Betreten Sie den Vortex

Als führender Anbieter von Anlagen bieten moderne Prozessanlagen einen Blick in die Zukunft der Herstellung von Kaffeekapseln.

Als die Kaffeekapseltechnologie zum ersten Mal in den Vereinigten Staaten eingeführt wurde, konnten nur wenige ahnen, welchen beeindruckenden Einfluss diese kleinen Pads schließlich auf die Kaffeeindustrie haben würden.

Dan Ephraim, Präsident von Modern Process Equipment (MPE), erinnert sich daran, wie einer seiner Kunden die Technologie vor über 15 Jahren zum ersten Mal patentieren ließ. Da Kaffeepads (auch als Softpads oder Pads bekannt) – der Vorgänger der Kapsel – in den Vereinigten Staaten nie ganz durchgestartet sind, scheint das kommerzielle Potenzial in einem Markt, der nicht an Single-Serves gewöhnt ist, begrenzt zu sein.

„Damals war der Unterschied zwischen Kapsel- und Pod-Technologie noch nicht so offensichtlich“, sagt Ephraim. „Beides waren Single-Serve-Systeme, die über einen Kamm geschoren wurden.“

Eineinhalb Jahrzehnte später haben sich die Unternehmen, die das Potenzial der Kapseltechnologie erkannten, für ihre Weitsicht ausgezahlt. Der US-Marktführer Green Mountain Coffee Roasters führte 90 Prozent seines Nettoumsatzes von 3,9 Milliarden US-Dollar auf Keurig-Brühsysteme, Zubehör und einzelne K-Cup-Packungen zurück. Der europäische Marktführer Nespresso ist heute in mehr als 60 Ländern auf der ganzen Welt präsent und wird täglich von 180.000 Kunden besucht.

Scott Will von MPE sagt, dass der Schlüssel zum Erfolg von Kapseln gegenüber Pods die Fähigkeit war, Qualität in der Tasse zu liefern. „Vor einem Jahrzehnt war es nicht außergewöhnlich, wenn man einen Kaffee mit einer Kapsel kochen wollte“, sagt Will. „Ich erinnere mich an das erste Mal, als ich Kona-Kaffee in einer Kapsel probiert habe, und es war so erstaunlich – die Aromen kamen wirklich durch. Die Fähigkeit der Kapsel, diese Qualität zu liefern, hatte definitiv etwas mit ihrem Erfolg in Nordamerika zu tun.“

Ephraim weist auf die Einschränkungen der Kapseln hin, da sich die Papierfilter auf die Qualität des gebrühten Kaffees auswirken. „Mit dem Pod läuft auf beiden Seiten Wasser durch den Filter. Dadurch schmeckt der Kaffee anders“, sagt er. „Die Kapsel ist wie das Aufbrühen einer frischen Kanne Kaffee. Sie können die Elemente rund um die Brühkammer steuern. Wenn man all diese Herausforderungen technisch ausbügeln kann, dann kann man eine gute Tasse Kaffee zubereiten.“

Wie bei jedem Erfolg über Nacht hat es laut Ephraim eine Weile gedauert, bis sich diese Technologie „von selbst durchgesetzt“ hat, bevor sie sich in den USA durchsetzte. Es ist dieses Qualitätsfundament, das nun als Basis für die zukünftige Entwicklung von Kaffeekapseln in den USA und auf der ganzen Welt dient. Als Pionier bei der Entwicklung der Ausrüstung für die ersten Kaffeekapseln ist MPE gut aufgestellt, um technologisch führend zu sein.

Als MPE zum ersten Mal an MPE herantrat, um bei der Produktion von Kaffeekapseln in den USA zu helfen, war die Perfektionierung des Mahlgrads ein zentraler Schwerpunkt der technologischen Entwicklung. Ephraim erklärt, dass der leistungsbasierte Mahlgrad für Kaffeekapseln recht technisch ist. Ähnlich wie bei den Parametern, die Baristas bei einer Espressomaschine verwenden, müssen die Gleichmäßigkeit und die Partikelgröße des Mahlgrads sehr genau sein, um eine hochwertige Tasse herzustellen.

Aus Sicht der Fertigung ist der Grind noch wichtiger, um sicherzustellen, dass der Fabrikbetrieb mit maximaler Kapazität läuft. „Wir haben gesehen, wie Fabriken ihre Kapazität von 200 Einheiten pro Minute auf 800 erhöht haben“, sagt Ephraim. „Bei diesen Raten ist es entscheidend, jede Kapsel genau mit einer bestimmten Menge Kaffee zu füllen.“ Um diesem Bedarf gerecht zu werden, hat MPE seine Zerkleinerer mit Normalisierungs- und Verdichtungselementen ausgestattet. Die Verdichtungselemente standardisieren die Kaffeemenge in jeder Kapsel und erhöhen gleichzeitig die Dichte, um sicherzustellen, dass der Kaffee in die Pads passt.

Die Fähigkeit, diese beiden Elemente zu kontrollieren, ist von größter Bedeutung, wenn man bedenkt, dass der verwendete Kaffee niemals ein konstanter Faktor sein wird. Von unterschiedlichen Herkünften bis hin zu Röstmethoden variieren die physikalischen Eigenschaften von Kaffee ständig. Die Entwicklungen von MPE konzentrierten sich darauf, wie diese Faktoren kontrolliert und gleichzeitig die Produktionskapazität einer Anlage erhöht werden können.

Dabei hat MPE den MPE Vortex Super Homogenisator entwickelt. Der Vortex kann die Dichte auf das Doppelte des bisher erreichbaren Bereichs erhöhen. Die bahnbrechende Konfiguration optimiert die Verdichtergeschwindigkeiten für bestimmte Kaffees und Dichtegrade und ermöglicht eine präzise Dichteregelung sowohl von Kaffees mit hoher als auch von niedriger Dichte auf einer einzigen Maschine. „Das war ein revolutionäres Design“, sagt Ephraim. „Die Möglichkeit, eine genaue Menge Kaffee in eine Kapsel zu füllen, und zwar praktisch jede Menge, ohne dass das Gewicht und der Produktüberlauf steigen.“

Wichtig in der Qualitätsgleichung ist, dass der Vortex mit weniger als der Hälfte des Temperaturanstiegs des Kaffees im Prozess arbeitet. Da die Aromen beim Erhitzen des Kaffees freigesetzt werden, erklärt Will, dass die Minimierung des Temperaturanstiegs ein Hauptaugenmerk bei der Entwicklung des Vortex war. Die Anlage verfügt über eine Wasserkühlung aller Elemente der Mühle – von den Walzen bis zum Normalisierer – alles über ein SPS-gesteuertes System.

„Als Teil des ursprünglichen Designs haben wir uns angesehen, den Kaffee immer kälter zu halten“, sagt er. „Wir sehen, dass weniger dieser flüchtigen Aromen zwischen dem Mahlen und dem Verpacken verloren gehen. Wir können die Temperatur halten und sie während des Verdichtungsprozesses kühl halten.“

Unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit arbeitet der Vortex mit der Hälfte des Energieverbrauchs vergleichbarer Vorgängerprodukte. Ein Teil der Inspiration für den Vortex kam von der Arbeit von MPE in Europa, wo Espressokapseln auf der anderen Seite des Atlantiks beliebter sind. „Wir arbeiteten mit einigen der größten Kapselhersteller der damaligen Zeit zusammen, die sich an uns wandten, weil wir in der Lage waren, eine höhere Dichte zu produzieren“, sagt Will. „Es hat uns wirklich die Augen geöffnet für das, was in Europa passiert.“

Da die Espressokapseln eine viel kleinere Kapselgröße haben als in den USA üblich, hat sich die Expertise von MPE bei der Erhöhung der Dichte als nützlich erwiesen. Da die Menge an Kaffee, die nicht in einer kleinen Kapselgröße enthalten sein kann, begrenzt ist, besteht die einzige Möglichkeit, die Brühstärke zu erhöhen, darin, die Dichte des Kaffees zu erhöhen. Die Vortex-Technologie von MPE ermöglicht es den Kunden, diese Dichte zu erhöhen, ohne die Partikelgröße des Mahlguts zu verändern.

Hier sehen Will und Ephraim die Zukunft der Kaffeekapseln, wo ein Unternehmen mit Vortex-Technologie in der Lage sein wird, seine Produkte von der Konkurrenz abzuheben.