Brevet FR2034141A1 — publié le 19701211

La présente invention a pour objet un appareil de concentrztioF par congélation, d'une solution de café. On a trouvé que les extraits solides de café sont précipités à partir dsune solution aqueuse lorsque celle-ci est refroidie à des températures comprises entre - 6,6 et OoC et maintenue à ces températures pendant des périodes prolongées. Dans la concentration, par congélationF d'une solution de café contenant de 20 à 45 % d'extraits solides, la solution doit ttre refroidie, dans l'appareil''de concentration par congélation, à des températures comprises entre -.6,6 et 00C0 Ainsi, le temps de séjour d'une solution de café dans un cristallisoir dans l'appareil correspondant d!extraction des cristaux de glace et dans les canalisations ne doit pas être excessivement prolongé, Avec-n temps de séjour prolongé, les extraits solides de café sont précipités en grande quantité à partir de la solution.La formation de précipités dans l'opération de concentration de café par congélation doit titre réduite au minimum pour trois raisons lo) le précipité a tendance à être enlevé de l'appareil en mdme temps que des cristaux de glace, ce qui donne un produit final de saveur et d'arôme amoindris 22) la précipitation affecte le rendement-du-cristallisoir du fait que le précipité se dépose sur des surfaces de transfert calorifique 3Q) le précipité bouche les tamis de la centrifugeuse et des autres appareils de séparation des cristaux de glace. L'invention propose, pour éviter ces inconvénients et, en particulier, supprimer les problèmes posés par la précipitation, de réaliser un appareil de concentration par congélation dtextraits de café de façon telle que le temps de séjour susvisé se trouve inférieur à 2,5 heures. Par conséquent, la totalité du volume de l'appareil de concentration par congélation (canalisations, réservoirs, cristallisoirs, etc.) doit correspondre à une valeur inférieure à 2,5 fois le débit horaire à travers le système. Les canalisations et autres éléments peuvent titre réalisés, sur la base de la technologie connue, de manière à fournir un volume minimal et un temps de séjour court.Toutefois, dans le cas des cristallisoirs, d'autres facteurs doivent titre Pris en considération pour déterminer le temps de séjour optimal, du fait que la croissance des cristaux de glace est fonction de leur temps de séjour à l'intérieur des cris tallisoirs La chaleur de cristallisation doit être dissipée à travers les surfaces de transfert calorifique du cristallisoir. Ces surfaces définissent, bien entendu, la taille du cristallisoir, pour un gradient de température et un coefficient de transfert thermique donnés les tolérances de construction, les coefficients de transfert thermique,les gradients et les différences de température sont établis en fonction de leur effet sur la croissance des cristaux de glace. le seùl paramètre de construction connu qui affecte à la fois la croissance des cristaux de glace et la formation du précipité est le temps de séjour à l'intérieur du cristallisoir. Par conséquent, on doit déterminer un rappqrt entre la surface de transfert calorifique et le volume, pour un cristallisoir donné, qui soit propre à assurer une vitesse de croissance maximale des cristaux sans formation de précipité. On a trpuvé que ce paramètre de construction, pour un appareil de concentration dZextraits de café par congélation, devait titre compris entre 1/0,435 et 1/0,0304 (il s'agit du rapport, exprimé dans le système métrique, entre la surface de transfert calorifique et le volume de l'appareil).Pour pouvoir obtenir la valeur convenable de ce paramètre de construction, il faut utiliser uncristal- lisoir comportant une chemise et un passage central pour le réfri gérant, afin d'augmenter la surface de transfert calorifique pour un volume donné, On voit finalement que l'invention permet de réaliser un appareil de concentration, par congélation, de solutions de café, beau- coup plus efficace que les appareils de l'art antérieur. L'invention sera mieux comprise à l'aide-dXe la descraption ci apr-ès. Au dessin annexé la figure 1 est une coupe verticale longitudinale d'un cristallisoir conforme à l'invention dont la partie centrale a été enlevée et la figure 2 est une coupe verticale transversale suivant l'axe 2 - 2 de la figure 1. On a représenté au dessin un cristallisoir 10 comportant une coquille extérieure 12 et une coquille intérieure 14 comprise entre les plaques terminales 16 et 18. Un passage interne 20 destiné au réfrigérant pénètre dans la coquille intérieure 14, entre les plaques 16 et 18. La solution de café 24 est introduite par la canalisation 22 et une boue, composée d'une solution de café et de cristaux de glace, est retirée, par la canalisation 26, de la partie annu laire formée par le passage 20 et la coquille intérieure 14. le réfrigérant pénètre dans la coquille extérieure 12 et à une extrémité du passage 20, par les canalisations 28 et 30, tandis qu'il est retiré par les canalisations 32 et 34. Bien qu'on ne les ait pas figures, on peut placer des pales d'agitation, ou des dispositifs agitateurs analogues, entre le passage 20 et la coquille 14 pour empêcher la formation de cristaux sur ces surfaces de transfert calorifique. En outre, on peut utili ser plusieurs cristallisoirs montés en série, si on le désire. Cette construction particulière du dispositif de cristallisation permet de réduire le volume du cristallisoir correspondant à une quantité donnée de cristaux de glace produits. Toutefois, dans la réalisation d'un cristallisoir destiné à la concentration de café par congélation sans formation de précipité, il doit exister un certain rapport, compris dans des limites déterminées, entre le volume de l'appareil et la surface de transfert calorifique. Ceci peut être exprimé par l'équation de construction suivante Volume du système en m 2 = 0,0435 à 0,0304 Surface de transfert calorifique en m Bien que cette équation soit valable pour tous les systèmes de concentration de café par congélation sana formation de précipité, le cristallisoir représenté au dessin exigera un volume plus faible pour une quantité donnée de cristaux et réduira ainsi le colt total de l'appareillage. Bien qu'on ait représenté le mode d'exécution préféré de l'in- vention, il doit dtre bien compris qu'il n'est donné qutà titre illustratif et quton peut y apporter des modifications. REVEND ICÂT iONS 1 - Appareil de concentration de café par congélation, caracté- risé par un temps de séjour de la solution de café inférieur à 2 heures et demie et et par un cristallisoir dont les surfaces de trans- fert thermique qui servent à la formation de cristaux de glace sont, avec le volume total de l'appareil, dans un rapport compris entre 1/0,0435 et 1/0,0304 dans le système métrique. 2 - Appareil conforme à la revendication 1, dans lequel ledit cristallisoir est cylindrique et comporte une chemise extérieure et un passage central pour le réfrigérant de façon à accroStre la surface de transfert calorifique par rapport au volume total de l'appareil.