CN86103112A - 去除茶叶中咖啡因的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种去除茶叶中所含咖啡因的工艺；去除过程是：在高压釜中，用255—350巴和50—80℃的潮湿二氧化碳提取含水量按重量计为15—50％的茶叶中所含的咖啡因，随后利用吸收剂将咖啡因从二氧化碳中分离，并回收已被萃取过的茶叶上方的不含咖啡因的二氧化碳，其中将按重量计占茶叶干重5—40％数量的吸收剂分散于待提取的物质中。

Description

本发明是关于借助于超临界气体，特别是二氧化碳去除茶叶所含咖啡因的一种方法。

已有多种从茶叶中去除咖啡因的方法。例如：可用有机溶剂从茶叶中萃取咖啡因。这种方法的缺点在于其选择性甚低，即：在去除咖啡因的同时，茶叶中所含的一些重要香料亦被除去。此外，要完全清除所加之溶剂是很困难的，而且从技术上几乎也是不可能达到的。

因此，人们一直试图用超临界气体作为提取剂以代替有机溶剂。例如：在第2127642号“联邦德国专利说明书”中，描述了一种去除茶叶中咖啡因的二步工艺方法。在该方法中，先用干燥的超临界二氧化碳除去茶叶中的芳香物质，继而用潮湿的超临界二氧化碳提取咖啡因，将茶叶再次干燥后，把在第一个提取步骤中分离出的香料重新掺入茶叶中。

这种工艺的一个极大缺点在于其操作的二步法，这从技术上讲是很麻烦的，而且需要高的投资和操作费用。而且，通过减压和降温来分离咖啡因从经济角度来考虑也是有问题的，因为在随后为了使二氧化碳再次达到超临界范围，必须耗费大量能量。

因此，为了解决这个问题，据第2637197号“联邦德国专利说明书”所述，已经进行了借助于各种离子交换剂从处于超临界范围的二氧化碳中除去咖啡因的尝试。然而，采用这种方法亦无法避免分二步的提取过程。

利用第3415844号“联邦德国专利说明书”所述的方法，首次使一步去除茶叶中的咖啡因变为可能。一次去除效果是这样达到的：在260-350巴压力及温度最高不超过70℃的条件下，用潮湿二氧化碳对含水量按重量计为15-50%的茶叶进行萃取，再在同样的压力范围内用活性炭从含有咖啡因的二氧化碳中除去咖啡因，然后回收萃取了的茶叶上方的不含咖啡因的二氧化碳，并将茶叶与二氧化碳相分离，再把茶叶干燥。

这种方法的唯一缺点是提取时间较长，二氧化碳的用量较大。

因此，本发明的一个目的是要改进第3415844号“联邦德国专利说明书”中所述的去咖啡因工艺，从而提供一种没有其缺点的工艺方法。

因而，按照本发明，给出了这样一种去除茶叶中咖啡因的工艺方法：在一个压力为255-350巴，温度为50-80℃的高压釜中，用潮湿的二氧化碳对含水量按重量计为15-50%的茶叶进行萃取，随后利用一种吸收剂从二氧化碳中分离咖啡因，再回收被萃取过的茶叶上方的不含咖啡因的二氧化碳，这里所用的吸收剂，特别是活性炭，是以按重量（相对于茶叶的干重）计为5-40%的量分散于待提取的材料中。

我们意外地发现;利用本发明的工艺，对于一定的去除咖啡因程度而言，萃取时间可以大大缩短，或使投入的二氧化碳量显著降低。

而且，就味道及芳香味而言，用这种方法生产的茶叶和在空间上分开进行咖啡因提取和用一种吸收剂分离咖啡因而生产的茶叶在实际上毫无差别。

按照本发明，吸收剂以按重量（指茶叶干重）计为5-40%的量分散于待提取的物料中。

在使用按重量计少于5%的吸收剂的情况下，吸收剂对咖啡因的吸收是不充分的，结果是萃取后的茶叶中具有不希望的较高咖啡因终含量。使用按重量计大于40%的吸收剂则是不经济的，因为采用按重量计超过40%的吸收剂并不能达到更高程度的吸收作用。另一方面，过量的吸收剂只起装填物作用，从而在提取用的高压釜中不必要地占据了空间。

最好使用活性炭作为吸收剂，但其他吸收剂，如离子交换剂、硅藻土、沸石、活性粘土（active    clays）亦可使用。

通过多种不同技术途径可以使吸收剂均匀分散于待萃取的物料中。

最简单的可行方法是在将茶装进高压釜中之前将其与吸收剂均匀混合，可使用常用的技术设备来到这个目的。

此外，亦可分层填充高压釜，即将茶和吸收剂交替地置于高压釜内。

在上述两种作法的情况下，都证明，使二氧化碳流在其离开高压釜前再通过一纯吸收剂层是有利的，这是为了从气流中除去任何可能存在的咖啡因。

显然，在使用这种类型的方法时，提取之后，必须再将吸收剂从去咖啡因后的茶叶中分离出去。为此，可使用通常的分离方法，如：旋风分离、气流筛选、筛分选和电过滤。为能经由这些方法而获得最佳分离效果，吸收剂的颗粒大小与所用茶叶的颗粒大小之间最好有明显差别。通常吸收剂具有较大的粒径。另一方面，随着粒径度的增大，比表面积就下降，这会给吸收作用带来不好的影响。因此，较理想的平均颗粒度范围是0.1-10毫米。

为了简化随后的将茶叶与吸收剂相分离的过程，在本发明的范围内，亦可用对二氧化碳流无阻碍作用，另一方面又能防止吸收剂漏到萃取区的材料来覆盖住吸收剂。比如：可将吸收剂填入借助于适宜大的筛眼或开口使二氧化碳流能通过的容器内。这些容器既可以固定地装在高压釜内并能用适当装置在提取之前将其填满或在提取之后将其排空，又可以在高压釜装满茶叶的情况下均匀地分布于填充物料中。

按照另一种具体作法，可用纺织材料来包装吸收剂。可将吸收剂装进包、麻袋或管子中并均匀分布于待萃取的物料内或分层置放于其中。

唯一重要的是织物孔眼要大到足以使二氧化碳气体毫无阻碍地进出，但又要小于吸收剂的粒径，以防止其漏出。

另外一种作法是使用多孔性无机载体材料来包封吸收剂，如：多孔粘土或多孔石墨，这些物质被公认为能使气体与活性炭接触但不能使茶叶与吸收剂如活性炭接触。

本发明的工艺方法仅能以超临界气体轴向通过高压釜的方式使用，也能以超临界气流径向通过高压釜的方式使用。唯一须遵守的一点是可以充填吸收剂的那些容器必须在装填物料中被置于最佳位置。使用本发明工艺去除茶叶中所含咖啡因时，提取1-4小时就足够了。

采用本发明的工艺时，二氧化碳用量可大幅度下降。从茶叶中每去除一克咖啡因最好使用0.1-3公斤二氧化碳。

利用本发明的提取工艺，能使去除咖啡因的方法变得经济得多。由于萃取时间较短（1-4小时），二氧化碳用量较小，产量可以大幅度提高。此外，由于咖啡因的去除及吸收可在同一个设备中进行，所需的设备费用很小，因此，这项工艺特别适合于大规模使用。

为了说明本发明，我们给出下列实施例：

实施例1：

将四公斤市售的咖啡因含量为2.9%的红茶混合物与按重量计为10%的活性炭（粒径1-3mm）相混合，加入按重量计为40%的水将其湿化。将该混合物装入圆柱形的萃取高压釜内，随后在260巴、63℃下用潮湿的超临界二氧化碳萃取2小时（二氧化碳气体流量为200公斤/小时），用气流分筛将茶叶从二氧化碳中分离后，将茶叶干燥。茶叶中咖啡因含量为0.48%，相当于83.5%的咖啡因已被除去。

实施例2：

将8公斤同样的茶叶混合物与按重量计为25%的同样粒度的活性炭相混合，加入按重量计为40%的水使之湿化。提取过程和实施例1类似，但二氧化碳通过量为该例的一半，提取时间为1小时。分离混合物并将茶叶干燥后，可测得茶叶中咖啡因含量为0.21%（提取程度为92.8%）。增加活性炭的比例，去咖啡因时间减半，同时可以获得更好的效果，二氧化碳的比消耗（按茶叶重量计）被降到八分之一。

Claims (15)

1、去除茶叶中咖啡因的工艺方法，该方法是在一个高压釜中，用255-350巴压力及50-80℃温度的潮湿二氧化碳对含水量按重量计为15-50%的茶叶进行萃取，随后借助于吸收剂从二氧化碳中分离出咖啡因，並回收被萃取过茶叶上方的不含咖啡因的二氧化碳，其中该吸收剂是以按茶叶重计为5-40%的量分布在待萃取的物料中的。

2、根据权利要求1的工艺方法，其中所使用的吸收剂是活性炭。

3、根据权利要求1或2的工艺方法，其中，吸收剂在装入高压釜前，与茶叶均匀地混合。

4、根据权利要求1或2所述工艺方法，其中高压釜是用茶叶和吸收剂交替地分层装填的。

5、根据任一前述权利要求的工艺方法，其中，二氧化碳流在离开高压釜前要通过一个纯吸收剂层。

6、根据任一前述权利要求的工艺方法，其中所使用的吸收剂的粒径为0.1-10毫米。

7、根据任一前述权利要求的工艺方法，其中，在萃取之后，吸收剂是通过旋风分离、气流筛选、筛分选或电过滤从茶叶中分离出来的。

8、根据任一前述权利要求的工艺方法，其中吸收剂用透气性材料包封。

9、根据权利要求8的工艺方法，其中使用了填入纺织物做成的包、麻袋或管子中的吸收剂。

10、根据权利要求8的工艺方法，其中吸收剂是被包在多孔性粘土或多孔性石墨中。

11、根据前述任一权利要求的工艺方法，其中超临界气体以轴向或径向通过高压釜。

12、根据前述任一权利要求的工艺方法，其中，萃取时间为1-4小时。

13、根据任一前述权利要求的工艺方法，其中，从茶叶中每除去1克咖啡因使用0.1-3公斤二氧化碳。

14、根据权利要求1所规定的，本质上和说明书中所描述并举例说明的一样的去除茶叶中所含咖啡因的工艺方法。

15、根据权利要求1-13中任一项所述的工艺方法所生产的去除了咖啡因的茶叶。