DE3413869C2

DE3413869C2 -

Info

Publication number: DE3413869C2
Application number: DE19843413869
Authority: DE
Inventors: Adrian Dipl.-Ing. Dr. Forster; Manfred Dipl.-Chem. Dr. 8069 Wolnzach De Gehrig
Original assignee: Hopfenextraktion Hvg Barth Raiser & Co 8069 Wolnzach De
Current assignee: Hopfenextraktion Hvg Barth Raiser & Co 8069 Wolnzach De
Priority date: 1984-04-12
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1989-08-31
Also published as: DE3413869A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entcoffeinierung von fermentiertem, schwarzem Tee gemäß den Merkmalen des Hauptanspruches.

Fermentierter, schwarzer Tee wird in einer Vielzahl von Sorten in Form von Blätter-, Beutel- und Instanttee angeboten. Die Auswahl an entcoffeiniertem Tee ist verglichen damit sehr bescheiden. Die geringere Nachfrage erklärt sich mindestens zum Teil durch die Qualitätseinbuße bei der Entcoffeinierung. Hierzu wird - teilweise nach dem Aufschluß - dem Blättertee oder einem wäßrigen Aufguß davon mit organischen Lösungsmitteln das Coffein entzogen. Die hierfür bislang übliche Verwendung von chlorierten Kohlenwasserstoffen dürfte allerdings aus gesundheitlichen und gesetzgeberischen Gründen immer mehr eingeschränkt werden.

So ist es aus DE-PS 21 27 642 bekannt, fermentierten, schwarzen Tee mit einem gesundheitlich unbedenklichen Lösungsmittel zu entcoffeinieren, wobei Geschmack und Aroma vollständig erhalten bleiben sollen. Dazu werden in einem ersten Schritt mit einem trockenen, in bezug auf Druck und Temperatur überkritischen Gas, vorzugsweise Kohlendioxid, die Aromastoffe entzogen. In einem zweiten Schritt wird dem angefeuchteten Tee mit ebenfalls überkritischem, mit Wasser gesättigten Kohlendioxid das Coffein entzogen. Schließlich wird dem getrockenten Tee das in der ersten Stufe entzogene Aroma wieder aufimprägniert. Als besonderes Merkmal wird hervorgehoben, daß die geschmacks- und farbgebenden Inhaltsstoffe des Tees, z. B. Gerbstoffe, Falvine und Rubigene, nicht mitextrahiert werden, d. h. im entcoffeinierten Tee verbleiben.

Vergleichende Verkostungen zeigen allerdings, daß unbearbeiteter und entcoffeinierter Tee sehr wohl unterscheidbar sind. Es gelingt also nicht, die Aroma- und Geschmacksstoffe vollständig und ungeschädigt zu extrahieren und anschließend wieder zurückzuführen. (Es ist ja auch nicht anzunehmen, daß Pflanzenteile entnommen und in die frühere chemische Umgebung zurückgesetzt werden können).

Durch das Anfeuchten und Entcoffeinieren bei höheren Temperaturen im zweiten Schritt werden vermutlich die zurückgebliebenen Aroma- und Geschmacksstoffe weiter zerstört bzw. wegtransportiert und verbleiben im Coffein.

Gemäß einer aus DE-PS 26 37 197 bekannten Verbesserung wird diese Entcoffeinierungsstufe abgeändert:
Das mit Coffein und weiteren Begleitstoffen beladene CO₂ wird nicht durch eine Druckabsenkung vom Coffein und den Begleitstoffen befreit, vielmehr strömt das beladene CO₂ über einen sauren Ionenaustauscher, wo das Coffein selektiv adsorbiert wird. Trotz der nun schonenderen Entcoffeinierung bleibt ein deutlich feststellbares Defizit an Aroma- und Geschmacksstoffen durch den vorangehenden Aromaentzug und die sich anschließende Aromarückführung.

Aus DE-AS 27 27 191 ist die Entcoffeinierung von Kaffee, Tee oder Colablättern mit einem flüssigen Gemisch aus einer flüssigen und einer bei den angewandten Druck- und Temperaturbedingungen an sich gasförmigen Komponente, beispielsweise mit einem flüssigen Gemisch aus Aceton und Kohlendioxid, bekannt. Die Extraktionstemperaturen erstrecken sich bis 100°C, der Extraktionsdruck liegt gemäß den Beispielen bei 90 bis 250 bar. Die Mitverwendung des organischen Lösungsmittels kompliziert jedoch das Verfahren. Außerdem läßt sich das organische Lösungsmittel nicht wieder vollständig aus dem extrahierten Gut entfernen. Die Entcoffeinierungsdauer, die nur für Kaffee angegeben ist, beträgt bis zu einer nur 92prozentigen Coffein-Entfernung 8 Stunden. Schließlich ist auch hier angegeben, daß bei der Extraktion von Materialien mit empfindlichem Aroma das Aroma bevorzugt vor der Entcoffeinierung entzogen und danach wieder zugesetzt wird.

Erfindungsgemäß wird nun ein qualitativ hochwertiger entcoffeinierter Tee hergestellt, indem in nur einem Schritt und bei niedrigeren Temperaturen angefeuchtetem, schwarzen Tee das Coffein selektiv mit flüssigem CO₂ entzogen wird.

Flüssiges CO₂ bedeutet hierbei, daß die Temperatur des Lösungsmittels im Bereich zwischen der Tripelpunktstemperatur (-57°C) und der kritischen Temperatur (31°C), vorzugsweise zwischen 5 und 30°C liegt. Der Systemdruck muß mindestens so groß sein wie der Dampfdruck der CO₂ bei der gewählten Temperatur. Vorzugsweise ist der Druck höher als der Dampfdruck, um Blasenbildungen zu vermeiden. Eine aus apparativen (und damit wirtschaftlichen) Gründen obere Grenze liegt bei 400 bar.
Die Verwendung von flüssigem CO₂ zur Extraktion von z. B. Aromastoffen ist bekannt:

Aus JA-PS 44 864/1973 ist es bekannt, neben einer Reihe von weiteren Stoffen, schwarzen und grünen Tee mit einer Ausbeute von 0,9 bzw. 0,6% mit flüssigem Kohlendioxid zu extrahieren. Die Zusammensetzung des Extraktes ist allerdings unbekannt.

In SU-PS 1 67 798 wird die Gewinnung aromatischer und "anderer" Stoffe aus Tee und Kaffee als bekannt vorausgesetzt. Die Patentschrift bezieht sich sodann jedoch ausschließlich auf die Extraktion bitterer und aromatischer Stoffe des Hopfens mit flüssiger Kohlensäure.

Die Gewinnung der extrahierbaren Anteile des Hopfens mit flüssiger Kohlensäure ist auch aus DE-PS 28 18 852, DE-OS 28 01 843 und DE-AS 28 27 002 bekannt.

In einer Reihe weiterer Schriften wird die Extraktion von Gewürzen und sonstigen Aromaträgern mit flüssiger und überkritischer Kohlensäure beschrieben.

Flüssiges CO₂ wurde bereits auch zur Entcoffeinierung von Rohkaffee verwendet.

Aus DE-PS 22 12 281 ist es bekannt, feuchten Rohkaffee mit flüssigem CO₂ bei 20 bzw. 25°C das Coffein zu entziehen. Die zitierten drei Beispiele seien zusammengefaßt:

Bei einer aus DE-PS 20 05 293 bekannten Entcoffeinierung von Rohkaffee mit überkritischem CO₂, d. h. bei einer Temperatur von 40 bis 80°C, ergeben sich Bearbeitungszeiten von nur 5 bis 15 h.

Weiter wird in DE-PS 22 12 281 erwähnt, daß die Verwendung von flüssigem CO₂ als Lösungsmittel, z. B. zur Gewinnung von Kaffee-Aromaöl, bekannt ist. Somit können bei der Entcoffeinierung mit flüssigem CO₂ weitere Extraktstoffe entzogen werden. Überraschend war dort festgestellt worden, daß bei zunehmenden Druck das flüssige CO₂ für Coffein selektiv wird.

Aus den aufgeführten Schriften kann zusammenfassend entnommen werden, daß

a) schwarzer Tee mit überkritischem CO₂ entaromatisiert,
b) angefeuchteter, schwarzer Tee mit überkritischem CO₂ entcoffeiniert,
c) feuchter Rohkaffee mit flüssigem CO₂ entcoffeiniert werden kann, wobei mit zunehmendem Druck CO₂ für Coffein selektiv wird, und
d) Aroma- und Geschmacksstoffe mit flüssiger und überkritischer Kohlensäure extrahiert werden können.

In diesem Zusammenhang ist es für die Extraktion von Hopfen bekannt (DE-PS 21 27 618, Spalte 2, Zeile 58 ff), daß das Lösungsvermögen des flüssigen CO₂ geringer als das des überkritischen Gases ist, was z. B. die lange Entcoffeinierungszeit für Rohkaffee bei Verwendung von flüssigem CO₂ erklärt.

Es wurde nun gefunden, daß angefeuchteter, schwarzer Tee - entgegen den Erfahrungen mit Rohkaffee - in außergewöhnlich kurzer Zeit entcoffeiniert werden kann, wobei durch die schonende Temperatur und die einstufige Verfahrensweise die Geschmacks- und Aromastoffe voll erhalten bleiben.

In vergleichenden Verkostungen wurden die erfindungsgemäß entcoffeinierten Teeproben den im Handel befindlichen bzw. den nach DE-PS 21 27 642 entcoffeinierten Proben vorgezogen.

Die Versuche zur Entcoffeinierung wurden mit der nachfolgend beschriebenen Anordnung durchgeführt:

Verdichtetes und temperiertes Kohlendioxid durchströmt in einem Druckbehälter vorgelegten angefeuchteten, schwarzen Tee und beläßt sich mit den extrahierbaren Bestandteilen. In einem Abscheidebehälter wird die Mischung getrennt, damit das gereinigte Lösungsmittel im Kreislauf geführt werden kann. Dazu wird die Lösefähigkeit des CO₂ durch Druckermäßigung und bzw. oder Temperaturerhöhung vermindert.

Energetisch günstiger ist es, das beladene CO₂ bei gleichen Bedingungen von Druck und Temperatur wie bei der Extraktion über ein Adsorbens zu leiten, wo das Coffein selektiv adsorbiert wird. In diesem Fall müssen Tee und Adsorbens nicht in getrennten Behältern vorliegen, sondern brauchen lediglich durch eine gasdurchlässige Wand getrennt zu sein. Der Kreislauf des Lösungsmittels wird hierbei durch eine Umwälzpumpe aufrechterhalten.

Als Adsorbentien können alle Stoffe verwendet werden, die den Tee nicht verunreinigen und eine möglichst große Kapazität und Selektivität für Coffein aufweisen, z. B. Aktivkohle, Harze, Tonerden, Zeolithe, anionische und kationische Ionenaustauscher.

Um jeglichen Aroma- und Geschmacksverlust zu vermeiden, kann auch das Kreislaufgas mit Teeinhaltestoffen (außer Coffein) gesättigt werden, bzw. das Adsorbens kann entsprechend belegt werden. Eine derartige Sättigung mit Aromastoffen ist aus EP 50 482 für halogenierte Kohlenwasserstoffe zur Tee-Entcoffeinierung bekannt.

Die Erfindung wird im folgenden durch Beispiele erläutert. Verwendet wurde ein schwarzer Tee (Flowery Broken Orange Pekoe) aus dem Anbaugebiet Assam mit einem Feuchtegehalt von 6% und einem Coffeinanteil von 3,4%, bezogen auf Trockensubstanz. Als Adsorptionsmittel wurde ein saurer Ionenaustauscher verwendet.

Beispiel 1

400 g schwarzer Tee wurden mit 226 g Wasser befeuchtet, so daß der Feuchtegehalt, bezogen auf die Trockensubstanz, 40% betrug. Der feuchte Tee wurde in einen Extraktionsbehälter, das Adsorptionsmittel für Coffein in einem zweiten Behälter eingefüllt. Anschließend wurde 4 h lang CO₂ bei 300 bar und 20°C (Dichte 0,99 gcm^-3) durch die beiden Autoklaven im Kreislauf geleitet. Nach dem Trocknen des Tees wurde festgestellt, daß der Coffeingehalt des Tees um 97% reduziert worden war.

Die vom Adsorptionsmittel abgelöste Substanz bestand zu 98% aus Coffein, d. h. die CO₂-Extraktion war sehr selektiv gewesen. Das wurde auch durch weitere Analysen von Ausgangstee und entcoffeiniertem Tee auf wäßrigen Extrakt, Gerbstoffe, Teeflavin und Teerubigene und nicht zuletzt durch den hervorragenden sensorischen Eindruck bestätigt.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wurden 400 g Tee vorbereitet und eingefüllt, diesesmal aber bei 150 bar und 25°C entcoffeiniert. Eine Verminderung des Coffeins um 97% wurde in 3,5 h erreicht. Bei der sensorischen Verkostung war ein leichter Unterschied zwischen Ausgangstee und behandeltem Tee festzustellen. Dagegen zeigten die übrigen Analysenwerte keinen (über die Fehlergrenzen hinausgehenden) Unterschied.

Beispiel 3

40 kg schwarzer Tee wurden befeuchtet und in einen Autoklaven gefüllt. Das Adsorptionsmittel befand sich diesesmal in demselben Behälter in einem Einsatz. Die Extraktion wurde nach den Bedingungen des Beispiels 1 durchgeführt und dauerte 4 h. Der Coffeingehalt war um 97% vermindert worden.

Claims

1. Verfahren zur Entcoffeinierung von schwarzem, fermentiertem Tee durch Extraktion des angefeuchteten Tees mit Kohlendioxid, Abscheiden des in dem Kohlendioxid gelösten Coffeins durch Druckermäßigung und bzw. oder Temperaturerhöhung oder durch Adsorption sowie Rückführung des von Coffein befreiten Kohlendioxids, dadurch gekennzeichnet, daß man das Tee-Coffein mit flüssigem Kohlendioxid bei einer Temperatur von -57 bis 31°C und in einem Druckbereich zwischen dem Dampfdruck des Kohlendioxids bei der gewählten Temperatur und 400 bar selektiv extrahiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das extrahierte Coffein aus dem flüssigen Kohlendioxid durch Adsorption an Aktivkohle oder an einen Ionenaustauscher abscheidet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Extraktion des Tees und die Adsorption des Coffeins in demselben Behälter durchführt.