SE450075B - Forfarande for framstellning av mikroporos, strukturerad frystorkad kaffeprodukt - Google Patents

Description

, mängder och blandas med eller sättas till icke aromatiserade 450 075 frigöra de aromatiska ämnena under upprepade användningsbetingel- ser, såsom öppning och tillslutning av en behållare vari par- tiklarna är förpackade, är tidigare kända.

De aromatiserade lösliga kaffepartiklarna kan tillsättas i små lösliga fasta kaffebeståndsdelar för att ge en löslig kaffe- produkt med en önskvärd kaffearom såsom aromen av nyrostat U c och malet kaffe.

De porösa lösliga kaffepartiklarna med en medeldiameter av mindre än 200 mikron kännetecknas såsom varande mikroporösa, dvs. de har en mikroporös struktur vari den mest sannolika- radien av porerna är 150 Å eller mindre och porvolymen per gram torra lösliga fasta kaffebeståndsdelar är från 3 till 30 mikro- liter per gram. Dessa mikroporösa strukturerade lösliga kaffe- partiklar framställes genom omedelbar frysning av ett vatten- extrakt eller en lösning av fasta kaffebeståndsdelar, såsom sprayning av extraktlösningen i en kryogen vätska och efter- följande frystorkning av de frysta partiklarna, sfärerna eller granulerna. Även om de metoder, som beskrives i de ovannämnda patentansök- ningarna, kan ge mikroporöst strukturerat lösligt kaffe, skulle det vara fördelaktigt att förhindra hanteringsförluster i frystorkningsutrustningen, vilka förluster kan uppkomma när storleken av de individuella frysta partiklarna, granulerna eller sfärerna framställda genom frysning av en spray inte optimeras. Det skulle vidare vara en fördel att åstadkomma en än mera kontrollerad frystorkningsmetod eller ett frystorknings- förfarande, så att frystorkningshastigheten och sålunda iskristall- storleken bättre kunde kontrolleras.

Man har nu upptäckt att en mikroporös strukturerad frystorkad ä kaffeprodukt kan erhållas genom: (a) för-kylning av en metallplatta i ett vätskekylmedium som hållas vid en temperatur av -19s°c till -73°c; 450 075 - 3 (b)' snabb.nedsänkning av plattan i ett vattenextrakt eller en lösning av fasta.kaffebeståndsdelar, varvid ett tunt skikt av extraktet vidhäftar till och fryses på plattan; (c) åternedsänkning av plattan, på vilken det-frysta kaffe- extraktet vidhäftar, i en kylvätska; (d) avlägsnande av extraktet från plattan och tillvaratagande av det frysta extraktet i form av flingor; (e) malning av flingorna för framställning av partiklar; och (f) frystorkning av de frysta extraktpartiklarna.

De erhållna frystorkade lösliga kaffepartiklarna, som eventuellt åter kan malas, har befunnits ha en mikroporös struktur som gör dem lämpade att upptaga, kvarhålla och frigöra aromatiska flyk- tiga föreningar. Även om föreliggande uppfinning inte skall begränsas genom någon särskilt teoretisk förklaring, förefaller det som om större delen av, om inte all frysutrustning använder bälten, trummor etc. som fryser från ena sidan, vilket ger komplikationen att stora mäng- der ånga utvecklas vid användning av ett kylmedium såsom exempel- vis flytande kväve, koldioxid, fluorerade kolväten och liknande.

Denna ånga hindrar normalt värmeöverföringen och ökar sålunda frystiden. Förfarandet enligt föreliggande uppfinning fryser extraktfilmen från båda sidorna av plattan och kringgâr i första steget under nedsänkningen av den kalla plattan i lös- ningen problemet med ångutveckling. Vid åternedsänkningssteget utvecklas ånga, men den direkta nedsänkningskontakten med kyl- mediet och den kvarvarande ringa mängden ofryst material ger snabb frysning.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller sålunda en enkel, kommersiellt användbar metod för kontrollerad frysning för fram- ställning av diskreta mikroporösa strukturerade partiklar. 4so'o7s Genom frysning av kaffeextrakt på extremt snabbt sätt (inom l-l0 sekunder) kan en specifik mikroporös struktur bildas, vilken även kan ytterligare kontrolleras genom modifikationer avseende tid, kylmedel, plattmaterial eller -tjocklek, eštrakt- koncentration och liknande.

Denna struktur ger efter frystorkning en mikroporös torr pro- dukt, som har förmågan att "fixera" olika aromämnen. Det frysta materialet har även befunnits vara överraskande lätt att frys- torka jämfört med andra mera sakta frysande extrakt på grund av den kontrollerade frysningsmetoden och kontrollen av partikel- storlek.

Utgångsextraktet kan vara en vattenlösning av lösliga fasta kaffebeståndsdelar med 10-60 % lösliga fasta beståndsdelar bildade enligt någon eller en kombination av olika metoder inne- fattande perkoleringsextraktion av rostat och malet kaffe, upp- lösning av tidigare torkade lösliga fasta kaffebeståndsdelar i vatten, återvinning av lösliga kaffekomponenter från avfalls- kaffeströmmar såsom pressvätskor och liknande. Indunstning kan även användas för att åstadkomma den önskade koncentrationen med någon av de ovannämnda produkterna.

I allmänhet hålles extraktets temperatur mellan ungefär 2°C och 3000 innan plattan nedsänkes i frysanordningen.

Vilket som helst flytande kylmedium kan användas vid sin kok- punkt, förutsatt att den normala kokpunkten ligger inom intervallet -l95oC till -7300 och att kaffe är relativt olösligt däri. Företrädesvis användes flytande kväve.

I för-kylningssteget nedsänkes plattan, som kan vara räfflad, korrugerad eller ribbad och tillverkad av stål, rostfritt stål, aluminium, silver eller andra metaller med hög ledningsförmâga, och har en tjocklek av 3-12 mm, i kylvätskan under en tids- period av 10 sekunder till 2 minuter, Plattan avlägsnas från kylvätskan och införes inom l-10 sekunder i extraktet. Efter nedsänkning av plattan i kaffelösningen under l-l0 sekunder 450 075 avlägsnas plattan från kaffelösningen och âternedsänkes i kyl- 'vätskan inom 2-l0 sekunder. Plattan hålles i kylvätskan med kaffelösning på plattan under 10 sekunder till 5 minuter. Ett skikt av det frysta extraktet med en tjocklek av 0,25-5 mm~ bildas på plattan,_vilken vanligtvis nedsänkes till ett djup av 2,5-ao cm. ' Atmosfären i kontakt med plattan och kaffet kan vara omgivnings- luft, en inert gas eller luft vars relativa fuktighet kontrol- leras. Sedan extraktet frysts efter åternedsänkningen tillvara- tages, males och frystorkas de frysta extraktflingorna, i all- mänhet med en storlek av 2,5 x 0,5 cm, i konventionella frys- torkningsanordningar.

Frystorkningsbetingelserna måste emellertid noggrant kontrolle- ras för att säkerställa att ringa eller ingen smältning av is- kristallerna sker under dehydratiseringen av de frysta kaffe- extraktpartiklarna.

Vid analys har den mikroporösa strukturerade produkten befun- nits ha mikroporer med en medelradie av 10-100 Å och en ytarea av l-25 m2/g.

De flyktiga aromatiska föreningarna som förbindes med kaffe, antingen naturliga eller syntetiska, vilka skall upptagas av den mikroporösa strukturerade produkten, kan härledas från många källor som är välkända för fackmannen. Beroende på kon- taktmetoden som skall användas kan föreningarna finnas när- varande som en gaskomponent, ett flytande kondensat eller en kondenserad frost.

Sätten att bringa de mikroporösa partiklarna i kontakt med de flyktiga aromatiska föreningarna för att upptaga arom i par- tiklarna kan även vara många och olika. Högt tryck och/eller låga partikeltemperaturer kan användas för att maximera mängden arom som upptages eller förkorta den tidsperiod, som erfordras- för att åstadkomma en önskvärd aromatiseringsnivå. 450 075 Den mikroporösa strukturerade lösliga kaffeprodukten som fram- ställes med förfarandet enligt uppfinningen har förmåga att upptaga 80-90 viktprocent flyktiga kaffearomatiska föreningar.

Detta är i allmänhet mer än vad som erfordras, och beroende på hur de aromatiserade lösliga fasta kaffebeståndsdelarna användes kommer de aromatiserade partiklarna att innehålla flyktiga aromatiska föreningar i en mängd av från 0,05 till 20 mg per gram fasta beståndsdelar, 0,2-0,5 viktprocent.

Exempel.

En 33 %ig vattenhaltig kaffelösning bildas genom att man upp- löser lösliga fasta kaffebeståndsdelar i vatten. Detta extrakt placeras i en försluten tank där det hålles vid 15-ZOOC.

Flytande kväve införes i en försluten kyltank där det hålles vid sin normala kokpunkt -l950C.

En metallfrysplatta framställd av rostfritt stål nedsänkes i kylvätsketanken tills den är helt kyld under ungefär 30 sekunder.

Plattan lyftes därefter upp och nedsänkes i kaffelösningen i kaffelösningstanken. Medan den är nedsänkt i det flytande extraktet under l-2 sekunder bildas en film av kaffefrost på plattans yta. Nedsänkningstiden bestämmer mängden lösning, som vidhäftar på plattan. I allmänhet är tjockleken från 0,25 till 2 mm, i detta fall l,2 mm. Plattan tages därefter upp och ut ur kaffelösningen och föres tillbaka i kylvätskan. Under detta förfarande fryses snabbt en liten mängd extrakt som inte är fryst (på ytan av det på plattan vidhäftande skiktet) genom åternedsänkning i kylmediet. Pâ samma~gång (nedsänkt i kyl- mediet) sker ojämn kontraktion av det frysta skiktet, varigenom produkten lossnar från plattan, där den samlas i en korg i kyl- vätsketanken. Någon omrörning eller skrapning kan erfordras för att helt lösgöra produkten. Plattan, som nu är fri från kaffe- extrakt, hålles i kylmediet tills den är klar för en ny cykel.

I Den frysta produkten avlägsnas från korgen, males i en kylmal- ningsanordning såsom en "Fitz Mill" till en partikelstorlek av minst 0,5 mm och placeras därefter på kylda frystorkningsbriokor. 450 Û75 Brickorna placeras i en frystorkare och underkastas vakuum .under l0_3 mmflg och en plattemperatur av -400 till -SOOC under 18 timmar. Frystorkarens vakuum brytas med torr koldioxid. och de torra partiklarna med en fukthalt under ungefär l,5 % avlägsnas från frystorkaren och hålles utom kontakt med fukt samt males i en kyld malningsanordning, såsom en "Fitz mill" till en partikelstorlek av 210 mikron. De torra partiklarna befanns ha en mikroporös struktur med porer med en medelradie av 35-45 Å och en ytarea av 5-8 m2/g.

De torra partiklarna kyldes därefter i torr is under torr atmos- fär och blandades med kaffemalningsgasfrost i ett viktförhål- lande av 9 delar huvudsakligen fuktfri frost per 1,2 delar partiklar. De kylda partiklarna med en fukthalt under 2 vikt- procent förpackades därefter i glasburkar med obelaqda, agglomererade spraytorkade fasta kaffebeståndsdelar iren mängd av 0,75 viktprocent av de spraytorkade fasta beståndsdelarna.

De erhållna burkarna lagrades vid 2l0C under åtta veckor: När de först öppnades och under en sju_dagars standardkonsumtions- cykel befanns de ha en angenäm huvudutrymmesarom, som bedömdes vara åtminstone lika bra som huvudutrymmesaromen hos burkar med på ett jämförbart sätt lagrat, aromatiserat, agglomererat och spraytorkat kaffe där kaffet belagts med malningsgasberikad kaffe- olja. ' Den mikroporösa strukturerade lösliga kaffeprodukten framställd med förfarandet enligt uppfinningen användes som upptagningsmedium för flyktiga aromatiska föreningar.

Genom förfarandet erhålles ett enkelt, kommersiellt användbart sätt för snabb frysning och kontroll av frystider och minskade hanteringsförluster vid frystorkning av de frysta partiklarna.

Claims (6)

«__-_-.._._....i_. _ _.. _. ___... ._ 450 075 . PATENTKRAV

1. l. Förfarande för framställning av en mikroporös, struktu- rerad frystorkad kaffeprodukt innefattande: (a) för~kylning av en metallplatta i ett vätskekylmedium som hålles vid en temperatur av -1950 till -73OC; (b) snabb nedsänkning av plattan i en vattenextraktlös- ning av fasta kaffebeståndsdelar, varvid ett tunt skikt av extraktet vidhäftar till och fryses på plattan; (c) åternedsänkning av plattan, på vilken det frysta kaffeextraktet vidhäftar i nämnda kylvätska; (d) avlägsnande av det frysta-extraktet från plattan och tillvaratagande av det frysta extraktet i form av flingor; (e) malning av flingorna för framställning av partiklar; och " I (f) 'frystorkning av de frysta extraktpartiklarna.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att den mikroporösa, strukturerade frystorkade kaffepro- dukten har mikroporer med en medelradie av 10-100 Å och att pro~ dukten har en ytarea av l-25 m2/g.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att tiden för: för-kylning i (a) är 10 sekunder till 2 minuter; nedsänkning i (b) är l~l0 sekunder; och åternedsänk- ning i (c) är 10 sekunder till 5 minuter.

4. Förfarande enligt patentkravet 3, k ä n n e t.e cuk n a t därav, att det tunna skiktet i (b) har en tjocklek av 0,25-5 mm.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att vattenextraktet i (b) hålles vid en temperatur av 2-30°C före frysning.

6. Förfarande enligt patentkravet 5, k ä n n e t e'c k n a t därav, att vattenextraktets fastsubstanshalt i (b) är från 10 till 60 viktprocent. General Foods Corporation