ISBN 9783843908016

978-3-8439-0801-6, Reihe Verfahrenstechnik

Katrin Burmester
Stoffliche Eigenschaften und Transportvorgänge bei der Trocknung von Rohkaffee und Kaffeeextrakt.

187 Seiten, Dissertation Technische Universität Hamburg-Harburg (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Trocknung von Naturstoffen in fester oder flüssig pastöser Form wurde an zwei Beispielen aus der Kaffee verarbeitenden Industrie, der Rohkaffeetrocknung und der Trocknung von Kaffeeextrakt, untersucht. Die theoretische und experimentelle Untersuchung des Wärme- und Stofftransportes basiert auf der Kenntnis aller relevanten Stoffdaten und deren Abhängigkeit von Feuchte und Temperatur.

Dichte, Volumen, Porosität, Wärmeleitfähigkeit und der effektiver Diffusionskoeffizient von Rohkaffee wurde in ihrer Abhängigkeit von Feuchte und Temperatur untersucht. Der Wärmeübergang an Kaffeebohnen wurde in Abhängigkeit der Anströmrichtung betrachtet und der Überströmung einer Kugel gegenübergestellt. Das Sorptionsverhalten von Kaffeebohnen wurde untersucht und durch eine GAB-Sorptionsisotherme beschrieben. Die Struktur der Kaffeebohnen konnte durch Porositätsmessungen und rasterelektronen-mikroskopische Aufnahmen aufgeklärt werden. Die Untersuchung des Trocknungsverhaltens anhand der Aufnahme von Trocknungskurven und der Wiedergabe dieser Verläufe durch ein physikalisch begründetes Modell ermöglichen das Verständnis der ablaufenden Prozesse und damit die Optimierung des Prozesses. Es ist im Rahmen der vorliegenden Arbeit gelungen, die relevanten Faktoren für die Trocknung von Rohkaffee aufzuklären und zu beschreiben.

Im Rahmen der Untersuchung der Trocknung von Kaffeeextrakt wurden die Eigenschaften des Flüssigkaffees und des Trocknungsproduktes Instantkaffee untersucht. Es wurden Dichte, Viskosität, Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, der effektive Diffusionskoeffizient und die Oberflächenspannung näher betrachtet. Die Trocknung des Extraktes innerhalb eines Vakuumbandtrockners wurde analysiert, wobei es durch die Messung der Produkttemperatur gelungen ist, dessen thermische Belastung im Prozess deutlich zu reduzieren. Die Beschreibung der Trocknung durch ein mathematisches Modell führt zu einem vertieften Verständnis der ablaufenden Prozesse und dient der Optimierung des Prozesses. Verschiedene Bandmaterialien wurden hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit, Oberflächenrauheit, Stärke und Oberflächenenergie untersucht. Die Wechselwirkung zwischen den Bandmaterialien und dem flüssigen Kaffeeextrakt wurde durch die Untersuchung der Benetzung abgebildet. Relevante Eigenschaften des Produktes (z.B. Dichte) wurden bestimmt. Mit dieser grundlegenden Untersuchung konnte das Potenzial des Vakuumbandtrocknungsverfahrens für die Herstellung von Instantkaffee aufgezeigt werden.