DE2127642A1

DE2127642A1 - Verfahren zur herstellung von coffeinfreiem schwarzem tee mit vollem aromagehalt

Info

Publication number: DE2127642A1
Application number: DE19712127642
Authority: DE
Inventors: Peter Hubert; Otto Dr Rer Nat Vitzthum
Original assignee: Hag AG
Current assignee: Hag AG
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1973-01-04
Also published as: GB1333362A; CH570773A5; NL179334B; JPS5910775B1; BE784226A; IT1048925B; DE2127642B2; DE2127642C3; FR2140098A1; NL7207534A; FR2140098B1; NL179334C

Description

Es sind bisher mehrere Methoden zur Entcoffeinierung von Teebekannt geworden j die sich zum Teil mit der Herstellung von eoffeinfreien Tee-Blättern, zum anderen aber auch mit der Hersteilung von coffeinfreien, löslichen Tee-Extrakt-Pulvern befassen. Im Gegensatz zur Entcoffeinierung von Kaffee, die fast ausschliesslich an Rohbohnen erfolgt, muss die Entcoffeinierung von Tee in unseren Gebieten an einem getrockneten und fermentierten Produkt vorgenommen werden, das zudem im Hinblick auf das Aroma noch ausserordentlich empfindlich ist.

E^s ist bezeichnend, dass nur wenige Hersteller coffeinfreien Tee anbieten. Einer der Gründe ist in erster Linie das Aromaproblem, das mit keiner der bekannt gewordenen Methoden befriedigend zu lösen ißt.

So wurde z. B. dadurch entcoffeiniert (Schweizer Patent iGh ^cj'j>5), dass man einen wässrigen Tee-Extrakt herstellte, dienen mit einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel

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für Coffein mittels Perkolation von Coffein befreite und anschliessend den zuvor extrahierten Tee mit dem nun coffeinfreien, aufkonzentrierten Extrakt imprägnierte und anschliessend trockne?,e. Dabei v/urde der wässrige Tee-Extrakt sogar teilweise ammoniakalisch gemacht, um ein Ausfallen von Niederschlagen zu vermeiden.

In einem anderen Verfahren (deutsches Patent I96 835) werden dem Tee die Aromastoffe zunächst mit Petroläther entzogen, der Tee dann angefeuchtet, zur Spaltung der Coffein-Komplexsalz'e Ammoniak durchgeleitet und anschliessend mit Lösungsmitteln das Coffein extrahiert. Nach Trocknung des Tees itfurden dann die anfangs mit Petroläther entzogenen Aromastoffe dem Tee wieder zugesetzt.

In einem weiteren Verfahren (deutsche Offenlegungsschrift Nr. 1 807 308) wird ebenfalls ein wässriger Tee-Extrakt hergestellt, dem dann mit organischen Lösungsmitteln das Coffein entzogen wird. Da sich hierbei zwangsläufig auch Aromakomponenten mit lösen, werden diese aus den organischen Lösungsmitteln separat zurückgewonnen und anschliessend dem entcoffeinierten Tee-Extrakt wieder beigefügt. Es entsteht ein Instant-Tee.

All den bisher bekannt gewordenen Verfahren haften mehrere Nachteile an. Sei es, dass ζ. B. zur Spaltung der Coffein-Komplexsalze im Teeblatt auf lebensmittelrechtlich bedenkliche Weise mit u.a. Ammoniak oder Schwefeldioxid gearbeitet wird, oder sei es, dass die Aromastoffe aus einer Lösungismittelfraktion zurückgewonnen werden müssen, wobei es wegen der Natur der meist öligen Aromakomponenten im allgemeinen nicht möglich ist, Lösungsmittelreste gänzlich aus ihnen zu entfernen, oder, wo das erfolgt, dies wiederum mit einem erheblichen Verlust, insbesondere der leicht flüchtigen Aroma-bestandteile-, verbunden ist.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von eoffeinfreiem schwarzem Tee (Blätter), sowie von eoffeinfreiem Instant-Tee, bei dem sämtliche Nachteile der bisherigen Verfahren, wie Zusatz von gesundheitlich bedenklichen Stoffen oder mehr oder weniger grosse Aromaverluste oder -Verschiebungen, ausgeschlossen werden.

Die Erfindung nutzt die Beobachtung aus, dass ein in bezug auf Druck und Temperatur überkritisches und gesundheitlich unbedenkliches Gas ein Lösungsmedium sowohl für Aromastoffe des Tees als auch für Goffein ist, wobei letzteres den Tee-Blättern allerdings nur in Gegenwart von V/asser zu entziehen ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von coffeinfreiem schwarzem Tee mit vollem Aromagehalt durch Extraktion mit -einem Lösungsmittel, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man dem Biättertee

1. in einem Extraktionsschritt mit einem trockenen, in bezug auf Druck und Temperatur überkritischen, gesundheitlich unbedenklichen Gas die Aromastoffe schonend entzieht,

2. dem so behandelten Tee in einem Extraktionsschritt mit feuchtem, ebenfalls überkritischem, gesundheitlich unbedenklichen Gas selektiv das Coffein entzieht und nach Rücktrocknung des Tees

3. diesem das in der ersten Extraktion entzogene Aroma wieder aufimprägniert.

Es sei bemerkt j dass, besonders in bezug auf die Aromastoffe, auch eine Extraktion mit verflüssigten, d. h. unterkritischen Gasen möglich ist, jedoch ändert sich das Lösungsvermögen beim übergang in den überkritischen Zustand sprunghaft und ist in diesem erheblich grosser.

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Die Erfindung wird nachstehend arn als Extraktionsmittel besonders bevorzugten C0~ beschrieben. Sie lässt sich aber auch mit gleichem Erfolg in bezug auf Coffeinentzug und Aroma mit vorgereinigten anderen Gasen, wie NpO, SPg, CHF,, G¹ClP₃, CHF₂Cl, Äthan, Äthylen, CF₂=CH₂ oder C₃F₈ durchführen, die gesundheitlich unbedenklich sind und zu keinerlei chemischer Veränderung im Material führen.

Für CO₂ bedeutet "überkritisch" eine Temperatur oberhalb 31,6 ⁰C = t , .. _nn ,in praxi zwischen +40 und ca. +100 ⁰C, bevorzugt jedoch im Hinblick auf die thermische Belastung des Materials bei etwa +40 ⁰C. überkritisch in bezug auf den Druck bedeutet oberhalb 75,3 at = P , .. _nn , bei dem Aromaentzug in praxi oberhalb 100 at, bevorzugt üei 300 bis 400 at, bei der Enteoffeinierung ebenfalls oberhalb 100 at, bevorzugt bei 200 bis 250 at.

Die entsprechenden kritischen Daten der anderen Gase sind aus der Literatur bekannt.

Man verfährt in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche durch die beiliegende Skizze erläutert wird, derart, dass man schwarzem Blättertee in der ersten Phase das Aroma fast völlig mit trockenem, überkritischem CO₂ entzieht. Dieses wird dazu durch ein mit naturfeuchtem Tee beschicktes Druckrohr A geleitet und belädt sich dabei fast ausschliesslich mit Aromastoffen und etwas Wasser. Die Ventile 3i 4, 5, 6, 8 sind dabei geöffnet, alle anderen geschlossen. Der Gasstrom wird, dann im Behälter B auf unterkritische Bedingungen bezüglich des Drucks gebracht, während die Temperatur so hoch ist, wie im Extraktiönsbehälter, jedenfalls aber oberhalb t_{krit co} · Hierbei erfolgt eine Entmischung und Abscheidung der zuvor aufgenommenen Aromastoffe im Behälter B. Das CO₂ wird nun vor Eintritt in die Pumpe durch Wärmetauscher W4 verflüssigt und hinter der Pumpe durch Wl wieder auf überkritische Bedingungen gebracht.■Als Fördermittel kommt hier auch ein Kompressor in Betracht, wobei die

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Verflüssigung sich dann erübrigt. Zur Systementmischung und Abscheidung könnte eine Verflüssigung des COp auch bereits in Behälter B erfolgen, doch ist zu berücksichtigen, dass das Aroma zum Teil auch in flüssigem C0£ löslich ist, so dass hierbei gasförmiges COp oberhalb der flüssigen Phase im Behälter B abgezogen werden muss. Das Medium tritt in den Behälter A wieder als extraktfreies Lösungsmittel ein, wenn man von Spuren der sehr leicht flüchtigen Aromakomponenten absieht, die ständig im Kreislauf zirkulieren.

Auf diese Weise wird im Behälter B fast das gesamte Tee-Aroma angesammelt und der im -Rohr A befindliche Tee ist fast geruchlos.

Nach Beendigung der ersten Extraktionsphase, die 2 bis 10 Stunden dauert, wird der Gaskreislauf unterbrochen. Der Behälter C mit einer Wasserfüllung wird in den Kreislauf geschaltet, ebenso der Behälter D. Die Ventile i, 2, H, 5, 7j 9 sind dazu geöffnet * alle anderen geschlossen. Nunmehr wird der Kreislauf in Betrieb gesetzt, wobei das überkritische COp durch das Wasser strömt, einen Teil desselben mitnimmt und so den Tee befeuchtet. Hierbei belädt sich der Gasstrom ausserordentlich selektiv mit Coffein, das im Behälter D abgeschieden wird, indem man das COp auf unterkritische Drücke entspannt, die Temperatur des Gases jedoch überkritisch hältj wobei sie entweder so hoch sein kann, wie im Extraktionsbehälter selbst oder höher. Man vermeidet also eine Verflüssigung des COp im Behälter D. Bei dieser Verfahrensweise wurde gefunden, dass sich wohl Coffein, aber nur sehr wenig Wasser abscheidet, so dass die Wassermenge im Behälter C und im Material während der Versuchsdauer im wesentlichen konstant bleibt. Ein Nachdosieren ist daher nicht erforderlich.

Druckentspannung und/oder Temperaturerhöhung führen beide zur Systementmischung. Die sich daraus ergebenden Verfahrens-

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Varianten für die Aroma- und die Coffeinabtrennung sind im folgenden zusammenfassend aufgeführt.

Fall 1: P₂ ^Pw-₁ <^P1 Bevorzugte absolute Werte:

t = t > t ^Pl ⁼ ²⁰°-^⁰⁰ ^atü

1 - 2 krit. ^ ₌ J_10-60 o_c

P₉ = ca. 5 at unterhalb Ρ_ν_,·^ t₂ = mind. 5 C oberhalb t. .,_ bis 60 °C ■ '

Anwendung: Äroma+Coffein-Entzug

Fall. 2: P₂ _< P, ... < P^ Bevorzugte absolute Werte: ,. . _¥ P₁, t-, Po = S. Fall 1

£^ xVi J- Lr · JL

tp = ca. 5⁰C unterhalb

Anwendung: Aroma-Coffein-Entzug, Aroma-Imprägnierung

Fall 3: P₀ = R₁ > P_T i_f Bevorzugte absolute Werte: t > t - t · p_?j P₁, Jj₁ = s. Fall ι

t₂ = 80-150 ⁰C Anwendung: hauptsächlich Coffein-Entzug

Fall 4: P₂ < P_krit < P₁ Bevorzugte absolute V/er te:

P₁, P₂, t₁ = S. Fall 1 t₂ = s. Fall 3

Anwendung: hauptsächlich Coffein-Entzug

Die angegebenen vier Fälle sind gemäss der Skizze sowohl mittels Flüssiggaspumpe als auch mittels Kompressor realisierbar, wobei allerdings die Wärmetauscher ihre Funktionen ändern. Welche Möglichkeit gewählt wird, hängt von Verfahrens-

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technischen oder wirtschaftlichen Gegebenheiten ab. Wie sauber das Coffein anfällt, hängt weiter davon ab, wie gut zuvor das Aroma extrahiert wurde. Im allgemeinen fällt es als schwach gelbes Pulver mit ca. 95 bis 97 % Coffeingehalt an. Der Rest besteht aus vorher nicht völlig extrahiertem Aroma.

Ein besonderes Merkmal dieses Entcoffeinierungsverfahrens für Tee ist es, dass sämtliche anderen geschmacks- und farbgebenden Inhaltsstoffe des Tees₃ wie z. B. Gerbstoffe, Teeflavine und Teerubigene usw. nicht mitextrahiert werden, wie die Untersuchungen an Extrakt und bearbeitetem Tee zeigten.

Nach Ende der 2. Behandlungsphase wird der noch feuchte Tee einer üblichen vorsichtigen Vakuumtrocknung bis max. 50 ⁰C unterzogen. Dabei ändert sich die Farbe des Materials nicht. Nachdem etwa die Naturfeuchte wieder erreicht ist, werden die Behälter C und D geschlossen, B geöffnet. Die im Behälter B befindlichen Aromastoffe werden auf den Tee im Rohr A nun dadurch aufgebracht, dass man den Kreislauf umpolt. Die Ventile 3, 10, 11, 6, 12, 13, 14, 15 sind geöffnet, alle anderen geschlossen. D. h. man nimmt die Aromastoffe in überkritischem CO₂ auf und lässt den so beladenen Gasstrom nach Verflüssigung in W5 in den Behälter A eintreten. Dabei erfolgt wiederum Entmischung und der Tee wird mit den Aromastoffen imprägniert. Man arbeitet hier bevorzugt bei Temperaturen zwischen +10 und -10 ⁰C. Man sorgt nun dafür, dass das gasförmige und nahezu aromafreie, unterkritische COp oberhalb der den Tee enthaltenden flüssigen Phase abgezogen und in ViA wiederum verflüssigt wird. Die Pumpe fördert dann durch V/l, in dem das Gas auf überkritische Bedingungen gebracht wird, in den Behälter B hinein, wo wieder Aroma aufgenommen wird usf.

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Zum Schluss wird dann der im Rohr A befindliche Tee von COp durch langsames Abdampfen befreit. Anstelle der Flüssigkeitspumpe kann hier auch ein Kompressor eingesetzt werden, wobei sich dann die Verflüssigung erübrigt.

Es ergibt sich ein Tee, dessen Coffeingehalt unter 0,1 % in der Trockensubstanz liegt. Die Betriebsdauer der Enteoffeinierungsphase'liegt zwischen 2-10 Stunden. Er unterscheidet sich vom unbehandelten Tee im Extraktgehalt nur durch die Coffeindifferenz. Er unterscheidet sich ferner nbht in der Aufgussfarbe, im sonstigen Verhalten und vor allem nicht im Aroma.

Eine weitere Möglichkeit zur Anwendung des Verfahrens besteht in der Bereitstellung eines, wie oben besehrieben, entcoffeinierten Tees zur Herstellung von Instant-Tee. Zu diesem Zweck wird der entcoffeinierte Tee, natürlich ohne weitere Trocknung, in bekannter Weise wässrig extrahiert und ein Instant -Produkt durch Sprüh- oder Gefriertrocknung erzeugt, das auf die gleiche Weise mit dem zuvor entzogenen Aroma impräg;-niert wird, wie es vorstehend für die Teeblätter beschrieben ist. Das Verfahren kann auch so modifiziert werden, dass man zunächst eine Aromalösung in flüssigem C0_? herstellt_} diese dann auf das Instant-Pulver fliessen und das COp langsam abdampfen lässt. Es entsteht ein eoffeinfreier Instant-Tee mit max. 0,25 % Coffein, der das gleiche Aufgussverhalten zeigt, wie die handelsüblichen, coffeinhaltigen Instantprodukte und, abgesehen vom Coffeingehalt, auch die gleiche Zusammensetzung aufweist, jedoch gegenüber diesen ausserordentlich aromatisch ist.

Beispiele-

Die in den Beispielen angegebenen Bedingungen P^ , t,, beziehen sich auf Druck und Temperatur im Behälter A, Pp, t~ auf die im Behälter B bzw. D.

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1. 1 kg Java-Tee wird, wie oben beschrieben, in der 1. Extraktionsphase zunächst 3 Stunden bei P^ = 400 atü und t₁ = 45 ⁰C das Aroma entzogen. P₂ = 65 atü, t₂ = 45 ⁰C. Dann wurde in der 2. Phase Behälter C mit 1 1 Wasser zugeschaltet und das Coffein im Behälter D abgeschieden. Bedingungen: Dauer 5 Stunden, P₁ = 250 atü, P_P = 65 atü

t_± = +50 ⁰C, t₂ = +50 ⁰C

Nach Rücktrocknung des feuchten Tees bei +50 ⁰C im Vakuum auf die Naturfeuchte wurde dann die Aromaimprägnierung vorgenommen. · '

Bedingungen: Dauer 2 Stunden, P₁ = 45 atü, P₂ = 300 atü

t₁ = +10 ⁰C, t₂ = +40 ⁰C

Danach wurde das im Rohr A bzw. im Tee enthaltene flüssige CO₂ so abgeblasen, dass die Temperatur nicht unter -10 ⁰G fiel.

Ergebnis:

Es wurde ein Tee erhalten, der sich in Aroma, Farbe, Aufguss und Geschmack von unbehandeltem Material nicht unterschied.

Analysenergebnisse:

Bestimmungen	unbehandelter Tee	entcoffeinierter Tee
Feuchte, %	7,26	6,8
Petroläther- Lösliches, %	0,32	0,30
Asche, 600 ⁰C, %	5,15	5,17
wässriger Extrakt, %	38,25	35,50
Coffein^ %	2_Λ99	_O^QZ__
(Methode Levine)
Gerbstoffe, %	9,98	10,5
Teeflavin, 380 nm, %	0,3^Jl	0,30
¹¹ , 460 nm, %	0,27	0,22
Extrahierbare Teerubigene, %	8,90	8,26

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Das anfallende Coffein war ein gelbliches Pulver mit 5 % Wassergehalt und 92 % Coffeingehalt.

2. 10 kg Java-Tee wurden wie folgt bearbeitet:

1. Phase, Aroma-Entzug: Dauer 4 Stunden bei

P₁ = 400 atü; P₂ = 65 atü

t₁ = +45 °C; t₂ = +45 °C

2. Phase, Entcoffeinierung: Dauer 9 Stunden bei

P₁ = 240 atü; P₂ = 65 atü

t_± = +50 ⁰C; t₂ = +50 ⁰C

Danach wurde der Tee einer wässrigen Extraktion unterworfen, und die Extraktlösung in bekannter Weise zu Sprühextraktpulver verarbeitet. Dieses Material wurde in den Behälter A eingesetzt:

3. Phase, Aromaimprägnierung, Dauer 4 Stunden bei

P₁ = 45 atü; P₂ = 350 atü

t₁ = +10 ⁰C; t₂ = +45 ⁰C.

Ergebnis:

Es xfurde ein Tee-Extrakt-Pulver mit einem im Gegensatz zum bekannten Material natürlichen Tee-Aroma erhalten, das sich auch in allen anderen Werten nicht vom unbehandelten Produkt unterschied, mit Ausnahme des Coffeingehaltes, der bei dem gewonnenen Produkt 0,25 % betrug.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von coffeinfreiera schwarzem Tee mit vollem Aromagehalt durch Extraktion mit einem Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Blättertee

1. in einem Extraktionsschritt mit einem trockenen, in bezug auf Druck und Temperatur überkritischen, gesundheitlich unbedenklichen Gas die Aromastoffe schonena entziehe,

2. dem so behandelten Tee in einem Extraktionsschritt mit feuchtem, ebenfalls überkritischem, gesundheitlich unbedenklichen Gas selektiv das Coffein entzieht und nach Rücktrocknung des Tees

3. diesem das in der ersten Extraktion entzogene Aroma wieder aufimprägniert.

2. \ferfahren zur Herstellung eines voll löslichen Tee-Extrakt-Pulvers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man nach Durchführung der ersten beiden Extraktionsschritte den entcoffeinierten Tee in bekannter Weise wässrig extrahiert und einen Sprühextrakt-Tee herstellt, dem man dann das zuvor entzogene Aroma zusetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Aroma dem Tee mit überkritischem Gas entzieht und dieses durch Druckentspannung auf Werte unterhalb

P₁,^-+. bei Temperaturen oberhalb t, .. an anderer Stelle Kr ix» · Kr it ·

gesondert abscheidet.

k. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aroma-Abscheidung aus dem überkritischen Medium

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durch Druckentspannung auf Werte <£ P, .. und durch Tom peratursenkung auf <^t. .. erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Coffeinabscheidung aus dom überkritischen Medium ebenso durchführt wie die Aroina-Abseheidunp;.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch p;ekennseichnet, dass man die Aromaimprägnierung durch UmpolunR des zum Aroiaaentsufis gewählten Kreislaufs durchführt, indem man den überkritischen Gasstrom mit dem abgeschiedenen, reinen Aroma belädt, und dieses durch Entjru.seJump; und Verflüssigung des Gases im Tee oder Extraktpulver freisetzt,

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis G₃ dadurch gekennzeichnet, dass man als Extraktionsiaittel COp einsetzt.

δ. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als Extraktionsmittel N₀O₅ SF_r, CIIF-,, CClF-,, CHF₂Cl, CF₂=CH₂, Jithan, Äthylen oder C₇F₈ ggf. neben CO₂ einsetzt.

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