DE19524481A1

DE19524481A1 - Verfahren zur Entcoffeinierung von schwarzem Tee

Info

Publication number: DE19524481A1
Application number: DE19524481A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Chem Dr Gehrig; Josef Dipl Ing Schulmeyr
Original assignee: BARTH RAISER HOPFENEXTRAKTION
Current assignee: BARTH RAISER HOPFENEXTRAKTION
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2015-07-06
Also published as: DE19524481C2

Description

Wegen gesundheitlicher Bedenken gegen die physiologische Wirkung des Coffeins besteht schon lange ein Bedarf an entcoffeiniertem Kaffee bzw. Tee. Während entcoffeinierter Kaffee einen gleichmäßigen Marktanteil besitzt, steigt die Nachfrage nach entcoffeiniertem schwarzen Tee noch deutlich an.

Die Entcoffeinierung wird derart durchgeführt, daß das in den Kaffeebohnen bzw. Teeblättern ent haltene Coffein durch Anfeuchten mit Wasser aufgeschlossen und anschließend durch ein Lö sungsmittel ausgewaschen wird. Ein derartiges Lösungsmittel war z. B. Dichlormethan. Wegen gesundheitlicher Bedenken wird aus der Gruppe der organischen Lösungsmittel heute nur noch Ethylacetat verwendet. Die beschriebenen Lösungsmittel leiden auch unter dem Nachteil, zu wenig selektiv zu sein. Im Falle der Entcoffeinierung von Kaffee ist dieser Nachteil nicht so schwerwie gend, da die grünen Bohnen entcoffeiniert werden und die Röstung anschließend erfolgt. Dagegen werden dem zur Entcoffeinierung eingesetzten, an sich gebrauchsfertigen, schwarzen Tee wichtige Aroma- und Geschmacksstoffe entzogen.

Eine wesentliche Verbesserung wird durch die Verwendung verdichteter Gase als Lösungsmittel erzielt. Besonders Kohlendioxid zeigt wegen seiner höheren Selektivität für Coffein bevorzugte Eigenschaften. Auch sind keine gesundheitlich bedenklichen Rückstände zu erwarten.

Die Selektivität des Kohlendioxids schien den Anmeldern des ersten Patentes, welches die Entcoffeinierung von schwarzem Tee mit Kohlendioxid beschreibt, trotzdem noch nicht ausrei chend zu sein. In dieser Schrift (DE-PS 21 27 642) wird ein Verfahren vorgestellt, bei dem mit trockenem, in bezug auf Druck und Temperatur überkritischem Gas, vorzugsweise Kohlendioxid, dem Tee die Aromastoffe entzogen werden. Anschließend wird dem unterdessen angefeuchteten Tee mit ebenfalls überkritischem Kohlendioxid das Coffein entzogen. Die Abtrennung des Coffeins aus dem beladenen Kohlendioxid erfolgt durch Absenkung des Druckes und der Temperatur auf unterkritische Bedingungen, d. h. auf Drücke unterhalb von etwa 73 bar und auf Temperaturen un terhalb von 31°C. Schließlich wird dem getrockneten Tee das im ersten Schritt entzogene Aroma wieder aufimprägniert, indem man bei überkritischem Druck den Gasstrom mit dem zuvor abge schiedenen Aroma belädt und dieses durch Entmischung oder Verflüssigung des Gases im Tee freisetzt. Als besonderes Merkmal wird hervorgehoben, daß die geschmacks- und farbgebenden Inhaltsstoffe des Tees, also z. B. Gerbstoffe, Flavine und Rubigene, nicht mitextrahiert werden, d. h. im entcoffeinierten Tee verbleiben.

Für drei der fünf Schritte des Verfahrens (Aromaentzug, Befeuchtung, Entcoffeinierung, Trocknung, Aromaimprägnierung), nämlich für den ersten, dritten und fünften Schritt, werden kostspielige Hochdruckbehälter benötigt; zudem muß der Tee zwischendurch in andere Behälter gebracht werden. Wie Verkostungen zeigten, rechtfertigt der erzielte Qualitätsvorteil allerdings nicht den vergleichsweise hohen Aufwand.

Vorschläge für kostengünstigere, einstufige Verfahren, die ohne Aromaentzug und Rückimprä gnierung auskommen, finden sich deshalb ebenfalls in der Patentliteratur:

Aus der DE-PS 26 37 197 ist eine selektive Abtrennung des Coffeins aus dem beladenen Lö sungsmittel bekannt. Hierzu wird das mit Coffein und weiteren Begleitstoffen beladene überkriti sche Kohlendioxid nicht durch eine Druckabsenkung vom Coffein und den Begleitstoffen befreit, vielmehr strömt das beladene Kohlendioxid über einen sauren Ionenaustauscher, wo das Coffein selektiv adsorbiert wird. Eine weitere Verbesserung tritt ein, wenn flüssiges Kohlendioxid als Lö sungsmittel verwendet wird (DE-PS 34 13 869). Größten Wert auf Wirtschaftlichkeit wird bei zwei weiteren Verfahren gelegt, wo wieder mit überkritischem Kohlendioxid bei speziellen Bedin gungen von Druck und Temperatur extrahiert wird. Die Reinigung des beladenen Lösungsmittels erfolgt durch Adsorption der mittransportierten Inhaltsstoffe an Aktivkohle (DE-PS 33 39 181 und DE-PS 34 15 844).

Daß diese auf Wirtschaftlichkeit ausgerichteten Verfahren noch immer nicht vollkommen waren, zeigen Weiterentwicklungen, bei denen dem entcoffeinierten Tee wieder Aromastoffe zugeführt werden (DE-PS 36 40 333, DE-PS 36 40 967 und DE-OS 38 38 952).

Tatsächlich ist Kohlendioxid nicht im strengen Sinne selektiv für Coffein, sondern löst in erhebli cher Menge weitere Stoffe, u. a. eben auch Aroma- und Geschmacksstoffe oder deren Präkurso ren. Dieser Sachverhalt wird sehr genau in EP-A-331 852 beschrieben, wo die Entcoffeinierung von grünen Kaffeebohnen und die anschließende Reinigung des beladenen Kohlendioxids durch Auswaschen in einer Kolonne behandelt werden.

Nachdem nun Kohlendioxid kein wirklich selek tives Lösungsmittel für Coffein darstellt, muß wenigstens eine möglichst selektive Abtrennung des Coffeins aus dem beladenen Kohlendioxid erfolgen, sofern aufwendige mehrstufige Verfahren vermieden werden sollen.

Gegenstand der Erfindung ist das in Anspruch 1 angegebene Verfahren.

Es wurde gefunden, daß ein qualitativ hochwertiger, entcoffeinierter schwarzer Tee in einem ein stufigen Verfahren gewonnen werden kann, wenn die Abtrennung des Coffeins aus dem beladenen Kohlendioxid durch Absenkung des Druckes im Abscheider auf Drücke erfolgt, die über dem Wert des kritischen Druckes von etwa 73 bar, im allgemeinen im Bereich von 80 bis 150 bar und vor zugsweise bei 100 bis 120 bar liegen. Die entsprechenden Temperaturen liegen bei 35 bis 100°C, vorzugsweise bei 50 bis 70°C. Unter diesen Bedingungen wird das Coffein aus der in Kohlendi oxid gelösten Mischung aus Aroma- und Geschmacksstoffen selektiv abgetrennt. Das Lösungs mittel bleibt an Aroma- und Geschmacksstoffen gesättigt und nimmt deshalb bevorzugt Coffein aus dem durchströmten Tee auf.

Hochdruckverfahren und -anlagen zur Extraktion von Naturstoffen mit verdichteten Gasen als Lö sungsmittel sind vielfach beschrieben worden. Der zu entcoffeinierende, befeuchtete Tee wird di rekt oder in Einsatzbehältern in einen Hochdruckbehälter eingefüllt. Nachdem der Behälter mit dem Lösungsmittel gefüllt und der gewünschte Druck erreicht ist, wird vorzugsweise eine Verbin dung zum Lösungsmittelkreislauf hergestellt. Das Lösungsmittel durchströmt dann die Schüttung mehrmals hintereinander, vorzugsweise von unten nach oben, und belädt sich dabei mit Inhaltsstof fen. Anschließend wird das Coffein aus dem beladenen Lösungsmittel durch Druckabsenkung ab getrennt und sammelt sich in einem Trennbehälter. Von dort kann stetig oder periodisch eine kon zentrierte Aufschlämmung von Coffein in Wasser abgezogen werden. Der Kreislauf des Lö sungsmittels wird von einer Pumpe oder einem Kompressor aufrechterhalten. Zur Einstellung der gewünschten Temperaturen werden Wärmetauscher in den Kreis eingebaut.

Vorzugsweise werden mehrere Extraktionsbehälter in den Kreislauf geschaltet, damit auch beim Befüllen und Entleeren eines Behälters der Lösungsmittelkreislauf nicht unterbrochen werden muß. Der an sich bezüglich des Feststoffes satzweise erfolgende Betrieb wird dadurch quasikonti nuierlich. Die Extraktionsbehälter können in bekannter Weise parallel oder hintereinander durchfahren werden. Die Verschaltung erfolgt dann derart, daß jeweils ein Behälter zur Entleerung und Befüllung abgekoppelt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen näher erläutert.

Für die Versuche wurde ein ceylonesischer Tee (Fannings) mit einem Coffeingehalt von 3,36 Gew.-% in der Trockensubstanz und einem Wassergehalt von 6,7 Gew.-% verwendet. Zur Entcoffeinierung wurde der Tee auf etwa 20 Gew.-% befeuchtet, wobei der genaue Feuchtegehalt nicht kritisch ist. Er kann zwischen etwa 12 und 50 Gew.-% schwanken (DE-OS 38 17 736). Aus wirtschaftlichen Gründen wird man den Wassergehalt niedrig halten. Der Druck in den Anlagen wurde auf 250 bar und die Temperatur auf 60°C eingeregelt. Wie aus der DE-PS 36 40 333 be kannt, können die Extraktionsdrücke bei 150 bis 400 bar, vorzugsweise bei 250 bis 350 bar, lie gen. Die Trocknung des entcoffeinierten Tees erfolgte in einem Bandtrockner mit einer maxima len Warmlufttemperatur von 60°C auf einen Wassergehalt von 6 bis 8 Gew.-%.

Beispiel

50 kg lufttrockener Tee wurden, wie beschrieben, befeuchtet und in einen Extraktionsbehälter ein gefüllt. Die Entcoffeinierung wurde bei 250 bar und 60°C, die Abtrennung des Coffeins aus dem Kreislaufgas bei 110 bar und 60°C durchgeführt. Die Extraktion dauerte 10 Stunden. Der Restcoffeingehalt betrug 0,08 Gew.-%.

Vergleichsbeispiel

Die Versuchsanstellung war dieselbe, wie im obigen Beispiel beschrieben, jedoch wurde die Ab trennung des Coffeins bei 65 bar vorgenommen. Der Versuch dauerte ebenfalls 10 Stunden. Der Restcoffeingehalt betrug 0,07 Gew.-%.

Der Ausgangstee und die beiden Versuchstees wurden verkostet und folgendermaßen eingestuft:

Ausgangstee
1
Tee nach dem Beispiel	2
Tee nach dem Vergleichsbeispiel	4

Die Bewertungsskala erstreckte sich von 1 (gut) bis 6 (schlecht).

Claims

1. Verfahren zur Entcoffeinierung einer Schüttung aus befeuchtetem schwarzen Tee durch Ex traktion mit feuchtem Kohlendioxid als Lösungsmittel bei Drücken zwischen 150 und 400 bar und Temperaturen zwischen 50 und 80°C unter anschließender selektiver Abtrennung des Coffeins aus dem mit Coffein sowie Aroma- und Geschmacksstoffen beladenen Kohlendioxid vor dessen Rückführung zur Teeschüttung durch Druckabsenkung, dadurch gekennzeichnet, daß Druck und Temperatur bei der Coffeinabtrennung auf überkritische Werte eingestellt wer den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Coffeinabtrennung Drücke von 80 bis 150 bar und insbesondere von 100 bis 120 bar eingestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Coffeinabtrennung Temperatu ren von 35 bis 100°C und insbesondere von 50 bis 70°C eingestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Behälter mit Tee hinterein ander von CO₂ durchströmt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Behälter mit Tee parallel von CO₂ durchströmt werden.