DE2720203A1

DE2720203A1 - Verfahren zum entcoffeinieren von rohkaffeebohnen

Info

Publication number: DE2720203A1
Application number: DE19772720203
Authority: DE
Inventors: Hans-Albert Dipl Ing Kurzhals; Klaus F Dipl Chem Dr Sylla
Original assignee: DECOFA KAFFEE-BEARBEITUNGS-GESELLSCHAFT MBH; Decofa Kaffee Bearbeitungs GmbH
Current assignee: HAG GF AG 2800 BREMEN DE
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2720203B2; IT7823087A0; CA1106222A; BE866564A; DE2720203C3; NL7804858A; FR2389333A1; CH634723A5; US4207352A; IT1096289B; FR2389333B1

Description

Patentanwälte

Walter Abitz D r. D i ο ί ο r F μ

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5. Mai 1977 210177-11

decofa Kaffee-Bearbeitungs-GmbH Bremen, Fabrikenufer

Verfahren zum Enteoffeinieren von Rohkaffeebohnen

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decofa Kaffee-Bearbeitungs-GmbH 24O177-II

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entcoffeinieren von Rohkaffeebohnen.

Es ist bekannt, Rohkaffeebohnen zunächst mit Wasser oder mit Wasserdampf aufzuschliessen und anschliessend das Coffein mit einem organischen Lösungsmittel zu extrahieren. Extrahiert man mit einem Halogenkohlenwasserstoff, ivie Methylenchlorid oder Trichloräthylen, so muss man das Lösungsmittel möglichst vollständig entfernen, damit nur sehr kleine Mengen Lösungsmittel hinterbleiben, die nach dem heutigen Stand des medizinischen Wissens gesundheitlich unbedenklich sind.

Verwendet man zur Extraktion Essigsäureester, z.B. Essigsäureäthylester (vgl. z.B. DT-PS 588 614), so stellt man fest, dass Röstkaffee, der aus nach diesem Verfahren entcoffeinierten Rohkaffeebohnen hergestellt worden ist, einen Beigeschmack aufweist, der auch durch eine intensive Dämpfung der entcoffeinierten Rohkaffeebohnen nicht beseitigt werden kann.

Verwendet man Ketone zum Entcoffeinieren (vgl. z.B. CH-PS 100 167 und US-PS 1 629 512), so weisen die Kaffeebohnen nach der Röstung Flecken auf. Der Gehalt der Rohbohnen an wasserlöslichen Substanzen v/ird in unerwünschter V/eise verringert. Ausserdem bewirken vor allem die niedrigsiedenden Ketone (Aceton, Butanon-2) einen Entzug von Wasser aus den Bohnen, wodurch die notwendige Entcoffeinierdauer stark erhöht wird. Weiter weicht der geröstete Kaffee geschmacklich von einem unbehandelten Röstkaffee ab.

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Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Entcoffeinieren von Rohkaffeebohnen durch Behandeln von mit Wasser aufgeschlossenen Rohkaffeebohnen mit einem Ester einer organischen Säure, bei welchem die vorstehend geschilderten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man den Ester zusammen mit einem Keton verwendet.

überraschenderweise weist der aus erfindungsgemäss entcoffeinierten Rohkaffeebohnen hergestellte Röstkaffee-Aufguss keinen unangenehmen Beigeschmack auf und weicht geschmacklich nicht von einem unbehandelten Röstkaffee ab.

Als Ester verwendet man vorzugsweise solche Ester, die gesundheitlich unbedenklich sind, insbesondere Ester, die im Rohkaffee oder im Röstkaffee natürlich vorkommen. Ester mit niedrigem Siedepunkt sind günstig, insbesondere mit Siedepunkten unterhalb etwa 100 ⁰C bei Normaldruck. Besonders bevorzugt sind Ester von niedermolekularen Alkansäuren, wie C..- bis C₁--Carbonsäuren, mit niedermolekularen Alkanolen, wie CL- bis C,-Alkanolen. Als Beispiele seien genannt Ameisensäuremethylester, -äthy!ester und -propylester, Essigsäuremethylester, -äthylester und -propylester, Propionsäureäthylester und Buttersäuremethylester. Besonders bevorzugt sind der Methylester und der Äthylester der Essigsäure, Man kann auch Estergemische einsetzen.

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Der eingesetzte Ester soll eine gute Löslichkeit für Coffein haben. Ausserdera ist es günstig, wenn der eingesetzte Ester unter den Verfahrensbedingungen keine anderen Stoffe als Coffein löst, d.h. eine hohe Selektivität für Coffein aufweist. Je nach Lösungsvermögen des Esters für Coffein liegt das Gewichtsverhältnis von Ester zu trockenem Rohkaffee zwischen 0,5 : 1 und 50 : 1, vorzugsweise zwischen 2 bis 15 : 1.

Als Ketone werden für das erfindungsgemässe Verfahren die gesundheitlich unbedenklichen Ketone bevorzugt, insbesondere Ketone, die im Rohkaffee oder Röstkaffee natürlich vorkommen. Niedrig siedende Ketone, besonders mit Siedepunkten unter 100 ⁰C, sind günstig. Vorteilhaft ist es auch, wenn das Keton die gleiche Siedekurve wie der Ester hat, mit welchem das Keton zusammen verwendet wird. Brauchbare Ketone sind solche mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Aceton, Butanon-2, Pentanon-2, Pentanon-3 und Methylisopropylketon. Wenn ein bestimmter Ester verhältnismässig hohe Ketonkonzentrationen erfordert, so soll das Keton vorzugsweise ein Lösungsvermögen für Coffein aufweisen.

Man kann auch Ketongemische verwenden.

Das Gewichtsverhältnis von Ester zu Keton soll vorzugsweise 99,95 bis 50 Teile Ester : 0,05 bis 50 Gewichtsteile Keton betragen. Bevorzugte Bereiche sind für

Essigsäuremethylester:Aceton: 85:15 bis 97:3

Essigsäuremethylester:Butanon-2: 75:25 bis 90:10

Essigsäureäthylester:Aceton: 65:35 bis 93:7

Essigsäureäthylester:Butanon-2: 50:50 bis 80:20.

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Bevorzugt ist die Ketonkonzentration in der Lösungsmittelkombination verhältnismässig geringj sie muss aber so hoch sein j dass das Ziel des erfindungsgemässen Verfahrens, nämlich eine Entcoffeinierung, ohne dass der Röstkaffee einen Beigeschmack aufweist oder die Röstbohnen Flecken zeigen, erreicht wird.

Für das erfindungsgemässe Verfahren setzt man Bohnen ein, deren Wassergehalt 15 bis 55, vorzugsweise 25 bis 45 Gew.-JJ, bezogen auf trockenen Rohkaffee, beträgt. Hierzu werden die Rohkaffeebohnen in üblicher Weise mit flüssigem Wasser oder Wasserdampf behandelt. Der im einzelnen gewählte Wassergehalt ist abhängig von der Zusammensetzung der eingesetzten Lösungsmittelkombination und der Dauer und Art des Extraktionsverfahrens.

Die Extraktion der wasserhaltigen Rohkaffeebohnen erfolgt in üblicher Weise. Die Extraktion kann nach allen bekannten Verfahren der Fest-Flüssig-Extraktion durchgeführt werden. Man kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich arbeiten.

Um zu verhindern, dass sich während der Extraktion der Wassergehalt der aufgeschlossenen Rohkaffeebohnen ändert und damit der Enteoffeinierungsvorgang behindert wird, kann man zu der Ester-Keton-Kombination gegebenenfalls geringe Mengen Wasser zugeben. Bevorzugt beträgt der Wassergehalt im Lösungsmittelgemisch 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Lösungsmittelgemisch, besonders setzt man so viel V/asser zu, dass sich zwischen dem Wassergehalt der Rohkaffeebohnen und dem Wassergehalt des Lösungsmittelgemisches ein dynamisches Gleichgewicht einstellt.

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Die Extraktionstemperatur liegt vorzugsweise zwischen etwa 20 und 120 ⁰C, bevorzugt 60 bis 85 ⁰C. Der Druck wird so eingestellt, dass das Lösungsmittelgemisch bei der gewählten Extraktionstemperatur nicht siedet. Die Extraktionsdauer wird möglichst kurz gehalten.

Das Gewichtsverhültnis von Lösungsmittel zu Rohkaffee soll einerseits so gross sein, dass die Extraktionsdauer möglichst kurz ist. Andererseits soll man unwirtschaftlich grosse Lösungsmittelmengen vermeiden.

Das Gewichtsverhältnis von Lösungsmittel zu trockenen Rohkaffeebohnen beträgt vorzugsweise 1:1 bis 100:1, bevorzugt 4:1 bis 30:1. Unter trockenen Rohkaffeebohnen sind dabei die Bohnen mit ihrer natürlichen Feuchte zu verstehen.

Nach Beendigung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Lösungsmittel vom Rohkaffee abgetrennt. Dies kann in üblicher V/eise unter Verwendung von Erhitzen, Vakuumverdampfung, mechanischem Abtrennen, Dämpfen mit Sattdampf oder mit überhitztem Dampf oder Zugabe von flüssigem Wasser und anschliessender Wärmezufuhr im Vakuum erfolgen. Wenn die Extraktion mit einem Lösungsmittelgemisch vorgenommen worden ist, deren Bestandteile im Rohkaffee oder Röstkaffee natürlich vorkommen, so braucht das Lösungsmittel nur soweit entfernt zu werden, dass nach der Röstung im Kaffee keine Lösungsmittelmengen vorhanden sind, die grosser sind als in einem unbehandelten Röstkaffee.

Nach Entfernung des Lösungsmittels wird der Rohkaffee in bekannter Weise getrocknet.

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Die durch das erfindungsgemässe Verfahren entcoffeinierten und anschliessend gerösteten Bohnen weisen keinen Beigeschmack auf und zeigen keine Flecken. Das verwendete Lösungsmittel kann zum grössten Teile zurückgewonnen werden.

Bei geeigneter Zusammensetzung des erfindungsgemäss verwendeten Lösungsmittelgemisches kann man ausser Coffein auch solche Stoffe aus den Rohkaffeebohnen entfernen, die zum Vorhandensein von Reizstoffen im Röstkaffee beitragen. Derartige Röstreizstoffe vermindern die Bekömmlichkeit des Kaffeegetränkes. Als Indikator für die erfolgreiche Entfernung von derartigen Bestandteilen, die nach dem Rösten zum Vorhandensein von Reizstoffen beitragen, dienen die Carbonsäure-5-hydroxytryptamide (C-5-HT) (J. Wurziger, 5. ASIC-Kolloquium, Lissabon, 1971 "Carbonsäure - Hydroxy-Tryptamide zur Beurteilung von frischen und bearbeiteten Kaffees"). Durch das erfindungsgemässe Verfahren kann bei geeigneter Wahl der Komponenten des Lösungsmittelgemisches der Gehalt an Bestandteilen, die nach dem Rösten zum Vorhandensein von Reizstoffen beitragen, erheblich gesenkt werden, so dass man durch das erfindungsgemässe Verfahren nicht nur einen coffeinfreien, sondern auch reizarmen Kaffee herstellen kann.

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Beispiel 1

500 g Rohkaffee, bestehend aus einer Mischung verschiedener Arabicas ,wurden im rotierenden Kolben mit 130 g Wasser bei 70 ⁰C befeuchtet. Danach betrug der Wassergehalt der aufgeschlossenen Rohkaffeebohnen 28,5 Gew.-%. Extrahiert wurde im rotierenden Kolben mit 1000 ml einer Mischung aus 68 Gew.-JS Äthylacetat, 30 Gew.-% Butanon-2 und 2 Gew.-% Wassser je Lösungsmittelcharge bei einer Temperatur von 70 ⁰C. Die Lösungsmittelcharge wurde erstmals nach 3 Stunden und dann jeweils stündlich gewechselt. Die gesamte Extraktionsdauer betrug 10 Stunden. Das Gewichtsverhältnis der gesamten eingesetzten Lösungsmittelmenge zur trockenen Rohkaffeemenge war 14,0 : 1. Nach der Extraktion wurde der Rohkaffee 10 Stunden lang im rotierenden Kolben bei 95 C unter Vakuum gedämpft. Vor Beginn der Dämpfung wurden dem entcoffeinierten Rohkaffee 50 ml V.'asser zugegeben und der Kolben dann unter Vakuum gesetzt. Die Menge des durch Verdampfung entfernten Kondensats wurde danach diskontinuierlich im Abstand von 30 Minuten durch V/asser ergänzt. Nach dem Dämpfen wurden die Bohnen im rotierenden Kolben unter Vakuum bei einer Temperatur von 80 ⁰C getrocknet. Die Analyse der getrockneten, entcoffeinierten Rohkaffeebohnen ergab einen Coffeingehalt von 0,072 Gew.-55, bezogen auf Trockengewicht, und einen Entcoffeinierungsgrad von 93,5 %* Der Restlösungsmittelgehalt der Rohkaffeebohnen betrug 26 ppm als Summe von Äthylacetat und Butanon-2. Im gerösteten Kaffee wurde kein erhöhter Gehalt an Äthylacetat und Butanon-2 festgestellt. Der Aufguss des gerösteten Kaffees zeigte keinen feststellbaren Beigeschmack. Im verwendeten Lösungsmittelgemisch wurde als Gesamttrockensubstanz eine Menge von 12,71 g ermittelt. Davon bestand 4,65 aus Coffein, der Rest aus Nicht-Coffein-Substanzen.

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Beisoiel 2

22 kg Rohkaffee, bestehend aus einer Mischung verschiedener Arabicas, wurden in einer wassergekühlten Drehtrommel mit Sattdampf bei einer Temperatur von 80 ⁰C 2 Stunden lang befeuchtet. Danach betrug der Wassergehalt des aufgeschlossenen Rohkaffees 40,0 Gew.-%. Die feuchten Rohkaffeebohnen wurden in einen Extrakteur gefüllt und darin bei einer Temperatur von 80 C und einem Druck von 1,7 bar 9,5 Stunden lang extrahiert. Das Lösungsmittelgemisch bestand aus 85,0 Vol.-? Äthylacetat und 15,0 Vol.-? Aceton. Der erste Lösungsmittelwechsel erfolgte nach 3,5 Stunden, die weiteren Wechsel im Abstand von 1,5 Stunden. Das Gewichtsverhältnis der gesamten eingesetzten Lösungsmittelmenge zur* trockenen Rohkaffeemenge betrug 8,0 : 1. Im Anschluss an die Extraktion wurde der Extrakteur bei einer Temperatur von 80 ⁰C 1 Stunde lang unter ein Vakuum mit 35 Torr Absolutdruck gesetzt, um oberflächlich am Kaffee anhaftende Lösungsmittelreste zu entfernen. Die Dämpfung erfolgte in einer beheizten Drehtrommel bei 80 ⁰C mit Vakuumdampf. Die Dämpfzeit betrug 10 Stunden. Anschliessend wurde der Rohkaffee 5 Stunden lang bei 80 C in einem Vakuumtrockner auf eine Endfeuchte von 7,2 Gew.-JS getrocknet. Die entcoffeinierten Rohkaffeebohnen hatten einen Coffeingehalt von 0,054 Gew.-?, bezogen auf Trockengewicht, und einen Entcoffeinierungsgrad von 95,5 ?. Der Restlösungsmittelgehalt der Rohkaffeebohnen lag unter 10 ppm Aceton und unter 10 ppm Äthylacetat. Der Gehalt des Rohkaffees an wasserlöslichen Substanzen wurde während des Enteoff einierens von 28,4 Gew.-?, bezogen auf Trockengewicht, auf 25,6 Gew.-?, bezogen auf Trockengewicht, vermindert. Der geröstete, enteoffeinierte Kaffee zeigte keinen erhöhten Gehalt an Aceton und Äthylacetat. Im Tassenaufguss des

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gerösteten, entcoffeinierten Kaffees konnte durch Fachleute kein Beigeschmack festgestellt werden.

Beispiel

Ί0 kg Rohkaffee, bestehend aus einer Mischung verschiedener Arabicas, wurden mit einer Mischung aus 68,2 Gew.-? Methylacetat, 3,8 Gew.-% Aceton und 28 Gew.-? Wasser aufgeschlossen. Danach betrug der Wassergehalt der Rohkaffeebohnen 27,3 Gew.-?. Die Extraktion erfolgte im gleichen Apparat bei einer Temperatur von 60 ⁰C und einem Druck von 1,4 bar. Die gesamte Extraktionsdauer betrug 13 Stunden. Das Lösungsmittelgemisch bestand aus 90,9 Gew.-? Methylacetat, 5,0 Gew.-? Aceton und ¹J ,1 Gew.-? V/asser. Das Gewichtsverhältnis der gesamten eingesetzten Lösungsmittelmenge eir.schliesslich Wasser zur Rohkaffeemenge betrug 6,25 : 1. Im Anschluss an die Extraktion wurde der Rohkaffee 5 Stunden lang mit Sattdampf bei einer Temperatur von 105 °C gedämpft. Die Trocknung erfolgte in einem Vakuum-Trommeltrockner bei 70 ⁰C auf eine Endfeuchte von 10,2 Gew.-?. Als Endcoffeingehalt der Rohkaffeebohnen wurde ein V/ert von 0,052 Gew.-?, bezogen auf Trockengewicht, bei einem Anfangscoffeingehalt von 1,05 Gew.-?, bezogen auf Trockengewicht, ermittelt. Während des Entcoffeinierens trat ein Gesamttrockenmasseverlust von 2,3 Gew.-?, bezogen auf das trockene Rohkaffeegewicht, auf. Der Restlösungsmittelgehalt des entcoffeinierten Rohkaffees betrug weniger als 10 ppm Aceton und weniger als 10 ppm Methylacetat. Der C-5-HT-Gehalt des Rohkaffees wurde während des Entcoffeinierens von 680 ppm auf unter 100 ppm herabgesetzt. Der geröstete entcoffeinierte Kaffee zeigte keine merklichen Abweichungen im Acetqn- und •Methylacetatgehalt. Der Aufguss des gerösteten entcoffeinierten Kaffees wurde von Fachleuten als besonders wohlschmeckend und frei von Beigeschmack beurteilt.

Ende der Beschreibung. C '

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Claims

decofa Kaffee-Bearbeitungs-GmbH 240177-11

Paten t'anspruch

Verfahren zum Entcoffeinieren von Rohkaffeebohnen durch Behandeln von Rohkaffeebohnen, die 15 bis 55 Gew.-% Wasser enthalten, mit einem Ester einer organischen Säure, dadurch gekennzeichnet, dass man den Ester zusammen mit einem Keton verwendet.

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