DE2150037A1

DE2150037A1 - Verfahren zur Herstellung von nachgedunkeltem gefriergetrocknetem Kaffee

Info

Publication number: DE2150037A1
Application number: DE19712150037
Authority: DE
Inventors: Edwards David Charles; Ehrgott Charles Warren
Original assignee: General Foods Corp
Current assignee: General Foods Corp
Priority date: 1970-10-08
Filing date: 1971-10-07
Publication date: 1972-04-13
Also published as: CA969024A; GB1347984A; FR2110310A1; AU451215B2; AU3394371A; FR2110310B1; ES395807A1

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÜNWALD

DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER

DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS 2150037

Köln, den 5»10₀1971 Fu/Ax

GENERAL FOODS CORPORATION,

250 North Street, White Plains, New York (U.S.A.).

Verfahren zur Herstellung von nachgedunkeltem

gefriergetrocknetem Kaffee

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Gefriertrocknung von gefrorenem und granuliertem Kaffee-Extrakt.

Bei der Gefriertrocknung wird gefrorenen Produkten das
Wasser durch Sublimation in einer Vakuumkammer entzogen. Bei den bekannten Verfahren zur Gefriertrocknung von
Kaffee-Extrakt wird der Druck in der Kammer während des
gesaraten Trocknungsvorganges im allgemeinen "bei weniger
als 0,3 mm Hg und in vielen Fällen "bei weniger als 0,1 mrn Hg gehalten» Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird während des Anfangsteils des Trocknungsvorganges absichtlich ein höherer Druck in der Kammer als Mittel zum Nachdunkeln der Farbe des Endprodukts aufrecht erhaltene

Die Bedeutung der Farbe bei einem gefriergetrockneten
Produkt ist seit langem erkannt worden. Zahlreiche Bemühungen waren darauf gerichtet,* einen dunklen gefriergetrockneten löslichen Kaffee herzustellen, der regulärem gemahlenem Röstkaffee gleicht.

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Bei bekannten Verfahren, wie sie beispielsweise in«den UoS.A.-Patentschriften 3 399 061 und 3 443 963 beschrieben werden, ist die Bedeutung der Regelung des Gefrierprofils des Kaffee-Extrakts als Mittel zur Gewinnung eines dunkelfarbigen Produkts erkannt worden» Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß man auf die Verwendung einer großen kostspieligen Gefrierapparatur beschränkt ist, um das Gefrierprofil in dem notwendigen Maße beeinflußen zu können,

Die U.S.Ar-Patentschrift 3 244 529 beschreibt ein Verfahren, bei dem man nach der Bildung einer trockenen Schale in der Gefriertrockenkammer um die zu trocknenden Teilchen einen bestimmten Anteil des verbleibenden gefrorenen Wassers als Mittel zum Nachdunkeln der Farbe des Produkts schmelzen läßt und im letzteren Teil des Trocknungsvorganges erneut gefrieren läßt. Ein solches Verfahren hat den Nachteil, daß das Schmelzen der inneren Eisoberflächen im allgemeinen mit einer nachteiligen Veränderung des Aromas und Geschmacks verbunden ist. Das Verfahren ist ferner schwierig zu steuern und kann zu einem vollkommen verpufften und unbrauchbaren Produkt führen. Ferner ist der erreichte Grad des Nachdunkeins der Farbe auch dann minimal, wenn der Prozess unter Kontrolle gehalten wird.

Es wurde nun gefunden, daß die Farbe von gefriergetrocknetem löslichem Kaffee generell durch Regelung des Drucks in der Trockenkammer während der ersten 1 bis 5 Stunden des Trockenzyklus nachgedunkelt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Herstellung von nachg-edunkeltem gefriergetrocknetem Kaffee nach einem Verfahren, bei dem man Kaffee-Extrakt gefriert, den gefrorenen Extrakt mahlt und den gefrorenen gemahlenen Extrakt durch 'Sublimation des gefrorenen Wassers in einer Vakuumkammer trocknet, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Druck während der ersten 1 bis 5 Stunden des Trockenvorganges bei 0,35 bis 0,65 mm Hg hält. Wenn der Druck während der vorstehend genannten Zeit bei etwa 0,35 bis 0,65 mm Hg

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gehalten wird, wird gewöhnlich ein Nachdunkeln der Oberfläche erreicht, ohne daß ein Teil des inneren gefrorenen Produkts schmilzt oder verpufft. Auf diese Weise wird häufig ein hochwertiger gefriergetrockneter Kaffee erhalten, der ein erwünschtes Aussehen hat, ohne daß eine wahrnehmbare Wirkung auf den Geschmack und das Aroma eintritt.

Der vorstehend genannte Druck kann gegebenenfalls während des gesamten Trockenzyklus aufrecht erhalten werden, jedoch wurde festgestellt, daß der Einfluß auf die Farbe nur während des ersten Viertels bis zur ersten Hälfte des Trockenzyklus erheblich ist ο Die volle Wirkung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann somit gewöhnlich auch bei niedrigen Kammerdrücken (wie sie üblicherweise bei den bekannten Verfahren angewendet werden) während des letzteren Teils des Trockenzyklus erreicht werden.

Der hier gebrauchte Ausdruck "Kaffee-Extrakt" bezeichnet die wässrige Lösung von löslichen Kaffeefeststoffen, die bei einem großtechnischen Perkolationsverfahren erhalten wird, bei dem gemahlener Röstkaffee mit V/asser extrahiert wird. Der zur Herstellung des Kaffee-Extrakts verwendete gemahlene Röstkaffee kann entcoffeiniert oder nicht-entcoffeiniert sein.

Bei einem typischen Gefriertrocknungsverfahren wird wie folgt gearbeitet! Gemahlener Röstkaffee wird zur Herstellung eines Kaffee-Extrakts extrahiert. Der Extrakt kann vor dem Gefrieren einer weiteren Behandlung, z.B. einer Aromatisierung oder Konzentrierung, unterworfen werden. Der Kaffee-Extrakt wird dann auf einem endlosen Gefrierband im allgemeinen in Tafelform*eingefrorene Der gefrorene Extrakt wird dann zu Stücken der gewünschten Größe und Form gemahlen, und der gefrorene feinteilige Kaffee-Extrakt wird dann in eine Vakuumkammer gegeben, in der er gefriergetrocknet wird. In der Vakuumkammer wird der Druck bis weit unter den Tripelpunkt von Wasser, im allgemeinen unter 0,3 mm H,q und häufig unter 0,1 mm Hg gesenkt. Den gefrorenen

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Teilchen wird Wärme im allgemeinen durch Leitung und/oder Strahlung in einer Menge zugeführt, die nicht genügt, um die gefrorenen Teilchen zu schmelzen, aber ausreicht, um dem gefrorenen Wasser die Sublimationswärme zuzuführen.

Die Farbe des endgültigen gefriergetrockneten Kaffees hängt von der jeweils bei der Perkolation verwendeten Kaffeesorte, der Konzentration des zu trockenenden Kaffee-Extrakts und im höchsten Maße von dem Gefrierprofil ab, dem der Extrakt unterworfen wird. Schnelles Gefrieren führt zu einem hellfarbigen endgültigen gefriergetrockneten Kaffeeprodukt ohne Rücksicht auf die eingesetzte Kaffeesorte oder die Konzentration des Extrakts. Gefrierverfahren, bei denen der Kaffee-Extrakt schnell gefroren wird, sind bis zu dem Punkt entv/ickelt worden, bei dem sie erheblich wirtschaftlicher sind als das verhältnismäßig langsame Gefrieren, das auf einem Gefrierband erforderlich ist, um ein Endprodukt zu erhalten, das in der Farbe gemahlenem Röstkaffee gleicht. Diese neueren Gefriermetho'den können jedoch bei den üblichen bekannten Gefriertrockenverfahren nicht angewendet v/erden, da sich gezeigt hat, daß der Verbraucher ein Produkt bevorzugt, das in der Farbe gemahlenem Röstkaffee gleicht.

Wie bereits erwähnt, wurde gefunden, daß die Farbe des gefriergetrockneten Kaffees normalerweise stark nachgedunkelt werden kann, wenn der Kammerdruck während der ersten 1 bis 5 Stunden des Trockenzyklus bei 0,35 bis 0,65 mm Hg gehalten wird_o Nur eine geringe oder keine Farbänderung wird festgestellt, wenn dieser höhere Druck während -des Restes des Trockenvorganges aufrecht erhalten wird. Bevorzugt wird ein Druckbereich von 0,4 bis 0,5 mm Hg. Ferner wird der höhere Druck vorzugsweise während einer Zeit von 1/4 bis 1/2 des Trockenzyklus aufrecht erhalten. Der Druck kann nach vielen üblichen Methoden geregelt werden. Wenn Innenkondensatoren in der Trockenkammer verwendet werden, kann der Druck durch Drosseln des Kältemittelstroms durch den Kondensator geregelt werden. Eine

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Druckregelung ist auch durch Drosseln der Vakuumausgangsleitung möglich. Weitere Methoden zur Druckregelung sind allgemein bekannt. Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist der gesamte Dunkelungseffekt ein Oberflächeneffekt, d.h. die Oberfläche der gefrorenen Teilchen wird weich und schrumpfte E3 wird angenommen, daß diese dichtere Oberfläche dafür verantwortlich ist, daß die endgültigen getrockneten Teilchen ein dunkleres Aussehen haben. Diese geringe Oberflächenschrumpfung entspricht in keiner Weise einem Schmelzen des Extrakts, das mit einer nachteiligen Veränderung des Geschmacks und Aromas bei einem Gefriertrockenverfahren verbunden ist.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird die Dichte des Endprodukts in geringem Maße erhöht. Es erwies sich daher als erwünscht, nach dem Mahlen des gefrorenen Extrakts und vor der Gefriertrocknung die gefrorenen leinteile zu entfernen. Die Entfernung der Feinteile kann nach bekannten Verfahren, z.B. durch Sieben, erfolgen« Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die Teilchen zu. entfernen, die ein Sieb einer Maschenweite von 0,42 mm passieren.

Die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung werden durch die folgenden Beispiele an Hand der Farbe des Produkts veranschaulichte Die genannten Farbmessungen sind die Werte, die mit einem Photovölt-Reflexionsmesser ermittelt wurden. Das verwendete Gerät wurde von der Photovolt Company hergestellt. Es handelt sich um einen lichtelektrischen Reflexionsmesser (Photoelectric Reflectance Unit), Modell 610, mit einer Photozelle 610Y. Das Gerät wird so geeicht, daß als Rückstrahlungsvermögen von Magnesiumoxyd 100$ auf einer Skala von 0 bis 100 angezeigt wird. Die anschließenden Farbmessungen von Kaffee sind somit relativ, aber ein Farbunterschied von 1 bis 2 Einheiten ist vom menschlichen Auge feststellbar«,

In den folgenden Beispielen werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

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Beispiel 1

Kaffee-Extrakt mit einer Konzentration von 357» (auf das Gewicht des Extrakts "bezogener Anteil der Feststoffe) wurde auf einem endlosen Gefriexband langsam eingefroren, wobei eine feste gefrorene Tafel erhalten wurde» Die Tafel wurde gemahlen und zur Gefriertrocknung in drei Proben eingeteilt. Die Probe 1 wurde während der gesamten Dauer des Trockenvorgangs von 9 Stunden bei einem Druck von 0,1 bis 0,15 mm Hg getrocknet. Die Probe 2 wurde bei einem Druck / von 0,38 bis 0,42 und die Probe 3 bei 0,45 mm Hg getrocknet. Der Farbwert des endgültigen getrockneten Produkts für die Proben 1, 2 und 3 betrug 31, 29bzw. 28. Eine Farbe von 31 gilt als annehmbare erwünschte Farbe für einen gefriergetrockneten Kaffee und eine Farbe von 28 als ausge-. zeichnet. Die vorstehenden Werte zeigen deutlich, daß mit steigendem Druck während der Trocknung ein allmähliches Nachdunkeln von erwünscht bis ausgezeichnet erreicht wurde.

Beispiel 2

Ein Extrakt wurde schnell eingefroren. Die.gefrorenen Tafeln wurden gemahlen und in zwei Proben eingeteilte Die Probe 1 wurde 9 Stunden bei 0,1 bis 0,15 rnm Hg und die Probe 2 bei 0,49 mm Hg getrocknet,, Die getrocknete Probe 1 hatte eine Farbe von 48,5, die sehr hell und unerwünscht ist. Die Probe 2 hatte eine Farbe von 36,0, die heller als erwünscht, aber als Farbe eines Endprodukts noch annehmbar ist.

Beispiel 3

Das i"n Beispiel 2 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch betrug die Trockendauer 8 Stunden. Beim Versuch KrJ wurde der Druck der letzten Hälfte des Trockenzyklus absichtlich von 0,15 auf 0,49 mm Hg erhöht. Beim Versuch Nr.2 wurde der Druck während der letzten Hälfte des Trockenzyklus absichtlich von 0,49 auf 0,1 mm Hg gesenkt. Das Endprodukt beim Versuch Nr.1 hatte eine Farbe von 49,0, während das Produkt beim Versuch 2 eine Farbe von 38,0 hatte<,

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Diese Werte zeigen, daß die Farbverbesserung zum größten Teil im ersten Abschnitt des Trockenzyklus eintritt.

Beispiel 4

Gernäß Beispiel 1 hergestellter, langsam eingefrorener Extrakt wurde in 5 Proben eingeteilt und bei verschiedenen Drücken gefriergetrocknet. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:

Versuch	Kammerdruck,	mm Hg	Farbe des Produkts
Nr.
1	0,025		32,5
2	0,320		32,5
3	0,380		30,0
4	0,450		30,0
VJl	0,520		28,0

Die Werte in der obigen Tabelle zeigen deutlich, daß mit steigendem Kammerdruck der Farbwert des Produkts allmählich niedriger wird, d.h. die Produkte eine dunklere Farbe aufweisen.

Beispiel 5

Gefrorener und gemahlener Kaffee wurde auf die in Beispiel beschriebene Weise hergestellt und für Gefriertrocknungsversuche in 6 Proben eingeteilt. Die Dauer des Trockenprozesses betrug 7 Stunden. In der folgenden Tabelle sind die Druckbedingungen während des Trocknens und die Farbe de3 Endprodukts angegeben.

Versuch Nr.	Kammerdruck, mm Hg	Zeit beim Farbe hohen.Druck	des Produkts
		Während der
1	0,270	ersten 10 Min«	33,0
2	0,475	ersten Stunde	31,5
3	0,475	ersten 2 Std.	30,5
4	0,475	ersten 3 Std.	29,0
VJ!	O_v475	letzten 4 Std₀	33,0
6	0,475	gesamten Ver suchsdauer	30,0

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Die vorstehenden Werte zeigen deutlich, daß beim Versuch 5 (im Gegensatz zum Versuch 1), "bei dem der Druck nur während des letzten Teils des Trockenprozesses hochgehalten wurde, praktisch kein Nachdunkeln der Farbe erreicht wurde. Es ist ferner offensichtlich, daß die Partie allmählich dunkler wurde, wenn die Zeit unter hohem Druck während der ersten Hälfte des Trockenzykl.ua verlängert wurde. Es ist zu bemerken, daß im Gegensatz zu dem Nachdunkeln beim Versuch 3, bei dem der Druck nur 3 von 7 Stunden hoch gehalten wurde, durch Aufrechterhaltung des Drucks bei einem hohen Wert beim Versuch 6 während des gesamten Versuchs keine wesentliche Änderung erzielt wurde.

Beispiel 6

Es ist zu bemerken, daß bei allen vorstehenden Beispielen das nachgedunkelte Produkt eine höhere Dichte hatte als das bei niedrigem Druck getrocknete Produkt. Ein Versuch wurde durchgeführt, bei dem gefrorenes Granulat auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt wurde. Aus dem gemahlenen Material wurden 10$ des Produkts mit einer Teilchengröße, die ein Sieb einer Maschenweite von 0,42 mm passierte, durch Luftklassierung abgetrennt. Die Hauptmenge des Produkts (90$) wurde dann gefriergetrocknet, wobei während der ersten Hälfte des Trockenprozesses ein erhöhter Druck von etwa 0,4 mm Hg angewendet wurde» Ebenso wie im Falle von Beispiel 1 wurde eine dunklere Farbe erreicht. Außerdem wurde festgestellt, daß der Unterschied in der Dichte zwischen der Probe mit der vertieften Farbe und der nicht gesiebten, nicht gedunkelten Vergleichsprobe unwesentlich war.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von nachgedunkeltem gefriergetrocknetem Kaffee, indem der Kaffee-Extrakt gefroren, gemahlen und der Gefriertrocknung unter Sublimation des geforenen Wassers in einer Vakuumkammer unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck während der ersten 1 bis 5 Stunden des TrocknungsVorganges bei etwa 0,35 bis 0,65 mm Hg hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Druck von 0,4 bis 0,5 mm Hg arbeitet.

3· Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die entsprechende Höhe des Druckes während des ersten Viertels bis zur ersten Hälfte des Trocknungsvorganges einstellt bzw. aufrecht erhält.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis J,dadurch gekennzeichnet, daß man den gemahlenen gefrorenen Kaffee-Extrakt siebt, bevor man ihn trocknet, um die Teilchen zu entfernen, die ein Sieb einer Maschenweite von 0,42 mm passieren.

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