Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gefriertrocknen von Kaffee-Extrakt, welches gegenüber den bisher bekannten Verfahren energie- und zeitsparend ist. Die Erfindung betrifft ferner den so erhältlichen gefriergetrockneten Kaffee-Extrakt in Pellet- Form.

Gefriergetrockneter Kaffee-Extrakt zur Verwendung als "Instant- Kaffee" wird üblicherweise als Granulat hergestellt, indem man wässrigen Kaffee-Extrakt mit einem Trockenstoffgehalt von etwa 40 Gew./Vol.% bis zu einem Schaumgewicht von etwa 450 bis 750 g/1 aufschäumt, die Masse etwa 30 Minuten lang auf Gefrierbän¬ dern bis zu einer Schaumtemperatur von etwa -45°C abkühlt und das gefrorene Produkt bei -40 bis -50°C mahlt. Das so erhaltene Granulat wird bei tiefen Temperaturen gesiebt, um den Feinanteil mit Korngrößen von weniger als 0,5 mm und Partikel mit Korngrö¬ ßen über 3 mm zu eliminieren. Die Menge des Feinanteils, d.h. der Partikel mit Korngrößen unter 0,5 mm, macht üblicherweise 30 bis 35 Gew.% des eingefrorenen Gesamtproduktes aus. Nach dem Sieben weisen etwa 95% des Granulats Korngrößen im Bereich von 0,5 und 3 mm auf, häufig ist jedoch noch immer bis zu 5% Feinan¬ teil mit Korngrößen von 0,5 mm oder weniger vorhanden. Der An-

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teil der Partikel zwischen 0,5 mm und 1 mm beträgt etwa 10 bis 20% des gesiebten Produktes. Dieses Granulat wird üblicherweise in Schalen gefüllt und bei Betriebsdrücken zwischen 0,3 und 0,4 mbar (Capacitron- erte, entsprechend Thermotron-Werten von etwa 0,4 bis 0,6 mbar) gefriergetrocknet. Das gefriergetrocknete Endprodukt weist gewöhnlich eine Dichte von etwa 230 bis 260 g/1 auf.

Die herkömmlichen Verfahren zum Herstellen von gefriergetrock¬ netem Kaffee-Extrakt haben jedoch wesentliche Nachteile.

► Wie oben erläutert, entstehen 30 bis 35% des Granulats als Feinanteil, der durch Sieben eliminiert, zurückgeführt und wieder verarbeitet werden muß.

► Das Verfahren ist kostenintensiv, da der Energieaufwand des Mahlens bei tiefen Temperaturen zwischen etwa -40 und -50°C sowie die Kosten für die Sieb- und Mahlstrecke wesentlich zu den Gesamtherstellungskosten beitragen.

»• Mit Rücksicht auf den immer noch vorhandenen Feinanteil und die unterschiedliche Granulatgröße wird das Produkt bei niedrigen Drücken (etwa 0,3 bis 0,4 mbar) getrocknet. Die niedrigen Trocknungs-Drücke führen jedoch zu verhältnismäßig langen Trocknungszeiten und relativ tiefen Eistemperaturen, wobei Betriebsdrücke von 0,3 bis 0,4 mbar Temperaturen des Produktes an der Sublimationsfront von -27,0 bis -25,5°C entsprechen (diese Eistemperaturεn lassen sich ohne Thermo¬ elemente mit Hilfe der barometrischen Temperaturmessung (BTM) sehr genau ermitteln, siehe z.B. H.M. Willemer, PDA Symposion, Tokio, November 14 - 16, 1994, Seite 296). Auch in dieser Verfahrensstufe ist die Herstellung von gefrierge¬ trocknetem Kaffee-Granulat gemäß Stand der Technik außeror¬ dentlich kosten- und energie-intensiv.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Her-

Stellung von gefriergetrocknetem Kaffee-Extrakt zu finden, mit Hilfe dessen die oben zitierten Nachteile vermieden werden können, welches jedoch ein Produkt liefert, das höchsten Qua¬ litätsanforderungen entspricht.

Die Aufgabe wurde durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst, bei dem man

a) Kaffee-Extrakt mit einem Trockenstoffgehalt von 35 bis 45 Gew./Vol% bis zu einem Schaumgewicht von 450 bis 750 g/1, vorzugsweise 500 bis 700 g/1, aufschäumt,

b) den aufgeschäumten Kaffee-Extrakt zur Bildung von Pellets auf ein gekühltes Band tropft und die Pellets auf dem Band auf Temperaturen unterhalb -30°C einfriert, und

c) die eingefrorenen Pellets bei Drücken trocknet, welche um den Faktor 2 bis 4 oberhalb derjenigen Drücke liegt, die üblicherweise zum Gefriertrocknen von gemahlenem Kaffee- Granulat angewendet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die Schaumtemperatur am Ende des Aufschäu vorganges vorzugsweise -2 bis -4°C.

Der Aufschäum-Vorgang kann nach Standardverfahren erfolgen; vorzugsweise wird als Gas Stickstoff oder Kohlendioxid verwen¬ det.

Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen sich in Stufe b) . Dort können die auf das gekühlte Band getropf¬ ten Pellets innerhalb von 2 bis 3 Minuten auf Temperaturen zwischen -30 und -40°C eingefroren werden. Gegenüber herkömmli¬ chen Verfahren wird somit in dieser Stufe ein Zeitgewinn um etwa einen Faktor 10 erzielt. Da das Produkt nicht zerkleinert (ge¬ mahlen) werden muß, und daher keine Reibungswärme erzeugt wird, ist es ausreichend, die Pellets bei -30 bis -40°C einzufrieren.

Auch in dieser Stufe wird somit Energie eingespart.

Vorzugsweise werden in Stufe b) Tropfen einer solchen Größe auf das gekühlte Band gegeben, daß nach dem Gefrieren Pellets mit einem Durchmesser von 4 bis 7 mm, vorzugsweise etwa 6 mm und einer Höhe von 2,5 bis 3,5 mm, vorzugsweise 3 mm erhalten wer¬ den. Gegebenenfalls können die Pellets in gefrorenem Zustand gesiebt werden, um "Fehlgrößen" zu eliminieren.

Die anschließende Gefriertrocknung der gefrorenen Pellets er¬ folgt bei Drücken, welche um den Faktor 2 bis 4 oberhalb derje¬ nigen Drücke liegt, die üblicherweise zum Gefriertrocknen von gemahlenem Kaffee-Granulat angewendet werden. Wie oben erläu¬ tert, liegen diese Drücke gewöhnlich zwischen 0,3 und 0,4 mbar (ausgedrückt als Capacitron-Werte) . Demgegenüber werden erfin¬ dungsgemäß Drücke zwischen 0,8 und 1,5 mbar, vorzugsweise 0,9 bis 1,3 mbar, angewendet. Rechnet man aus diesen Betriebsdrücken auf die Eistemperatur im Pellet um (siehe oben), so ergeben sich Eistemperaturen zwischen -19 und -16°C. Es kann somit auch in dieser Stufe Energie eingespart werden. Ferner verbessert der höhere Betriebsdruck die Wärmezufuhr von der Heizplatte zum Produkt auf das 1,6-Fache (vgl. Ehlers, H., "Bestimmung der optimalen Trocknungsbedingungen für die Gefriertrocknung von Gütern durch Messung der Wärme- und Strömungsleitwerte" , 5. Gefriertrocknungstagung, Leibold AG, Köln 1962).

Zusätzlich nimmt bei Drücken zwischen 0,8 und 1,5 mbar das zu transportierende Dampf olumen auf etwa 1/4 ab, was bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit die vierfache Wasserdampfmenge pro Zeit- und Flächeneinheit bedeutet. Das erfindungsgemäße Verfah¬ ren führt alsc auch zu einer meßbaren Erhöhung der Trocknungs¬ leistung bei gleichzeitig geringerem Energiebedarf.

Die Drücke zwischen 0,8 und 1,5 mbar können während der gesamten Trocknungszeit oder während einer Phase von 10-50% der Trock¬ nungszeit, also etwa für 0,5 bis 2,0 Stunden, zum Einsatz kommen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die hohen Drücke 0,5 bis 1,5 mbar nur während der ersten 0,5 bis 1,5 Stunden nach Beginn der Trocknung angewendet. Dieser Zeitraum reicht aus, um die oberste Schicht der Pellets zu trocknen und ihnen eine verhältnismäßig stabile, bräunliche Hülle zu geben. Während der verbleibenden Trocknungszeit können niedrigere Drük- ke, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 0,4 mbar zur Anwendung kommen. Diese Ausführungsform führt zu dem weiteren Vorteil, daß das Schüttgewicht bei verkürzter Anwendung des hohen Druckes weniger stark erhöht wird als bei Anwendung der erhöhten Drücke während der gesamten Trocknungszeit.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Trocknung in Stufe c) durchgeführt, bis die Pellets eine Dichte von 150 bis 300 g/1 erreicht haben.

Erfindungsgemäß hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß die Umkehr des bei der Gefriertrocknung von Kaffee-Extrakt anerkann¬ ten Prinzips der Kombination langsamer Einfrierzeiten mit niedrigen Trocknungsdrücken zu außerordentlich erfolgreichen Ergebnissen führt, wenn man den Kaffee-Extrakt in Pelletform einfriert. Kaffee-Extrakt in Pelletform kann in einem Zehntel der üblichen Zeit, nämlich in 2 bis 3 Minuten, eingefroren und bei 2- bis 4-fach höheren Drücken getrocknet werden als dies mit Granulat möglich ist, und es wird überraschenderweise ein Pro¬ dukt mit attraktivem Äußeren erhalten.

Das Produkt gewinnt an Lagerstabilität, da der Luftsauerstoff geringere Angriffsmöglichkeiten hat. Zudem erhält die Oberfläche ein Aussehen, welches an frische geröstete Kaffeebohnen erin¬ nert. Sofern die Gefriertrocknung vollständig bei Drücken un¬ terhalb von ca. 0,8 mbar durchgeführt wird, geht u.a. dieser Farbeffekt ganz oder teilweise verloren, d.h. die Pellets erhal¬ ten ein helles bzw. scheckiges Aussehen.

Vorzugsweise weisen die nach erfindungsgemäßen Verfahren herge-

stellten Kaffee-Pellets Abmessungen auf, die bezüglich ihres Durchmessers zwischen 4 und 7 mm, vorzugweise 6 mm und bezüglich ihrer Höhe zwischen 2,5 und 3,5 mm, vorzugsweise 3 mm liegen. Soll ein gefriergetrocknetes Kaffeeprodukt mit Pellets von im wesentlichen gleicher Größe hergestellt werden, so lassen sich gefrorene Pellets mit Größen, die durch BetriebsSchwankungen deutlich von der Sollgröße abweichen, ohne weiteres durch Sieben entfernen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend anhand eines Vergleiches mit der herkömmlichen Herstellung von gefriergetrocknetem Kaffee-Extrakt in Granulatform verglichen, wobei jeweils drei verschiedene Kaffeesorten verwendet wurden, die sich hinsichtlich ihrer Qualität voneinander unterschieden. Die Kaffeesorte A wies die niedrigste und die Kaffeesorte C die höchste Aroma-Qualität auf.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Die Tabellen zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wesentliche Einsparung von Zeit und Energie bei gleichzei¬ tig verbessertem Aussehen des Produktes möglich ist.