DE2600492A1

DE2600492A1 - Verfahren zur entcoffeinisierung

Info

Publication number: DE2600492A1
Application number: DE19762600492
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Margolis; Dean Frederick Rushmore; Liu Richard Tien-Szu
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1975-01-08
Filing date: 1976-01-08
Publication date: 1976-07-15
Also published as: FR2297004B1; FR2297004A1; AU8788375A; DE2600492C2; US4031251A; CH597768A5; GB1523639A; CA1069376A; ZA757953B; JPS5191368A; IL48714A0; JPS605249B2; MX4442E; IL48714A; ES444103A1; SU615839A3

Description

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SOGISTE DES PRODUITS FESTLE S.A. Vevey/Schwei ζ

Verfahren zur Enteoffeinisierung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entcoffeinisierung von pflanzlichen Materialien.

Seit langer Zeit besteht ein Bedarf an entcoffeinxsierten Getränken, wie z.B. Kaffee und Tee. Bei den früheren Enteoff einisierungstechniken wurden jedoch hauptsächlich organische Lösungsmittel, wie z.B. Trichloroäthylen oder Chloroform, rerwend-et, um entweder das pflanzliche Material oder einen wäßrigen Extrakt des pflanzlichen Materials zu behandeln, X"7orauf sich eine Abtrennung des mit Goffein beladenen organischen Lösungsmittels und eine v/eitere Behandlung zur Herstellung des Getränks anschloß.

Diese auf Lösungsmitteln basierenden Enteoffeinisierungs-

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techniken besitzen einige offensichtliche Nachteile. Organische Lösungsmittel und ihre nachbehandlung, so daß sie wiederverwendet werden können, bringen beträchtliche betriebstechnische Belastungen mit sich. Die Lösungsmittel sind oftmals giftig und erfordern deshalb eine sorgfältige Abtrennung vom fertigen Getränkeprodukt. Diese Lösungsmittel sind außerdem oftmals sehr flüchtig, x-;eshalb eine sorgfältige Wartung der Anlage wie auch eine ausgedehnte Ventilation erforderlich sind, um die Sicherheit des Arbeitspersonals zu gewährleisten. Außerdem lösen verschiedene organische Lösungsmittel eine Anzahl von Getränkebestandteilen in unerwünschter Weise auf. Es kann deshalb sein, daß die erhaltenen Lösungen weiter behandelt werden müssen, um erwünschte lösliche Stoffe zu isolieren und wieder mit dem Getränkeprodukt zu vereinigen.

Wegen dieser und anderer Probleme, die bei der Verwendung von organischen Lösungsmitteln zur Entcoffeinisierung angetroffen wurden, ist es verständlich, daß eine Vielzahl von komplizierten 'Techniken entwickelt wurde, um diese Nachteile zu verringern. Beispielsweise sind in der US-PS 2 I5I 582 Versuche beschrieben, die Verwendung von organischen Lösungsmitteln zu vermeiden. Gemäß dieser PS werden verschiedene Kohlenstoffadsorbenzien für die Entcoffeinisierung eines Kaffee-Extrakts verwendet. Wegen der hohen Affinität des Kohlenstoffs gegenüber Goffeinbestandtexlen ist jedoch die nachfolgende Regenerierung des Kohlenstoffs unpraktisch. Demgemäß haben sich diese Techniken für eine Kommerzialisierung als zu teuer erwiesen, weshalb sie aufgegeben wurden.

Gemäß der US-PS 3 108 876 können Ionenaustauschharze für die Entcoffeinisierung eines Kaffeekonzentrats verwendet werden. Wie in dieser PS angegeben ist, entfernen die Ionenaustauschharze auch andere wichtige Bestandteile neben Coffein, und außerdem verringern sie drastisch den pH des Konzentrats. Deshalb wird die Behandlung des entcoffeinisierten Konzen-

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trats mit Neutralisationsmitteln als nötig angesehen, um den pH des Konzentrats auf einen normalen Wert zu heben und um seinen Mineralgehalt wieder zu erhöhen.

Die obigen PSen exemplifizieren den Stand der Technik bezüglich der Enteoffeinisierung von pflanzlichen Materialien, wie z.B. Tee und Kaffee, ohne Lösungsmittel. Zwar wurden beträchtliche Anstrengungen auf diese alternativen Verfahren gerichtet, jedoch, basiert die großtechnische Enteoffeinisierung nach wie vor auf der Extraktion von Coffein durch Lösungsmittel.

Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein Verfahren für die Enteoffeinisierung von wäßrigen Extrakten pflanzlicher Materialien, welches dadurch ausgeführt wird, daß man

a) den Extrakt mit einem hydrophoben Polymerharz mit einem Dipolmoment von weniger als ungefähr 2,0 Debye in Berührung bringt, wodurch Goffein und andere lösliche Bestandteile durch das Harz adsorbiert werden;

b) das Harz und den entcoffeinisierten Extrakt trennt;

c) das Harz mit dem daran haftenden Coffein und den daran haftenden anderen löslichen Bestandteile mit Wasser auslaugt, um Coffein zu entfernen;

d) das eoffeinfreie Harz mit einer Waschlösung eluiert, die Wasser und organisches Lösungsmittel enthält, um die anderen löslichen Bestandteile zu entfernen;

e) das Lösungsmittel vom Harz durch Spülen mit Wasser entfernt ; und

f) das gewaschene Harz mit einem wäßrigen Extrakt eines pflanzlichen Materials in Berührung bringt, um Coffein wieder zu adsorbieren.

Die -beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Harza sind hinsichtlich ihrer Adsorptionsfähigkeit sehr spezifisch und

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entfernen keine größeren Mengen der meisten natürlich vorkommenden pflanzlichen Komponenten. Jedoch ist Goffein nicht die einzige lösliche Verbindung, die durch die verwendeten Harze adsorbiert und entfernt wird. Ein unerwarteter und nützlicher Vorteil der Erfindung liegt in der Feststellung, daß gleichzeitig mit der Entfernung des Coffeins andere Bestandteile adsorbiert v/erden. Diese Bestandteile, die später von den Harzen abgetrennt v/erden, können dann ggf. zum Getränk zurückgeführt werden. Ihre Rückführung kann jedoch selektiv gestaltet werden, wodurch eine einzigartige Flexibilität in der Anpassung des Geschmacks des Getränkeprodukts an die verschiedenen Geschmacksrichtungen ermöglicht wird.

Chlorogensäure (oder Chlorogenate) ist die wichtigste dieser zusätzlichen Komponenten. Dieser Bestandteil, v/elcher beispielsweise in Kaffee im allgemeinen in Mengen bis zu ungefähr 12 Gew.-%, bezogen auf die Feststoffe, anwesend ist, stellt die in der größten Menge vorhandene einzige nichtflüchtige Säurekomponente dar. Gemäß dem vorliegenden Verfahren kann die Gesamtkonzentration an Chlorogensäure oder Chlorogenat im Kaffee-Extrakt um einen Betrag bis zu ungefähr 80 %, üblicherweise von 25 bis 50 %, durch gleichzeitige Adsorption mit dem Coffein reduziert werden. 'Eine ähnliche Verringerung kann in anderen Extrakten von pflanzlichen Materialien, wie z.B. Tee, erreicht werden. Diese Verringerung der Gesamtmenge ist insofern von Wichtigkeit, als sie eine Entfernung einer natürlich vorkommenden Getränkesäure bedeutet, die bisher nur durch eine spezielle Behandlung möglich war. So kann also durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Getränk mit einer beträchtlich verringerten Acidität und mit einem weichen Geschmack, der bisher in der Technik lange gesucht, wurde, erhalten werden.

Polymere Harze, die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, weisen - im Gegensatz zu Ionenaustauschharzen im wesentlichen keine ionischenoder ionisierbaren Substitu-

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enten auf, weshalb sie nur beschränkte Polaritäten besitzen. Diese Eigenschaft ist wichtig, da solche hydrophobe Harze d.h. neutrale und nicht-polare Harze - eine anziehende Stelle für die zu adsorbierenden Moleküle, wie z.B. Coffein und Chlorogensäure, darstellen. Besonders erwünschte intrapolymere Adsorptionsstellen sind solche j die durch funktioneile Gruppen und/oder ausgedehnte pi-Elektronenkonfigurationen wie z.B. Phenyl- und ähnliche benzolartige Radikale - hervorgerufen werden, welche eine niedrige Polarität aufweisen. Demgemäß sollten die verwendeten Harze ein Dipolmoment von weniger als ungefähr 2,0, vorzugsweise weniger als ungefähr 0,5» Debye aufweisen.

Es wurde zusätzlich festgestellt, daß die physikalischen Eigenschaften der Harze wichtig sind. Diese Harze sollten fest sein und unter den Bedingungen der Entcoffeinisierung und der nachfolgenden Regenerierung unlöslich bleiben. Es ist auch erwünscht, daß sie hart sind, d.h., daß sie sich nicht deformieren - woraus eine Änderung der Oberfläche, der Porosität usw. entstehen könnte - und ihre Adsorptionseigenschaften nicht ändern.

So besitzen die Harze üblicherweise eine Teilchengröße im Bereich von ungefähr 840 bis ungefähr 250 ti, um einen innigen Kontakt zwischen den gelösten Bestandteilen des pflanzlichen Materials und dem Harz selbst sicherzustellen. Außerdem sollten die Harze eine ausreichende Oberfläche aufweisen, damit eine wirksame Entcoffeinisierung ermöglicht wird. Demgemäß haben die Harze vorzugsweise eine Oberfläche im Bereich von ungefähr 100 bis ungefähr 1000 und vorzugsweise

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zwischen 300 und 800 m /g.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Harze sollten weiterhin vorzugsweise ein gesamtes Porositätsvolumen von ungefähr 40 bis 60 % aufweisen. Diese Porosität sollte darüber hinaus weitgehend in Poren mit einem durchschnittli-

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chen Durchmesser zwischen ungefähr 50 und 300 A und vorzugs-

weise zwischen ungefähr 90 und 300 A vorliegen, da der Geschmack etwas aus dem Gleichgewicht geraten kann, wenn Harze mit niedrigeren Porendurchmessern verwendet v/erden.

Schließlich werden die Harze vorzugsweise für das erfindungsgemäße Verfahren in einem "benetzten oder hydratisieren Zustand verwendet. Bei den polareren Harzen - d.h. solchen, die sich 2,0 Debye nähern - kann diese Forderung leicht dadurch erfüllt werden, daß man das Harz mit einer Wasserquelle in Berührung bringt, bei der es sich um den zu entcoffeinisierenden wäßrigen Extrakt des pflanzlichen Materials handeln kann. Weniger polare Harze - d.h. solche mit ungefähr 0,5 Debye oder weniger - werden jedoch nicht so leicht hydratisiert. Demgemäß können diese Harze zunächst in einem in Wasser löslichen Lösungsmittel, wie z.B. Aceton, lthanol oder Methanol, eingeweicht werden, worauf das lösungsmittel durch Wasser verdrängt wird. Dadurch itfird das Harz in einen Zustand versetzt, mit dem gute Resultate während des Gebrauchs erzielt veräen können.

Da es erwünscht ist, daß die Harze während des Enteoffeinisierungs- und Regenerierungsprozesses der vorliegenden Erfindung in hydratisierter Form gehalten werden, sollten sie nicht unnötig der Luft oder Lösungsmitteln ausgesetzt werden, die das Hydratationswasser entfernen. Sollten die Harze jedoch trocken v/erden, können sie für den Gebrauch wieder benetzt werden, beispielsweise so, wie es oben beschrieben wurde.

Besondere Harze, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden können, sind die Acrylesterharze mit der Bezeichnung XÄ.D-7 und 3L4D-8, welche unter dem Warenzeichen "Amberlite" von der Rohm und Haas Company, Philadelphia, Pennsylvania, vertrieben werden. Ebenso brauchbar und bevorzugt sind die Polystyrol/Divinylbenzol-"Amberlite"-Harze

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XAD-2 und XAD-4-, die von der gleichen Quelle bezogen werden können.

Ein jedes der obigen Harze ist näher in einer Reihe von
technischen Publikationen der Rohm und Haas Company identifiziert und beschrieben, und zwar insbesondere in:

"Summary Bulletin Amberlite Polymeric Adsorbents" mit der Bezeichnung IE-I72 und mit dem Datum"July,1971. Diese Broschüre enthält Beschreibungen jedes der Harze XAD-2, XAD-4, XAD-7 und XAD-8.

"Amberlite XAD-2" mit der Bezeichnung IE-89-65 und mit der Bemerkung "Revised July, 1971".

"Preliminary" Technical Notes Amberlite XAD-4-" mit der Bezeichnung IE-69-159 und mit der Bemerkung "Revised July,
I97I".

"Preliminary Technical Notes Amberlite XAD-7" mit der Be-

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zeichnung IE-204 und mit dem Datum May, 1972.

"Decolorization of Kraft Pulp Bleaching Effluents Using
Amberlite XAD-8 Polymeric Adsorbent" mit der Bezeichnung
IE-75 und mit dem Datum*April, 1972."

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Extrakt (üblicherweise ein wäßriger Extrakt) eines pflanzlichen Materials, welches Coffein enthält, in üblicher Weise hergestellt. Beispielsweise kann ein Kaffee-Extrakt ungefähr 10 bis 50 Gew.-% lösliche Stoffe aufweisen. Vorzugsweise enthält er ungefähr I5 bis 25 Gew.-% lösliche Stoffe. Der Extrakt kann dann einer Stufe unterworfen werden, bei der flüchtige Stoffe entfernt werden. Beispielsweise kann Dampf verwendet werden, um die flüchtigen Kaffeearomastoffe vom Extrakt in einem Gegenstromarbeitsgang zu entfernen, welcher die Abtrennung eines von flüchtigen und Aromastoffen befreiten Extrakts gestattet, welche später dem Kaffee-Extrakt wie-

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der zugesetzt werden können. Andere Extrakte, wie z.B. Tee-Extrakte, werden vorzugsweise ebenfalls abgestreift und enthalten ähnliche Konzentrationen an löslichen Stoffen.

Die Entfernung der flüchtigen Stoffe von ihrem wäßrigen Extrakt ist jedoch nicht zwingend. Es ist beispielsweise möglich, die flüchtigen Kaffeearomastoffe von dem ursprünglichen gerösteten und gemahlenen Kaffee mit Wasserdampf abzudestillieren, bevor die wäßrige Extraktion vorgenommen wird. Auch dieses Wasserdampfdestillat wird vorzugsweise dem entcoffeinisierten Extrakt während einer späteren Stufe wieder zugesetzt.

Es ist auch möglich, die üblichen Anfangsstufen auszutauschen und die flüchtigen Stoffe nach der Enteoffeinisierung zu entfernen. Wenn beispielsweise grüne Kaffeebohnen mit
Wasser entcoffeinisiert werden, dann kann die resultierende wäßrige Lösung mit dem Harz, das zur Adsorption von Goffein verwendet wird, behandelt werden. Hierauf werden die Bohnen dann geröstet und extrahiert, um eine wäßrige eoffeinfreie Lösung herzustellen, die während zumindest einiger der nachfolgenden Stufen, die für die weitere Verarbeitung in ein
festes Schnellkaffeeprodukt verwendet werden, abgestreift
weraen kann.

In der Tat sind viele Verfahren zur Rückgewinnung von flüchtigen Kaffeearomastoffen in der Technik bekannt, welche auch hier verwendet werden können. Es ist nicht nötig, daß die flüchtigen Stoffe abgetrennt werden. Eine möglichst frühe Abtrennung wird jedoch bevorzugt, da ein Verlust solcher flüchtiger Stoffe sonst während der Enteoffeinisierung und/oder einer sich daran anschließenden Behandlung stattfinden kann, was zu einem fertigen Getränk führt, das einen beträchtlich verschlechterten Geschmack und ein beträchtlich verschlechtertes Aroma aufweist.

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Die Entcoffeinisierung, vorzugsweise die Entcoffeinisierung eines wäßrigen, von flüchtigen Stoffen befreiten Pflanzenmaterialextrakts, kann einfach durchgeführt werden, und zwar dadurch, daß der Extrakt dem Harz ausgesetzt wird. In den meisten Fällen erfolgt dieses Inberührungbringen in geeigneten Kolonnen, Tanks oder anderen Betten, in welchen sich die teilchenförmigen Harze befinden.

Ein Fachmann kennt zahlreiche Vorrichtungssysteme und Verfahr ensbedingungen für das Kontaktieren eines Harzes und eines wäßrigen Extrakts. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Vielzahl von Harzbetten beim Entcoffeinisierungssystem verwendet. Wenn demgemäß der Getränkeextrakt durch'ein solches Bett oder eine Reihe von Betten geführt wird, können andere Betten reaktiviert oder regeneriert v/erden, indem die adsorbierten und festgehaltenen Kaffeebestandteile davon abgetrennt werden. Auf diese V/eise wird ein kontinuierliches Verfahren ermöglicht.

Die Fließgeschwindigkeit des Extrakts und das Volumen des Harzes sollten so eingestellt werden, daß ein inniger Kontakt während mindestens 5 min, vorzugsweise während ungefähr 20 bis ungefähr 60 min, stattfindet. Längere Zeiten sind bei kleineren Extraktmengen und bei frischem Harz nicht erforderlich. Jedoch erfordert eine wirksame Entcoffeinisierung normalerweise mehrere, beispielsweise mindestens ungefähr 5 bis 15, gesonderte Harzbetten.

Die Verfügbarkeit einer Vielzahl von Betten in einem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt eine wirksamere Ausnutzung der Ha.rze. Wenn man mehrere Betten im Gegenstrom anordnet, so daß also der Extrakt mit immer weniger erschöpften Harzen in Berührung kommt, ist eine maximale Coffeinentfernung möglich. Wenn das erste Bett in der Reihe vollständig erschöpft ist, dann kann es ausgelassen und kann die Regenerierung begonnen werden. Darüber hinaus kann ein regenerier-

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tes Bett gleichzeitig als letztes Bett im Strömungsschema angeschlossen werden, wodurch eine verhältnismäßig gleichmäßige, wirksame und vollständige Entcoffeinisierung sichergestellt wird.

In einem solchen Gegenstromsystem befindet sich jedoch ein Großteil des Harzes in einem teilweise erschöpften und weniger aktiven Zustand. Infolgedessen können längere Gesamtkontaktierungszeiten für eine maximale Entcoffeinisierung erwünscht sein. So ist eine Kontaktzeit zwischen dem Harz und dem Extrakt von bis zu ungefähr 5 st zu bevorzugen. Es ist auch möglich, eine Eontrolle über die Gesamtmengen und über die Verhältnisse zwischen den Mengen der Bestandteile auszuüben, die zu Beginn durch die Harze vom Extrakt entfernt werden. Diese Bestandteile bestehen weitgehend aus Ooffein und öhlorogensäure, und außerdem variieren die Affinitäten für solche Bestandteile zwischen den einzelnen Harzen und auch eines Harzes bei verschiedenen Erschöpfungsgraden. So kann eine Auswahl der Harzmenge und der Harzzusammensetzung so getroffen werden, daß die gewünschte Konzentration dieser Bestandteile im Extrakt nach der Behandlung erhalten wird.

Wenn verschiedene Harze oder Harze in verschiedenen Erschöpfungsgraden verwendet werden, dann ist es vorteilhaft, gesonderte Behälter oder Betten für jedes Harz zu verwenden. Diese Behälter oder Betten können dann für die Kontaktierung mit dem Extrakt parallel oder vorzugsweise in Reihe geschaltet werden. l'Ierun Gemische verschiedener Harze für die Kontrolle der Zusammensetzung des Produktextrakts verwendet werden, dann können die verschiedenen Harze in verschiedenen Behältern angeordnet oder innerhalb jedes Behälters gemischt werden, um zusammengesetzte Betten zu bilden.

Bei der nachfolgenden Herstellung von getrockneten Getränkeextrakten aus dem entcoffeinisierten Extrakt ist es erwünscht,

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daß der Extrakt in der Trockenstufe eine gesamte Feststoffkonzentration im Bereich von ungefähr 30 bis ungefähr 60 Gew.-%, vorzugsweise von ungefähr 4-0 bis ungefähr 50 Gew.-%, aufweist. Demgemäß ist es oftmals nötig, das Getränk von seiner ursprünglichen Extraktkonzentration und entcoffeinisierten Konzentration auf eine höhere Konzentration zu bringen. Diese Konzentrierung kann durch in der Technik allgemein bekannte Mittel bewerkstelligt werden. Beispielsweise kann Gefrierkonzentrierung, Vakuumeindampfixng oder jede andere herkömmliche Technik verwendet werden. Sie kann auch in einer früheren Behandlungsstufe, beispielsweise vor der Enteoff einisierung, vorgenommen werden. Eine Konzentrierung erhöht jedoch die Viskosität der Extrakte, so daß es bevorzugt wird, die Konzentrierung möglichst spät, aber vor der Trocknungsstufe durchzuführen.

Das Konzentrat kann durch jedes zweckmäßige Verfahren getrocknet werden. Beispielsweise kann Spritztrocknung verwendet werden. Es \cLrd jedoch bevorzugt, daß das Konzentrat gefroren und dann gefriergetrocknet wird»Diese letztere Technik ergibt ein besseres Produkt, da hierdurch die schädlichen Einflüsse höherer Temperaturen auf den Geschmack der löslichen Getränkestoffe vermieden werden.

Wie bereits erwähnt, ist es darüber hinaus erwünscht, die ursprünglich entfernten flüchtigen Aroma- und Geschmacksstoffe in das getrocknete Produkt wieder einzuverleiben. Demgemäß kann eine Lösung von solchen flüchtigen Stoffen dem getrockneten Produkt zugegeben werden. Es ist aber auch möglich, die flüchtigen Stoffe zu einer Verfahrensstufe zwischen der Enteoffeinisierung und der Trocknung, vorzugsweise zum konzentrierten Extrakt, zurückzuführen.

Wie bereits erwähnt, werden die Harze üblicherweise mit dem Extrakt in Kontakt belassen, bis ihre Entcoffeinisierungsaktivität durch Sättigung mit adsorbierten löslichen Stoffen

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weitgehend verringert ist. Hierauf wird das erschöpfte Harz für die Ttegenerierungsbehand-lung abgetrennt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein neues oder bereits regeneriertes Harz anstelle des erschöpften Harzes eingesetzt, wenn, was bevorzugt wird, eine kontinuierliche Enteoffeinisierung vorgenommen wird..

Nachd.em das Harz erschöpft worden ist und vor seiner Regenerierung hat sich eine gewisse fakultative Behandlung als besonders erwünscht erwiesen. Hierbei wird, das Harz mit Wasser gespült, um den im Bett festgehaltenen Extrakt zu verdrängen. Durch diese Spülung werden die nicht-adsorbierten löslichen Stoffe in dieser Fraktion des Extrakts zurückgewonnen. In einigen Fällen wirkt das Harzbett außerdem als Filter und kann teilweise mit ungelösten Teilchen der pflanzlichen Materialien verstopft werden. Durch Spülen des Harzes - vorzugsweise in einer Richtung gegen die Strömimgsrichtung des Extrakts während der Entcoffeinisierung - werden diese Teilchen leicht entfernt.

Diese Spülung oder vorzugsweise Rückspülung wird in üblicher Weise unter Verwendung von Wasser einer Temperatur mit ungefähr O bis JO⁰C durchgeführt, um die gleichzeitige Abtrennung von adsorbierten löslichen Stoffen gering zu halten. Das Wasser, welches die löslichen Stoffe und/oder Feststoffe enthält, kann dann dem ursprünglichen oder entcoffeinisierten Extrakt, der zur Extrahierung von pflanzlichen Materialien verwendet wird, zugegeben oder anderweitig aufgearbeitet werden, um Verluste zu vermeiden.

Die erste Stufe bei der vorliegenden Regenerierungstechnik umfaßt das Herauslaugen des Coffeins aus dem abgetrennten erschöpften Harz. Diese Stufe wird dadurch ausgeführt, daß das Harz mit Wasser in Berührung gebracht wird, um das Coffein herauszulösen, worauf dann die wäßrige Lösung des Coffeins abgetrennt wird. Üblicherweise wird ausreichend Wasser verwendet, um das gesamte oder im wesentlichen das gesamte

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Coffein zu entfernen, das am Harz adsorbiert ist. Auf diese Weise erlaubt eine anschließende Behandlung des Harzes zur Entfernung der anderen löslichen Stoffe als Coffein die Gewinnung eines eoffeinfreien Isolats.

In einigen Fällen ist es jedoch nicht nötig, das gesamte Coffein mit dieser Wasserauslaugung zu entfernen. In bestimmten Gegenden sind Produkte erwünscht, die nur teilweise entcoffeinisiert sind. Wenn also die löslichen Stoffe, die vom Harz durch nachfolgende Stufen entfernt werden, zum entcoffeinisierten Extrakt zurückgeführt v/erden sollen, dann können diese löslichen Stoffe etwas Coffein umfassen, ohne daß die durch die Erfindung erreichten Vorteile beeinträchtigt v/erden. ·

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Auslaugstufe wird das Wasser vorerhitzt, um die Kapazität für die Auflösung des Coffeins zu erhöhen. Gewisse andere lösliche pflanzliche Stoffe als Coffein, die ebenfalls durch das Harz zurückgehalten werden, sind jedoch wärmeempfindlich, und da es erwünscht ist, sie wieder zum entcoffeinisierten Extrakt zurückzuführen, sollte das Wasser keine so hohe Temperatur aufweisen, daß ihr Geschmack verschlechtert wird. Demgemäß wurde bestimmt, daß zur Erzielung optimaler Resultate das Wasser eine Temperatur von ungefähr 65 bis 85°C aufweisen sollte.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Auslaugung wird die Wassermenge verringert, die zum Auflösen des Coffeins verwendet wird. Insbesondere wurde festgestellt, daß Coffein von Wasser abgetrennt werden kann, das bereits das Harz berührt hat, wodurch eine weitere Rückführung des Wassers zum Waschen des Harzes gestattet wird. Eine solche Rückführungstechnik gestattet darüber hinaus einen im wesentlichen geschlossenen Kreislauf, wodurch die Kosten und Schwierigkeiten verrringert werden, die mit der Beseitigung

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großer Mengen mit Goffein verunreinigten Wassers verbunden sind. So wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die wäßrige eoffeinhaltige Lösung einer Abtrennstufe unterworfen, bei welcher im wesentlichen das gesamte Goffein davon abgetrennt wird und die Waschlösung dann zur Erschöpfung des Harzes zurückgeführt wird.

Diese Abtrennung von Coffein aus seiner wäßrigen Lösung wird am günstigsten mit einem umgekehrten Osmosemembransystem bewerkstelligt. Wasserdurchlässige Kembranen, wie z.B. Celluloseacetat, die vorzugsweise eine solche Empfindlichkeit aufweisen, daß ein Eatriumchloridabweisfaktor von ungefähr 80 bis 98 % erzielt wird, sind verfügbar. Wenn sie gemäß der Erfindung zur Abtrennung von Coffein verwendet werden, bewirken diese Membransysterne eine im wesentlichen vollständige Abtrennung von Goffein. Demgemäß ergeben sie eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, da sie die Funktion der Isolierung eines Coffeinnebenprodukts haben und zusätzlich eine weitgehende Verringerung der nötigen Waschwassermenge für die Entfernung von Coffein aus dem erschöpften Harz gestatten.

Die löslichen Stoffe, die auf diese Weise aus dem Harz herausgelaugt worden sind, bestehen jedoch nicht ausschließlich aus Coffein. Einige andere lösliche Bestandteile - insbesondere Chlorogensäure - werden ebenfalls durch diese Stufe entfernt, auch wenn sie weitgehend für die Entfernung von Coffein selektiv ist. TJm den Verlust an löslichen Stoffen, die kein Coffein sind, während der nachfolgenden Verarbeitungsstufen zu verringern, kann es deshalb nützlich sein, diese löslichen Stoffe abzutrennen.

So kann die Isolation der verschiedensten herausgelaugten Bestandteile erwünscht sein. Demgemäß können die löslichen Stoffe beispielsweise aus der Waschlösung abgetrennt und einer herkömmlichen Trenntechnik, wie z.B. Elektrodialyse, Lösungsmittelextraktion oder fraktionierte Sublimation, un-

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ter.worfen werden. In ähnlicher Weise kann ein Anionenaustauschharz verxvendet werden, um beispielsweise die Chlorogensäure auszutauschen, welcher Bestandteil dann gesondert durch eine Wiederansäuerung des Harzes erhalten wird. Auf diese Weise gestattet die vorliegende Erfindung die Gewinnung von Isolaten, die aus Coffein "bzw. Chlorogensäure bestehen.

Es wird jedoch üblicherweise bevorzugt, daß zumindest ein Teil der herausgelaugten löslichen Bestandteile, die kein Coffein sind, dem Kaffee-Extrakt beim erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Stufe nach der Entcoffeinisierung wieder zugeführt wird. Dies gilt besonders für Chlorogensäure, welche einen beträchtlichen Bestandteil der gesamten löslichen Stoffe - beispielsweise ungefähr 2 bis 6 Gew.-% des Kaffees ausmacht, sofern beträchtliche Mengen dieses Materials mit dem Coffein herausgelaugt werden. Da Chlorogensäure sauer ist, übt sie einen beträchtlichen Effekt auf den Geschmack des fertigen Getränks aus und kann deshalb frei verwendet werden, um das Getränk auf die regional gewünschte Zusammensetzung einzustellen. Wenn beispielsweise ein weicher Geschmack erwünscht ist, dann wird von diesen löslichen Stoffen nur wenig oder gar nichts in das Getränk zurückgeführt. Wenn dagegen ein stärkeres Getränk bevorzugt wird, dann wird der größte Teil oder die Gesamtmenge dieser löslichen Stoffe wieder einverleibt.

Wenn beim erfindungsgemäßen Verfahren die Waschstufe durchgeführt worden ist, dann wird das Harz mit einer Waschlösung eluiert, die ein organisches Lösungsmittel enthält. Diese Lösung vervollständigt die Entfernung von adsorbierten löslichen Stoffen. Die organischen Lösungsmittel werden im allgemeinen unter den Alkoholen, Aldehyden und Ketonen ausgewählt, in welchen die pflanzlichen Materialien, die kein Coffein sind, sehr stark löslich sind. Gewöhnlich besitzen sie Molekulargewichte von weniger als ungefähr 100. Beson-

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ders bevorzugte Beispiele hierfür sind Propanol und Äthanol. Diese Lösung ist teilweise aufgrund einer Verdünnung mit vom Harz festgehaltenem Auslaugwasser X'jäßrig. Vorzugsweise wird auch zusätzlich Wasser zugesetzt, um den Lösungsmitte Ib ede.rf zu verringern und die Rückgewinnung der eluierten löslichen Stoffe zu erleichtern. Dieses gemischte wäßrigorganische Eluat enthält demgemäß üblicherweise mindestens ungefähr 20 Gew.-% und vorzugsweise ungefähr 40 bis 80 Gew.-% von dem organischen Lösungsmittel.

"Wie es auch bei der oben beschriebenen Auslaugstufe der Fall ist, ist eine Waschung bei hohen Temperaturen erwünscht, um den Löslichkeitskoeffiz-ienten der pflanzlichen löslichen Stoffe zu maximieren. Wenn diese pflanzlichen Materialien, die kein Coffein sind, aufgelöst werden und wenn sie hierauf längere Zeit bei der Waschung einer verhältnismäßig hohen Temperatur ausgesetzt werden, dann kann ein beträchtlicher Abbau des Geschmacks stattfinden.

Demgemäß wird diese Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 10 bis 40⁰C ausgeführt. Da die während dieser Stufe entfernten löslichen Stoffe wertvoll sind, ist es erwünscht, sie zum entcoffeinisierten Extrakt zurückzuführen oder anderweitig zu gewinnen.

Wenn die Waschflüssigkeit einmal verwendet und mit anderen löslichen Stoffen als Coffein beladen ist, dann wird sie vorzugsweise zur Gewinnung dieser löslichen Stoffe behandelt. Die Abtrennung dieser pflanzlichen löslichen Stoffe aus der Wasch.lösung kann durch in der Technik allgemein bekannte MIttel erfolgen. Es wurde jedoch eine besonders wirksame Behandlung gefunden,durch welche es möglich ist, nicht nur die löslichen Stoffe abzutrennen, sondern zusätzlich eine wiederaufbereitete Waschlösung - die weitgehend frei von wertvollen pflanzlichen löslichen Stoffen ist - herzustellen, die wieder zur Regenerierung des Harzes in cyclischer Weise

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verendet werden kann, so wie es oben bei der Auslaugung von Goffein aus erschöpftem Harz beschrieben wurde.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lösung, welche die löslichen Stoffe enthält, die kein Coffein sind, einer Abstreifung mit Wasserdampf bei einer Temperatur unterworfen, die ausreichend hoch ist, um die organischen Lösungsmittelbestandteile zu verflüchtigen. Diese gasförmige Phase aus Dampf und organischem Lösungsmittel wird dann von der verbleibenden wäßrigen Lösung der pflanzlichen löslichen Stoffe abgetrennt, und diese Phase wird dann kondensiert, wodurch eine Lösung von sowohl Wasser als auch organischem Lösungsmittel zurückgewonnen wird. Wenn einmal das organische Lösungsmittel von der ursprünglichen Regenerierungslösung abgestreift worden ist, dann kann die verbleibende wäßrige Lösung, die lösliche pflanzliche Stoffe enthält, zum entcoffeinisierten Extrakt zurückgeführt werden, um Verluste zu verringern. Gleichzeitig kann die kondensierte Phase aus organischem Lösungsmittel und Wasser ggf. auf ihr ursprüngliches Wasser/Lösungsmittel-Verhältnis verdünnt und dann zurückgeführt werden, um weitere pflanzliche Stoffe aus dem eoffeinfreien Harz abzutrennen.

Nachdem das gesamte ursprüngliche haftende pflanzliche Material abgetrennt worden ist, sollte das Harz einer dritten Waschung oder Spülung unterworfen x^erden, um jedes haftende organische Lösungsmittel zu entfernen. Dies geschieht deshalb, um eine Verunreinigung des pflanzliche !Materialien enthaltenden Extrakts, mit welchem es zum Zwecke weiterer Enteoff einisierung kontaktiert wird, zu vermeiden. Diese Spülung oder Verdrängung des organischen Lösungsmittels aus dem organischen Harz wird wieder durch Kontaktieren mit Wasser bewerkstelligt. Dieses Kontaktieren wird in einfacher Weise mit Wasser in Porm von Dampf bei einer Temperatur bewerkstelligt, die ausreichend hoch ist, das organische Lösungs-

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mittel, das auf dem Harz verblieben ist, zu verdampfen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch das Spülen des regenerierten Harzes mit Wasser von im wesentlichen Raumtemperatur von ungefähr 10 bis 4O°C durchgeführt. Diese Temp-:oatür wird bevorzugt, um eine übermäßige Erhitzung des Harzes zu vermeiden, da es nämlich sonst nötig wird, das Harz vor der Verwendung bei der Entcoffeinisierung von weiteren pflanzlichen Extrakten abzukühlen, um eine Geschmacksverschlechterung des Extrakts zu vermeiden.

Zusätzlich kann das Wasser in einem geschlossenen System zurückgeführt werden. Hierdurch werden die Wassermengen verringert, die beim erfindungsgemäßen Verfahren erforderlich sind. Außerdem wird die Entf ernung und die Rückgewinnung des organischen Lösungsmittels von der Spülung vereinfacht. So kann eine flüssige Spüllösung, die entferntes organisches Lösungsmittel enthält, einer Abstreifung mit Dampf unterworfen werden, um die Abtrennung von organischem Lösungsmittel als Gasphase in der gleichen Weise, wie es oben angegeben ist, durchzuführen. Wenn einmal eine solche gasförmige Phase aus organischem Lösungsmittel und Wasser kondensiert worden ist, kann sie der vorher beschriebenen Eluierlösung zugegeben werden, um den Verlust an organischem Lösungsmittel im vorliegenden Verfahren gering zu halten.

Die obige Spülstufe stellt sicher, daß das Harz sich in der hydratisierten Form befindet, in welcher es seine maximale Adsorptionsaktivität zeigt. Demgemäß kann das Harz für die weitere Entcoffeinisierung eines wäßrigen pflanzlichen Extrakts verwendet werden.

Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Wenn nichts anderes angegeben ist, beziehen sich die Prozentangaben auf das Gewicht.

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BEISPIEL· 1

Ein Styrol/Divinylbenzol-Harz, das von der Fa. Rohm & Haas Company unter dem Warenzeichen "AMBERLITE X&D-4-" verkauft wird und die folgenden physikalischen Eigenschaften aufweist:

Eigendipolmoment = 0,3 Debye Porositätsvolumen = 50 bis 55 % (ml Poren/ml Perlen

auf trockener Basis)

Oberfläche =750 m²/g

Echte Naßdichte =1,02 g

Durchschnittlicher = 50 A
Porendurchmesser

Skelettdichte =1,08 g/cm^ Nominale durchschnittliche Teilchengröße = 300-840 μ

wird für die Entcoffeinisierung eines wäßrigen Kaffee-Extrakts mit einem Gesamtgehalt an löslichen Stoffen von ungefähr 15 % verwendet. Der Extrakt, der eine Temperatur von 22⁰C aufweist, wird langsam durch ein Bett des Harzes hindurchgeführt. Nach Verringerung der Aktivität des Harzes auf 10 % seiner ursprünglichen Aktivität wird das Harz aus dem Kontakt mit dem Extrakt herausgenommen und mit einem Bettvolumen Wasser zurückgewaschen, um festgehaltene Kaffeefeststoffe zu entfernen. Das Harz ist dann in einem für die Regenerierung geeigneten Zustand.

Wasser mit 7O⁰C wird durch das Harz zirkuliert, bis im wesentlichen das ganze Ooffein entfernt worden ist. Wenn das mit Coffein beladene Wasser aus dem Harzvolumen herauskommt, wird es durch ein umgekehrtes Osmosesystem hindurchgeführt, welches eine Celluloseacetatmembrane mit einem Natriumchloridabweisungsfaktor von Sk% ent- ' hält. Dieses System entfernt das Coffein aus dem zirkulie-l renden Medium.

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Nachdem das gesamte Coffein vom Harz abgetrennt worden ist, wird das Harz - des noch lösliche Kaffeebestandteile enthält - einer zweiten Waschung unterworfen, wobei eine Lösung aus -^O °/o Wasser und 60 % Propanol verwendet wird. Diese Lösung wird wiederum wiederholt durch das Harz im Kreislauf hindurchgeführt. Wenn die lösung aus dem Bett herauskommt und bevor sie wieder zurückgeführt wird, wird sie mit Dampf einer Temperatur von 120⁰G abgestreift, um das gesamte Propanol· zu entfernen. Die resultierende wäßrige Lösung, welche lösliche Stoffe enthält, wird dann durch eine Vakuumentwässerung konzentriert. Nachdem sie eine Feststoffkonzentration von 10 % erreicht hat, wird sie zum entcoffeinisierten .Extrakt zurückgeführt. Die gasförmige Phase aus Dampf und Propanol wird mittlerweile kondensiert, um wieder eine Lösung aus Propanol und Wasser herzustellen, worauf sie dann zu einer weiteren Eluierung des Harzes zurückgeführt wird.

Nachdem das gesamte pflanzliche Material vom Harz abgetrennt worden ist, wird es mit einem zirkulierenden Wasserstrom gespült, um festgehaltenes Propanol zu entfernen. Bei diesem Kreislauf wird die Lösung, die das Propanol enthält, xcieder einer Abstreifung rait Dampf von 120⁰G unterworfen. Das Kondensat dieses AbstreifVorgangs wird in die Auslauglösung der vorhergehenden Stufe einverleibt, während de.s abgestreifte Wasser zum Harz zurückgeführt wird, bis das gesamte Propanol aus dem Harz abgetrennt worden ist.

Das Harz ist nun frei von adsorbierten löslichen Kaffeebestandteilen und besitzt wiederum seine aktivere Form. Deshalb wird wieder Extrakt langsam hindurchgeführt, um eine Enteoffeinisierung zu bewirken, wobei also eine Wiederholung des obigen Teils dieses Beispiels beginnt.

BEISPIEL. 2
350 ml mit Dampf abgestreifter wäßriger Kaffee-Extrakt mit

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einer Feststoffkonzentration von ungefähr 18 Gew.-% v/erden mit einer Geschwindigkeit von 5 ml/min unter Raumbeaingungen durch eine durch das Schwergewicht beschickte Kolonne hindurchgeführt, die ΊΟΟ ml gepacktes Amberlite XA.D-2-Harz enthält, das zunächst in Wasser eingeweicht worden ist.

Das XAD-2 (ein Styrol/Divinylbenzol-Harz) besitzt die folgenden Charakteristiken:

Eigendipolmoment = 0,3 Debye Porositätsvolumen = 4-0 bis 4 p % (ml Foren/ml

Ferien auf trockener Basis)

Oberfläche = 330 m²/g

Echte Faßdichte =1,02 g/cm" Durchschnittlicher = 90 1
Porendurchmesser

Skelettdichte =1,07 g^

Nominale durchschnitt- = 300-840 u liehe Teilchengröße

Die zunächst aus der Kolonne herauskommende Flüssigkeit wird verworfen, da es sich um das Wasser handelt, das ursprünglich zur Vorbefeuchtung und zum Schütze des Harzes verwendet worden ist. Der Extrakt läßt nach der Abführung aus der Kolonne eine langsameAbnahme des Adsorptionsvermögens des Harzes erkennen. So zeigen die ersten 100 ml des Extrakts eine 95%ige Entcoffeinisierung, die zweiten 100 ml eine 70%ige und die dritten 100 ml eine etwa 50%ige. Der Ohlorogensäuregehalt des Produkts zeigt eine ähnliche Abnahme der Wirksamkeit des Harzes. Die ersten 100 ml zeigen eine 35%ige Abnahme des Extraktgehalts, die zweiten 100 ml eine 20%ige und die dritten 100 ml eine 6%ige.

Aromastoffe, die vorher abgestreift worden sind, werden dem entcoffeinisierten Extrakt wieder zugeführt, der dann mit heißem Wasser auf übliche Getränkekonzentration (ungefähr 1,1 % Feststoffe) verdünnt wird. Eine Geschmacksprüfung des

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Getränks ergibt einen bemerkenswerten weichen, reinen und weniger sauren Geschmack ohne Beeinflussung der durch die Aromastoffe und die flüchtigen Stoffe hervorgerufenen !Toten.

Die Kolonne wird dann mit 200 ml kaltem Wasser zurückgewaschen, um die festgehaltenen Kaffeefeststoffe und den verbleibenden Teil (annähernd 50 ml) der ursprünglichen Extraktbeschickung zu verdrängen. Das Harz ist nun in einem für die Regenerierung geeigneten Zustand.

Zunächst wird Wasser mit 65°C durch die Kolonne des Harzes hindurchgeführt, bis der Abstrom weitgehend eoffeinfrei ist. Dann wird eine 50%ige wäßrige Lösung von Propanol mit 18⁰C durch die Kolonne hindurchgeführt, bis die gesamten am Harz adsorbierten löslichen Stoffe entfernt worden sind. Das Harz wird dann mit Wasser von 30⁰G gespült, um seine Rehydratation zu bewerkstelligen und seine Wiederverwendung zu gestatten. Sine anschließende Analyse zeigt eine im wesentlichen vollständige Regenerierung des Harzes auf die Aktivität vor der Entcoffeinisierung.

BEISPIEL 3

225 ml Amberlite XAD-7-Harz, das vorher durch Einweichen in Wasser vorkonditioniert worden ist, werden in einen Becher mit 225 ml entaromatisiertem wäßrigem Kaffee-Extrakt eingebracht, der eine Feststoffkonzentration von 18 Gew.-% aufweist. Das XAD-7-Harz besitzt die folgenden physikalischen Eigenschaften:

Eigendipolmoment =1,8 Debye Porositätsvolumen = 50 bis 55 % (ml Poren/ml

Perlen auf trockener Basis)

Oberfläche = 4-50 m²/g

Echte Uaßdichte =1,05 g/cm⁵

Durchschnittlicher = 80 A
Porendurchmesser

Skelettdichte =1,24- g/cm⁵

Fominale durchschnitt- = 300-84-0 μ liehe Teilchengröße

60 9 8 2-9 £ß 6

Das Gemisch, wird langsam unter Raumbedingungen 1 st gerührt, und die Kaffeelösung wird dann dekantiert. Analyse der abgetrennten Lösung zeigt eine 90%ige Entcofieinxsierung und eine 76%ige Entfernung von Chlorogensäure.

Nach, der Rückspülung und Regenerierung des Harzes in der in Beispiel 2 beschriebenen V/eise zeigt das Harz eine im wesentlichen "vollständige Wiederherstellung seiner ursprünglichen Aktivität.

BEISPIEL 4

Das Enteoffeinisierungsverfahren von Beispiel 3 wird wiederholt, wobei eine gleiche Menge Amberlite XAJD-8-Harz eingesetzt wird. Dieses Harz besitzt die folgenden physikalischen Eigenschaften:

Eigendipolmoment = 1,8 Debye Porositätsvolumen = 50 bis 54 % (ml Poren/ml

Perlen auf trockener Basis) Oberfläche ,. _n 2/

(auf trockener Basis) " '^^{u m /s} ₇ Echte Naßdichte =1,05 g/cm'

Durchschnittlicher = 250 A

Porendurchmesser

(auf trockener Basis)

Skelettdichte =1,23 g/cm⁵

(auf trockener Basis)

Nominale durchschnitt- = 250-840 μ liehe Teilchengröße

Analyse der abgetrennten Kaffeelösung zeigt eine 75%ige Entcoffeinisierung und eine 60%ige Entfernung von Chlorogensäure .

Nach der Rückspülung und Regenerierung des Harzes in der in Beispiel 2 beschriebenen Weise zeigt das Harz eine im wesentlichen vollständige Wiederherstellung seiner ursprünglichen Aktivität.

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BEISPIEL 3

100 ml hydratisiertes Amberlite XLA.D-2-Harz werden in einen Becher eingebracht, der 100 ml eines wäßrigen Tee-Extrakts mit einem Feststoff gehalt von 15 Gew.-% enthält. Die Teelösung wird dadurch hergestellt, daß entsprechende Mengen Wasser und eines handelsüblichen pulverisierten Tee-Extrakts gemischt werden. Das resultierende Gemisch wird langsam 30 min im Becher unter Raumbedingungen gerührt. Die Teelösung wird dann abdekantiert. Analyse der abgetrennten Lösung zeigt eine Enteoffeinisierung von mehr als 90 %. Das Harz zeigt eine im wesentlichen weitgehende Rückgewinnung der ursprünglichen Aktivität nach der in Beispiel 2 beschriebenen Regenerierung.

BEISPIEL 6

Eine Batterie von acht Extraktoren, von denen jeder 450 kg grüne Kaffeebohnen enthält, wird einer Entcoffeinisierung mit Wasser unterworfen. Die Bohnen in den einzelnen Extraktoren besitzen einen abnehmenden Coffeingehalt - die Bohnen, die zuerst mit dem Extraktionsmedium in Kontakt kommen, besitzen den geringsten Ooffeingehalt - aufgrund einer vorhergehenden Extraktion im System. Nachdem der Coffeingehalt in einer Charge auf ungefähr 2 % seines ursprünglichen Wertes herabgesetzt worden ist, wird der Extraktor, der diese Charge enthält, aus der Batterie herausgenommen, worauf ein anderer Extraktor, der eine Charge von frischen grünen Kaffeebohnen enthält, am stromabwärtigen Ende der Batterie angehängt wird, so daß die Zahl von acht Extraktoren in Strömungsrichtung zu jedem Zeitpunkt aufrechterhalten wird.

Die Extraktion der grünen Bohnen wird unter Verwendung eines wäßrigen Mediums durchgeführt, das auf ungefähr 93⁰C erhitzt worden ist. Dieses Medium wird in einem geschlossenen Kreislauf durch die Batterie geführt und entfernt das Coffein und

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gewisse zusätzliche lösliche Kaffeebestandteile aus den grünen Bohnen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums beträgt ungefähr 12 l/min.

Gesondert von der Batterie, aber innerhalb des geschlossenen Kreislaufs des Extraktionsmediums befindet sich eine Harzkontaktierungszone für die Entfernung von öoffein aus dem Extraktionsmedium. Diese Zone besteht aus einer Vielzahl paralleler Kolonnen, von denen Jede mit vorbefeuchtetem Amberlite XAD-2-Harz bepackt ist. Die Anzahl der Kolonnen mit frischen Harzen, im Strom wird so eingestellt, daß eine weitgehend vollständige Entcoffeinisierung des Extraktionsmediums ohne Verzögerung seiner Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird. Zusätzlich werden Harzkolonnen periodisch rückgewaschen und regeneriert, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, und dann anstelle von erschöpften Harzkolonnen innerhalb der durchströmten Batterie eingesetzt, so daß die Enteoff einisierungsv/irkung aufrechterhalten wird.

Mach dem Durchgang durch die Harzkontaktierungszone ist das Extraktionsmedium weitgehend eoffeinfrei. Das Medium wird zur Extraktionsbatterie zurückgeführt, wo es weiteres Coffein aus der Charge von grünen Kaffeebohnen entfernt. Da dieses Medium durch das Harz selektiv entcoffeinisiert worden ist, enthält es jedoch den größten Teil der anderen löslichen Kaffeestoffe, die zu Beginn aus den Bohnen mit herausextrahiert worden sind. Demgemäß erreicht das Medium ein teilweises Gleichgewicht mit den Bohnen, wodurch nur durch Harz entfernte Bestandteile, wie z.B. Coffein, der Extraktion durch das die löslichen Stoffe enthaltende Extraktionsmedium unterliegen.

Nachdem Jede entcoffeinisierte Charge von grünen Kaffeebohnen aus der Extraktorbatterie genommen worden ist, wird sie getrocknet und dann in der üblichen Weise verarbeitet, so daß ein geröstetes gemahlenes Produkt erhalten wird, das

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sich für die Herstellung eines wäßrigen Extrakts eignet, der für die Verwendung eines löslichen Kaffeeprodukts verwendet werden kann. Wesentlich ist jedoch, daß der resultierende Extrakt keine normale Behandlung zur Entfernung von Coffein benötigt, da der geröstete gemahlene Kaffee selbst eoffeinfrei ist. So ist also das Endprodukt sehr körperreich im Vergleich zu Produkten, die zu dem einen oder anderen Zeitpunkt chlorierten Kohlenwasserstoffen oder anderen Enteoffeinisierungstechniken, welche einen Abbau oder einen Verlust des Kaffeegeschmacks zur Folge haben, ausgesetzt worden sind.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Verfahren zur Entcoffeinisierung eines wäßrigen Extrakts eines pflanzlichen Materials, dadurch gekennzeichnet, daß man:

a) den Extrakt mit einem hydrophoben Polymerharz mit einem Dipolmoment von weniger als ungefähr 2,0 Debye in Berührung bringt, wodurch Coffein und andere lösliche Bestandteile durch das Harz adsorbiert werden;

b) das Harz und den entcoffeinisierten Extrakt trennt;

c) das Harz mit dem daran haftendenOoffein und den daran haftenden anderen löslichen Bestandteilen mit Wasser auslaugt, um Coffein zu entfernen;

d) das eoffeinfreie Harz mit einer Waschlösung eluiert, die Wasser und organisches Lösungsmittel enthält, um die anderen löslichen Bestandteile zu entfernen;

e) das Lösungsmittel vom Harz durch Spülen mit Wasser entfernt; und

f) das gewaschene Harz mit einem wäßrigen Extrakt eines pflanzlichen Materials in Berührung bringt, um Coffein wieder zu adsorbieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das pflanzliche Material aus Tee oder Kaffee besteht.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Harz ein Styrol/Divinylbenzol-Harz oder ein Acrylharz verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flüchtigen Geschmacksund Aromastoffe von dem Extrakt abgetrennt werden, bevor er mit dem Harz kontaktiert wird, und daß diese flüchtigen Stoffe nach der Kontaktierung wieder mit dem - Extrakt vereinigt werden.

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5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Dipolmoment von weniger als ungefähr 0,5 Debye aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaugen mit Wasser der Stufe c) bei einer Temperatur von 65 bis 85°C durchgeführt wird.
7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel von dem Eluat abgetrennt wird, das in der Stufe d) verwendet wurde, um lösliche Stoffe aus dem Harz zu entfernen, und die resultierende wäßrige Lösung, die lösliche Stoffe enthält, aufgearbeitet wird.
δ. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die .abgetrennten löslichen Stoffe dem entcoffeinisierten Extrakt, der in der Stufe b) abgetrennt wird,
zugegeben werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Waschlösung 40
bis 80 Gew.-% des organischen Lösungsmittels enthält.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als organischesLösungsmittel ein Alkohol, Aldehyd oder Keton mit einem Molekulargewicht von weniger als ungefähr 100 verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Trennung des Harzes und des entcoffeinisierten Extrakts, aber vor der Auslaugung des Harzes dieses Harz mit Wasser in einer Richtung entgegen dem Strom des Extrakts gespült wird, um
festgehaltene Feststoffe zu entfernen.

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