens blandingen sammensættes som de foretrukne sammensætnin-10 ger til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, ses det let, at resultatet er ubrugelige produkter (se tabel 2). Direkte sammenligninger kan foretages mellem sorbenserne med 10 % Na0H/90 % Ca(0H)2 og med 10 % NaOH/ 10 % CaCl2*2H20/80 % Ca(0H)2 i tabellerne 1 og 2 idet 15 der lægges særlig mærke til fugtighedsindholdene.

Dataene for tørret sorbens i tabel 3 belyser klart fugtighedens vigtige rolle i C^-sorbens-produkter. Prøven med 5 % NaOH/95 % Ca(OH ^ bliver aktiv efter 8 timers udsættelse for CO2, medens sorbenset med 10 % Na0H/90 % 20 Ca(0H)2 indeholder tilstrækkeligt NaOH til at frembringe nok fugtighed til hurtigt at aktivere hovedingrediensen, Ca(0H)2·

Ingen af de kommercielle C^-sorbenser er reaktive ved disse meget lave fugtighedsindhold. Dette kan skyldes, 25 at de typisk indeholder mindre end 5 % NaOH eller Κ0Η, eller at der frembringes en hård struktur, som ikke tillader CO2 at trænge igennem kornenes overflade.

Ligeledes kan den langsomme aktivering af det tørrede "pasta-proces"-produkt, 10 % Na0H/10 % CaC^ 2H2O/8O % 30 CaCOH^j være resultatet af tilstedeværelsen af CaC^, som kunne bryde sorbensets struktur tilstrækkeligt til at tillade begrænset indtrængen af CO2 og i sidste ende frembringelse af tilstrækkelig fugtighed. Det beslægtede

DK 164730 B

22 sorbens, 10% Na0H/90 % Ca(0H)2, bliver ikke aktivt, selv efter 24 timer, og kan være uigennemtrængeligt for C02· EKSEMPEL 5 5 Til foretagelse af nøjagtige målinger på trykopbygning og absorption af C02 for at bedømme carbondioxid-sorbenset fremstillet og anvendt ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er den ideelle beholder en stiv beholder, såsom en glaskolbe.

10 Identiske 1 liters glaskolber forsynet med slib blev hver forbundet med et kviksølvmanometer i forbindelse med et helglas-højvakuum-system. Frisk ristede og formalede Colombia-bønner blev anvendt ved denne undersøgelse. Systemerne blev udpumpet, og CO^-afgivelses/sorp-15 tions-data blev optegnet som funktion af tiden. Da de mørkristede Colombia-bønner har et af de højeste C02~ indhold, og for at undgå overstrømning i Hg-manometeret, blev forholdet mellemkornsvolumen/kaffevægt i glasbeholderne indstillet til at være næsten dobbelt så stort 20 som i en fleksibel pose (680 cm^/380 g kaffe over for tilnærmelsesvis 400 cm^/454 g kaffe i en pose). Med andre ord er ethvert optegnet tryk i glassystemet kun halvt så stort som det faktiske tryk, der ville forekomme i en udpumpet 454 g kaffepose.

25 Tre forskellige sorptionssystemer blev bedømt:

Prøve A: En blanding af 90 vægt-% Ca(0H)2 + 10 vægt-% CaCl2-2H20

Prøve B: En blanding af 90 vægt-% Ca(0H)2 + 10 vægt-%

NaOH

30 Prøve C: En blanding af 80 vægt-% Ca(0H)2 + 10 vægt-%

NaOH + 10 vægt-% CaCl2*2H20 23

L>K1G4/3UB

I alle tilfælde blev 3 g af hver af de ovenstående tre prøver afvejet i fingerbølsglas og anbragt sammen med 380 g af de formalede bønner i 1 liters kolberne. Hver kaffeprøve blev udpumpet meget hurtigt ved hjælp af 5 en effektiv rotationsoliepumpe. Systemerne blev derpå isoleret, og forøgelsen i overrumstrykket blev optegnet periodisk som funktion af opbevaringstiden ved stuetemperatur (20 - 22 °C).

Som kontrol anvendtes den samme formalede Colombia-kaf-10 fe (380 g pr. 1 liters kolbe) uden noget CO^-sorbens.

På grund af Colombia-bønnernes høje C02~indhold fik kontrolprøven imidlertid lov til at afgasses i fri luft i 3 timer efter formalingen. Ingen af prøvevarianterne blev underkastet dette ekstra afgasningstrin, dvs. hele 15 deres C02~indhold blev afgivet i de udpumpede systemer og efterhånden fjernet af C^-sorbenserne. Tabel 4 sammenfatter opbygningen af gastryk i kPa i hvert af de fire udpumpede kaffesystemer.

Tabel 4 viser de relative effektiviteter af de tre modi-20 fikationer af tørre Ca(OH)2~systemer til sorbering af CO2 ved 20 - 22 °C. Dataene synes at vise, at de to sorbenser indeholdende 10 % NaOH (prøverne B og C) opførte sig ens med hensyn til fjernelse af Disse endelige C02-tryk er de laveste ved alle de gennemfør-25 te forsøg og er et godt stykke under det tryk, som vil le fremkalde udspiling i en virkelig kaffepose.

DK 164730 B

24 TABEL 4

Prøve C

Kontrol 3 h Prøve A Prøve B 80 % Ca(0H)?

Tid fra holdetid før 90 % Ca(0H)? 90 SK'Ca(0H)? 10 % NaOH Z

5 udpumpning vakuum_ 10 % CaCl^ 10 % NaOH 10 % CaClp 2 minutter 169 31 68 51 8 minutter 271 - 22 minutter 440 - 30 minutter - 176 - 112 10 45 minutter - 85 50 minutter - 261 - 176 72 minutter 755 - 85 minutter - - 119 122 minutter 935 - 15 131 minutter - 494 187 minutter 1199 - 237 288 205 minutter 1182 684 252 minutter - - 373 4^- timer - 806 328 20 5 timer - 867 386 423 6 timer - 931 - 467 6j timer - 985 - 508 1 dag 1846 1460 - 908 3 dage 2188 1778 - 1158 25 4 dage 2259 1835 - 1185 5 dage 2276 1859 - 1199 10 dage 2320 1859 1114 1185 18 dage 2350 1869 1131 1185 På den anden side ville kontrollen vise en meget stor 30 udspiling, selv om den blev afgasset i 3 timer før star ten af dette forsøg. Dataene synes også at tyde på, at inklusionen af CaCl^ ikke virker som en effektiv befugter ved denne bestemte opbevaringstemperatur (20 -22 °C) med ristet og formalet kaffe. Denne konklusion 35 er klar ved sammenligning af prøve A (tilsætning af

DK 164730 B

25

CaCJ.2 alene) og prøve B (tilsætning af NaOH alene).

Prøve A ville udspiles, men ikke i så stort omfang som kontrollen. Med andre ord kan inklusionen af en lille mængde CaC^ i disse sorbenser have forhøjet deres virk-5 ning noget, men der ville stadig opstå udspiling, og produktets udseende ville være uacceptabel for prøve A og kontrollen. Anvendelsen af CaClg er mere fordelagtig i sorbenser til anvendelse med hele bønner.

EKSEMPEL 6 10 Der udførtes prøvninger ved 43 °C under anvendelse af et carbondioxid-sorbens, som ikke indeholdt tilsat fugtighed. Ued disse prøvninger blev kaffen og carbondioxid-sorbenset anbragt sammen i 1 liters glaskolber, og trykkene kontrolleret. En sådan prøvning er udformet til 15 at vise, om sorbenset i tilfredsstillende grad fjerner carbondioxid frigjort fra kaffen.

380 g ristede hele Colombia-bønner med ristefarve 51 blev anbragt i en 1 liters glaskolbe forsynet med et Hg-manometer. Bønnerne blev bragt til 43 °C, der indfør-20 tes 8 g sorbens i et åbent fingerbølsglas, og systemet blev lukket. Sorbenset var sammensat af 80 vægt-?o calciumhydroxid, 10 vægt-% natriumhydroxid og 10 vægt-% calciumchlorid-dihydrat. Under en langvarig opbevarings-periode på 3 måneder var der ingen ændring i trykket.

25 Dette viser, at alt carbondioxidet afgivet fra de riste de hele bønner blev fjernet af sorbenset, og at calcium-chlorid-dihydratet fungerede som beregnet.

EKSEMPEL 7

Der gennemførtes et lignende forsøg som det, der er 30 beskrevet i eksempel 5, undtagen at der anvendtes ristet og formalet kaffe. Specifikt blev de samme Colombia-

DK 164730 B

26 bønner formalet til en regelmæssig formalingsgrad, og 380 g anbragtes i en 1 liters kolbe udstyret med et Hg-manometer. I dette tilfælde anvendtes en mængde C02-sorbens på 5 g (88 vægt-?i Ca(0H)2/12 vægt-% NaOH). Et 5 vakuum på omkring 98,2 kPa blev udpumpet fra starten, og kaffen fik lov til at afgasses ved 43 °C i omkring 12 dage. Det følgende er sammenhængen mellem trykket og tiden for prøven.

Opbevaringstid 10 ved 43 °C_ Man orne teraflæsninq 0,0 98,2 kPa vakuum 17 timer 81,3 kPa vakuum 24 timer 76,2 kPa vakuum 41 timer 74,5 kPa vakuum 15 5 dage 69,4 kPa vakuum 6 dage 67,7 kPa vakuum 7 dage 67,7 kPa vakuum 12 dage 66,0 kPa vakuum

Tabellen viser at, når man starter med et tørt sorbens-20 system, kan C02 stadig fjernes i stort omfang. Natrium- hydroxidet startede C02~reaktionen, og den frembragte fugtighed aktiverede det tørre calciumhydroxid til at reagere med C02·

Især skete dette inden for de kritiske første 24 timer 25 efter emballeringen. Efter 12 dage svarede forøgelsen i sorbensvægt til 98 cm^ sorberet C02 pr. g efter korrektion for dets målte fugtighedsindhold.

Claims

1. Fremgangsmåde til emballering af ristet kaffe, hvorved kaffen tilbageskylles med nitrogen eller vakuumemballeres for at fjerne i det væsentlige alt det indeholdte oxygen, 5 og kaffen tilsættes et carbondioxid-sorbens, kende tegnet ved, at der anvendes et carbondioxid-sorbens omfattende calciumhydroxid i et indhold på 70 - 95 vægt-?0, beregnet på sorbensets totale tørvægt, og natriumhydroxid, kaliumhydroxid eller en blanding deraf i et indhold 10 på 5 - 15 vægt-?i, beregnet på sorbensets totale tørvægt, og 1,5 vægt-?o eller mindre vand, hvilket sorbens er fremstillet ved tør-blending af calciumhydroxidet med natriumhydroxidet, kaliumhydroxidet eller blandingen deraf til dannelse af et fritstrømmende materiale indehol-15 dende sorbenspartikler på mindre end 1 mm.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den ristede kaffe har en relativ ligevægtsfug-tighed på omkring 30 ?0.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet 20 ved, at den ristede kaffe indeholder 2-4 % fugtighed.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at carbondioxid-sorbenset desuden indeholder 5 -15 vægt-?0 calciumchlorid, beregnet på sorbensets totale tørvægt.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at sorbenset indeholder 5-10 vægt-% calciumchlorid.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sorbenset indeholder 5-15 vægt-?£ natriumhydroxid og 0 - 0,5 væqt-% fugtighed. DK 164730 B

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sorbenset emballeres i en carbondioxid/vand-permeabel membran, som vil tillade alt frembragt vand at overføres til kaffen til opretholdelse af en konstant 5 relativ fugtighed overalt i denne.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at carbondioxid-sorbenset er til stede i den emballerede ristede kaffe i et indhold på 2,2 - 22 g sorbens pr. kg emballeret kaffe.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den ristede kaffe er ristet og formalet kaffe.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den ristede kaffe er ristede hele bønner.