DE3445502C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3445502C2 DE3445502C2 DE19843445502 DE3445502A DE3445502C2 DE 3445502 C2 DE3445502 C2 DE 3445502C2 DE 19843445502 DE19843445502 DE 19843445502 DE 3445502 A DE3445502 A DE 3445502A DE 3445502 C2 DE3445502 C2 DE 3445502C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- caffeine
- temperature
- gas
- coffee
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/02—Solvent extraction of solids
- B01D11/0203—Solvent extraction of solids with a supercritical fluid
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23F—COFFEE; TEA; THEIR SUBSTITUTES; MANUFACTURE, PREPARATION, OR INFUSION THEREOF
- A23F5/00—Coffee; Coffee substitutes; Preparations thereof
- A23F5/20—Reducing or removing alkaloid content; Preparations produced thereby; Extracts or infusions thereof
- A23F5/206—Reducing or removing alkaloid content; Preparations produced thereby; Extracts or infusions thereof by extraction of the beans with selective solvents other than water or aqueous bean extracts, including supercritical gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Tea And Coffee (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entcoffeinierung
von grünem Kaffee nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine entsprechende
Vorrichtung zur Entcoffeinierung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 6.
Um die bekannten Nachteile organischer Lösungsmittel wie
Trichlorethylen oder Methylchlorid zu vermeiden, gehört
es zum Stand der Technik, das Coffein aus dem Rohkaffee
mit einem Gas im überkritischen Zustand, insbesondere mit
Kohlendioxyd, zu entziehen. Ein anderes brauchbares Gas
ist NO₂. Diese Methode wurde deswegen bevorzugt, da die
genannten Gase, insbesondere Kohlendioxyd, Naturprodukte
sind, die sich nicht schädlich auf den menschlichen
Organismus auswirken. Abgesehen davon bleiben keine uner
wünschten Rückstände in den entcoffeinierten Kaffeebohnen
zurück.
Im einzelnen ist ein Verfahren zur Herstellung von coffein
freiem Kaffee-Extrakt durch Abtrennung der Aromabestandteile,
Extraktion des Coffeins und Rearomatisierung des ent
coffeinierten Produkts bekannt, bei dem zunächst dem Röst
kaffee mit trockenem, überkritischem Fluid das die Aroma
bestandteile enthaltende Kaffeeöl entzogen wird, sodann
das Extraktionsgut mit Wasser befeuchtet wird, anschließend
dem befeuchteten Extraktionsgut mit feuchtem, überkritischem
Kohlendioxyd das Coffein entzogen wird, um dann das
Extraktionsgut in bekannter Weise weiterzuverarbeiten. Das
mit dem Coffein beladene Fluid wird durch Änderung durch
Druck und/oder Temperatur des Kohlendioxydstroms in einem
besonderen Behälter entmischt. - Das zum Entzug des Kaffee
öls aus dem Röstkaffee verwendete trockene, überkritische
Fluid und das zum anschließenden Entzug des Coffeins ver
wendete feuchte, überkritische Kohlendioxyd befinden sich
dabei in Zuständen oberhalb der kritischen Temperatur und
oberhalb des kritischen Drucks. Für Kohlendioxyd bedeutet
der überkritische Zustand eine Temperatur oberhalb 31,3° C
und oberhalb etwa 8 MPa. Dabei wird zur Schonung des
Kaffees, d. h. besonders zum Erhalt der Aroma- und Geschmacks
stoffe, ausdrücklich dazu geraten, sowohl die Extraktion
des Kaffeeöls als auch die Coffeeinextraktion bei
Temperaturen von 40 bis 50° C durchzuführen wobei der
Druck vorzugsweise oberhalb 18 MPa liegt (AT 3 19 722-B).
Dieses bekannte Verfahren hat vor allem die Nachteile, daß
verhältnismäßig große Mengen Fluid, d. h. Kohlendioxyd, zum
Entzug des Kaffeeöls aber auch des Coffeins eingesetzt
werden müssen und daß die Entcoffeinierung verhältnismäßig
zeitraubend mit kleinerer Entcoffeinierungsrate verläuft.
Hinzu kommt der gesonderte Verfahrensschritt, den Kaffee
nach dem Entzug des Kaffeeöls mit Wasser zu befeuchten.
Zum Stand der Technik gehört es auch, Rohkaffee in einem
Druckbehälter dadurch zu entcoffeinieren, daß Kohlendioxyd
im überkritischen Zustand bei etwa 70° C unter einem Druck
von etwa 16 MPa durchgeleitet werden. Das Kohlen
dioxyd steigt in dem Druckbehälter zunächst durch Wasser
auf, wodurch es sich mit Wasser belädt
(AT 2 90 962-B). Anschließend streicht das feuchte
Kohlendioxyd durch den Kaffee, gibt dabei einen Teil
seines Wassers an die Kaffeebohnen ab und belädt sich
gleichzeitig mit Coffein. Das mit Coffein
beladene Kohlendioxyd wird aus dem Druckbehälter über
einen Wärmeaustauscher in einen weiteren Druckbehälter
geleitet, der mit Aktivkohle beschickt ist. Der weitere
Druckbehälter ist auf eine Temperatur von etwa 25° C
geheizt. Durch den Wärmeaustauscher wird das mit Coffein
beladene Kohlendioxyd auf etwa 25° C abgekühlt, wobei das
Kohlendioxyd verflüssigt. Außerdem wird dabei Wasser in
flüssiger Phase abgeschieden. Somit tritt in den Druckab
scheider (obengenannter weiterer Druckbehälter) ein Strom
von etwas Wasser, viel flüssigem Kohlendioxyd und darin
gelöstem Coffein ein. Bei dem Durchgang dieses Stroms
durch den Druckabscheider wird das Coffein auf der Kohle
zurückgehalten. Das flüssige Kohlendioxyd und das Wasser
werden wiederum über den Wärmeaustauscher in den ersten
Druckbehälter zurückgeführt. - Anstatt einer Adsorption
des Coffeins an der Aktivkohle in dem Druckabscheider
ist in diesem Zusammenhang auch die Variante bekannt,
das Coffein aus dem Kohlendioxyd auch durch dessen Ent
spannung unterhalb des kritischen Druckes abzutrennen.
Das zu dem ersten Druckbehälter rückgeführte Kohlendioxyd
muß dabei allerdings zusätzlich komprimiert werden. -
Mit dem voranstehend bekannten Verfahren kann zwar dem
Rohkaffee das Coffein weitgehend entzogen werden, allerdings
auch hier unter Einsatz hoher Kohlendioxydmengen und bei
einer entsprechend langen Entcoffeinierungszeitdauer. Es
ist zwar in diesem Zusammenhang bekannt, in dem ersten
Druckbehälter bei einer Temperatur von ca. 40 bis 80° C
und einem Druck von ca. 12 bis 18 MPa zu arbeiten, wobei der
gesamte Prozeß bei der höheren Temperatur und dem höheren
Druck schneller verläuft. Bei den höheren Temperaturwerten
muß aber, wie oben erörtert, mit Qualitäts- und Aroma
einbußen des entcoffeinierten Kaffees gerechnet werden. -
Die hohen Mengen einzusetzenden Kohlendioxyds - es wurden
in dem oben angegebenen Temperatur- und Druckbereich zur
Decoffeinierung des Kaffees auf 97% Coffeinfreiheit
mindestens 50 kg Kohlendioxyd pro Kilogramm Kaffee und
Stunde benötigt - bedingt weiterhin eine entsprechend große
Dimensionierung der Anlage sowie einen entsprechenden
Energiebedarf für Pumpen, Wärmeaustauscher und andere
Anlagenteile. Die beträchtlichen Kohlendioxydmengen,
die nach dem bekannten Verfahren im Kreislauf zu führen
sind, erschweren besonders die Abtrennung des Coffeins
aus dem beladenen Kohlendioxyd, da die Coffeinkonzentration
dementsprechend niedrig ist. Daher wird zum Abtrennen des
Coffeins das aufwendige Aktivkohlebett benötigt, an dem
das Coffein adsorbiert werden kann.
Im Zusammenhang mit der Anforderung, daß die Kaffeebohnen
vor der Entcoffeinierung feucht sein sollen, ist es auch
bekannt, grünen Kaffee mit seinem natürlichen Wassergehalt
zum konventionellen Entcoffeinieren mit Wasser und
chlorierten Lösungsmitteln einzusetzen (Verfahren von
General Foods; Dowe Egberts). Diese an sich bekannten
Verfahren haben jedoch nie in der Praxis in nennenswertem
Maße Eingang gefunden, was auf Schwierigkeiten hindeutet.
Zum Stand der Technik gehört ein Verfahren ähnlich der
eingangs genannten Gattung, bei dem ein Anteil qualitativ
weniger hochwertiger grüner Kaffeebohnen auf über 37 Gew.-%
mit Feuchtigkeit angereichert werden und dann durch Ein
wirkung eines feuchten überkritischen Gases bei einer
Temperatur von wenigstens 100° C und einem Gesamtdruck von
wenigstens ungefähr 20 MPa entcoffeiniert
werden. Das Gas ist insbesondere CO₂. Dieser entcoffeinierte
Kaffee wird dann mit einem qualitativ hochwertigeren
Kaffeeanteil gemischt. Letzterer ist durch Extraktion
mittels feuchten überkritischen Gases bei einer Temperatur
von unterhalb 85° C entcoffeiniert worden. Nach dem Ent
coffeinieren werden die Kaffeeanteile jeweils getrocknet
(EP 00 29 684-A1). - Nach diesem Stand der Technik wird
also zur Erzielung einer aromatisch und geschmacklich guten
Kaffeemischung je ein Kaffeeanteil unterschiedlich ent
coffeiniert, insbesondere bei unterschiedlichen Temperaturen.
Über einen zeitlichen Temperaturverlauf ist nichts ausge
sagt. Es ist daher davon auszugehen, daß der Temperatur
anstieg während des Entcoffeinierungsvorgangs jedes Kaffee
anteils jeweils nur durch die baulichen Kenngrößen der
Anlage bestimmt ist und daß schon aus Gründen der Wirt
schaftlichkeit ein möglichst kurzer Entcoffeinierungsvorgang
einschließlich eines raschen Temperaturanstiegs angestrebt
wird. Im übrigen kann diesem Stand der Technik nur die
Bestätigung der Fachmeinung entnommen werden, daß sich
eine höhere Temperatur des Entcoffeinierungsvorgangs auf
die Qualität hochwertigeren Kaffees schädlich auswirkt.
Ferner ist es auch bekannt, Kaffee dadurch zu ent
coffeinieren, daß zunächst eine wäßrige Kaffee-Extraktlösung
hergestellt wird, die sämtliche Aroma- und Geschmacksstoffe
enthaltend zu einem dünnen Film geformt wird, der unter
überkritischen Bedingungen der Temperatur und des Drucks
Kohlendioxyd ausgesetzt wird (AT 3 70 282-B). Damit sollte
die Coffeinextraktion verkürzt werden. Aus dem mit Coffein
beladenen überkritischen Gas wird das Coffein durch Druck
entspannung ausgeschieden. Dieses Extraktionsverfahren mit
notwendiger Extraktlösung und Dünnfilmbildung ist aufwendig.
Bei einem bekannten Verfahren nach dem Oberbegriff des An
spruchs 1 wird für die Coffeinextraktion mit Kohlendioxyd
mit Temperaturen im Bereich zwischen einem Wert dicht
oberhalb dessen kritischer Temperatur und ca. 150° C, be
vorzugt zwischen 60 und 80° C durchgeführt (DE 26 37 197-C2).
Die Drücke liegen dabei bevorzugt zwischen 10 und 30 MPa.
Für die gleichzeitige Coffeinextraktion und -adsorption
werden isobare und isotherme Bedingungen angestrebt. Ein
Kreislaufbetrieb der Coffeinextraktion und -adsorption
mit dem Kohlendioxyd wird so lange fortgesetzt, bis die
gewünschten Restcoffeingehalte im Extraktionsgut erreicht
sind. - Dabei muß ein Kompromiß zwischen der von der
Temperatur des Kohlendioxyds abhängigen Extraktionsdauer
und der Qualität des Extraktionsguts, Kaffee, gewählt
werden. Die Fachwelt stand bei dem Entcoffeinieren von
Kaffee vor dem Dilemma, daß die Behandlung des zu ent
coffeinierenden Kaffees mit Kohlendioxyd hoher Temperatur,
d. h. um 80° C und höher zwar als sehr wirkungsvoll erkannt
war, jedoch eine Schädigung des Aromas und Geschmacks des
Kaffees zur Folge hatte; andererseits verlief der
Extraktionsvorgang bei niedrigeren Temperaturen unvoll
kommen und unwirtschaftlich lange. Als Kompromiß wurde
bevorzugt eine Temperatur in dem Bereich zwischen 60 und
80° C gewählt.
Das Gleiche gilt auch für ein weiteres zum Stand der
Technik gehörendes Verfahren, bei dem Rohkaffee das Coffein
durch Behandlung mit feuchtem Kohlendioxyd in über
kritischem Zustand, insbesondere bei einer Temperatur von
40 bis 80° C unter einem Druck von ca. 12 bis 18 MPa ent
zogen wird (DE-PS 20 05 293).
Ferner ist ein Verfahren bekannt, nach dem grüne Kaffee
bohnen einer niedrigen Qualität auf einen Feuchtigkeits
gehalt über 37 Gew.-% gebracht werden und anschließend mit
einem feuchten Fluid, insbesondere Kohlendioxyd, im über
kritischen Zustand bei einer Temperatur von wenigstens ca.
100° C und einem Druck von wenigstens 20 MPa entcoffeiniert
werden (EP 00 29 684-A1). Höherwertiger grüner Kaffee wird
auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 26 bis 33 Gew.-% ange
feuchtet und mit einem feuchten Fluid bei einer Temperatur
zwischen 60° C und 85° C und einem Druck von wenigstens
ca. 20 MPa entcoffeiniert. Der entcoffeinierte Kaffee
niedriger Qualität und der entcoffeinierte höherwertige
Kaffee werden vor oder nach dem Rösten vermischt.
Allen bekannten, oben erörterten Extraktionsverfahren ist
gemeinsam, daß die einmal gewählte Temperatur des Kohlen
dioxyds für den Extraktionsprozeß konstant gehalten wurde.
Hinsichtlich der Abtrennung von Coffein aus einem Gasstrom
von Kohlendioxyd im überkritischen Zustand war es bekannt,
den Druck des Gases zu senken oder die Temperatur herab
zusetzen (z.B. DE 26 37 197-C2).
Zur Herstellung eines konzentrierten Kaffee-Extrakts ist es
bekannt, den Extrakt einer Ultrafiltration zu unterwerfen,
bei der die Feststoffe zurückgehalten und die Aromen durch
gelassen werden (DE 30 25 095-A1). Das Durchgangsbruchteil
der Ultrafiltration wird einer umgekehrten Osmose unter
worfen, welche die Aromen aufsammelt und im Idealfall nur
Wasser durchläßt. Coffein wird nicht selektiv mit dem
Wasser extrahiert. Die Durchführungsbedingungen der Ultra
filtration und der Umkehrosmose sind so gewählt, daß der
Extrakt so schonend wie möglich behandelt wird. Es wird
bei Temperaturen zwischen 2 und 25° C und Drücken von ca.
0,4 bis 2 MPa bei der Ultrafiltration sowie von ca. 3 bis
8 MPa bei der Umkehrosmose gearbeitet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
Entcoffeinierungsverfahren von grünem Kaffee, der keinen
größeren als seinen natürlichen Feuchtigkeitsgehalt aufweist,
unter effizienterem Erhalt der Ausgangsqualität zu gestalten.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im kennzeich
nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Temperaturschritten
der Entcoffeinierung gelöst.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß nicht möglichst
kurzfristig während des Entcoffeinierungsvorgangs auf die
Endtemperatur über 70° C hochgefahren wird, sondern daß der
Temperaturanstieg in bestimmten Temperaturstufen zeitge
steuert verzögert erfolgt. Die Temperatur überschreitet nur
während eines Bruchteils des gesamten Entcoffeinierungs
vorgangs 70° C in einem Temperaturbereich, der bei längerer
Einwirkung auf den Kaffee für aromatischen und geschmack
vollen decoffeinierten Kaffee schädlich wäre. Erfindungs
gemäß wird über 70° C mit einem Temperaturverlauf ent
coffeiniert, bei dem die Entcoffeinierungskurve über der
Zeit nicht asymptotisch in einen Grenzwert völliger Coffein
freiheit einläuft, sondern auch bei höherer Gesamtent
coffeinierung mit relativ großer Steigung verläuft. Da bei
dem angegebenen zeitgesteuert ansteigenden Temperaturverlauf
ein geringer Kohlendioxyddurchsatz zum Erreichen des gleichen
Entcoffeinierungseffektes genügt, ist die Coffeinkonzen
tration des beladenen Kohlendioxyds auch am Ende des Ent
coffeinierungsvorgangs groß, was wiederum eine leichte
Trennbarkeit des Coffeins von dem Kohlendioxyd ermöglicht.
Obwohl der Kaffee hier annähernd vollständig entcoffeiniert
wird, läßt sich so ohne weitere Hilfsmaßnahmen, wie Ent
aromatisieren vor dem Entcoffeinieren des Kaffees und
späteres Rearomatisieren, eine große geschmackliche oder aro
matische Güte bei natürlicher Farbgebung des entcoffinierten
Kaffees erreichen. Der gesamte Entcoffeinierungsvorgang ist
relativ kurz. - Zur Entcoffeinierung wird vorteilhaft grüner
Kaffee mit seinem natürlichen Feuchtigkeitsgehalt verwendet,
wie er in den Erzeugerländern ohne weitere Behandlung vor
liegt. Es kann aber auch grüner Kaffee eingesetzt werden,
der nach längerer Lager- oder Transportzeit auf diesen
Feuchtigkeitsgehalt angereichert wurde. Bei der Verwendung
grünen Kaffees mit natürlichem Feuchtigkeitsgehalt zum Ent
coffeinieren mit überkritischem Kohlendioxydgas unter den
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bedingungen werden die bei
den herkömmlichen Entcoffeinierungsverfahren mit chlorierten
Lösungsmitteln auftretenden Schwierigkeiten vermieden. Zur
Gewinnung des grünen Kaffees wird das Fruchtfleisch von den
Kaffeebohnen durch übliche Verfahren getrennt. Die dadurch
gewonnenen Bohnen weisen eine pergamentartige Oberhaut mit
etwas verbleibenden Pectinen auf. In einem anschließenden
Reinigungsschritt werden die Kaffeebohnen von den ver
bleibenden Pectinen gelöst und mit Wasser gewaschen. Der so
gewonnene Kaffee weist unter seiner Oberhaut einen Feuchtig
keitsgehalt von etwa 50 Gew.-% auf. Anschließend wird die
Oberhaut entfernt und der so gewonnene geschälte grüne
Kaffee wird bei seinem natürlichen Feuchtigkeitsgehalt der
Entcoffeinierung mit den erfindungsgemäßen Temperaturstufen
des überkritischen Kohlendioxydgases unterworfen. - Das Ent
coffeinierungsverfahren kann mit einem verhältnismäßig
geringen Durchsatz des zur Extraktion benutzten überkri
tischen Gases und insgesamt geringem Energieaufwand durch
geführt werden. Dementsprechend ist auch der Energieaufwand
zum Trennen des Coffeins von dem beladenen Gas gering.
Trennverfahren ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3. Bei
dem Verfahren nach Anspruch 2 braucht die Temperatur des
beladenen Kohlendioxyds nicht unbedingt herabgesetzt zu
werden. Zur Rückführung des von dem Coffein befreiten
Kohlendioxyds in den Entcoffeinierungsprozeß ist daher nur
wenig zusätzlich zugeführte Energie ausreichend. Dies gilt
insbesondere für die Verfahrensparameter nach Anspruch 4.
Die Verfahrensparameter des Druckes und der Temperatur bei
der Hyperfiltration nach Anspruch 3 ermöglichen es, das Gas
nach Abzug des Coffeins ohne große Energiezufuhr zur Ent
coffeinierung im Kreislauf zu führen. Einzelne Parameter
des Abtrennens des Coffeins aus dem beladenen Gas ergeben
sich für das Verfahren nach Anspruch 3 aus Anspruch 5.
Der stufenweise zeitgesteuerte Temperaturanstieg nach
Anspruch 1 eignet sich besonders für chargenmäßige Verfahren.
Eine zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ge
eignete Vorrichtung ist in Anspruch 6 angegeben. Diese Vor
richtung eignet sich für ein chargenmäßiges Verfahren bei
besonders günstiger Ausnutzung der dem überkritischen Gas,
Kohlendioxyd, zugeführten Wärmeenergie.
Der Temperaturanstieg des Entcoffeinierungsvorgangs ist
sowohl bei Betrieb dieser Vorrichtung nach Anspruch 6 be
sonders gut regelbar, wenn zusätzliche Wärmeaustauscher
gemäß Anspruch 7 vorgesehen werden.
Die apparative Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß Anspruch 3 beinhaltet eine Umkehrosmoseeinrichtung
(Anspruch 7).
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit
drei Figuren erläutert. Es zeigt
Fig. 1 typische zeitliche Temperaturverläufe des Ent
coffeinierungsvorganges und entsprechende Ent
coffeinierungskurven,
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung
zum Entcoffeinieren mit einer Extraktionskolonne,
Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung
zum Entcoffeinieren mit mehreren Extraktions
kolonnen und
Fig. 4 eine Variante der in Fig. 2 dargestellten Vor
richtung.
In Fig. 1 ist dargestellt, wie eine Entcoffeinierungskurve
d₁, die zu einer konstanten Entcoffeinierungstemperatur
von 60° C - Kurve a - gehört, asymptotisch bis zum Grenz
wert von d gleich 100% verläuft. Man erkennt, daß der
Verlauf der Entcoffeinierungskurve d₁ im Verlauf des Ent
coffeinierungsvorgangs relativ flach ist.
Nach den erfindungsgemäßen Verfahren verlaufen hingegen
die Temperaturen der Entcoffeinierung zeitgesteuert treppen
förmig ansteigend, siehe Kurvenzug b, oder analog dazu
progressiv ansteigend, siehe Kurvenzug c. Zu
diesen Temperaturverläufen gehört die Entcoffeinierungs
kurve d₂, deren Verlauf sich oberhalb des Zeitpunkts t₁
durch relativ große Steilheit auszeichnet.
Zu dem Temperaturverlauf b gehört folgendes Verfahrens
beispiel:
1. Verwendetes Ausgangsmaterial: grüner Kaffee, caffee
arabica, Sorte laturra
a) geschälter grüner Kaffee mit natürlichem Feuchtigkeits
gehaltb) oder grüner Kaffee nach Befeuchtung mit einem Wasser
gehalt von 40 bis 50 Gew.-%.
2. Zustände für den Entcoffeinierungsvorgang in einer
Extraktionskolonne:
Druck: 20 bis 30 MPa (25 MPa) (200 bis 300 bar (250 bar))
Temperatur: 60° C - erste vier Stunden
70° C - zweite vier Stunden
85° C - letzte vier Stunden
CO₂Durchfluß: 17 kg CO₂ pro Kilogramm grünen Kaffees
pro Stunde bei einstufiger Extraktion,
bei mehrstufiger Extraktion nur 5 kg CO₂.
3. Grad der Entcoffeinierung: 96,5%.
4. Entcoffeinierungszeit zum Erreichen des unter 3. ge
nannten Werts: 12 Stunden
5. Zustände zur Abtrennung des Coffeins von dem beladenen
Kohlendioxyd in einem Abscheider:
Druck: 7 bis 10 MPa (9 MPa) (70 bis 100 bar (90 bar))
Temperatur: 50 bis 100° C (90° C)
In Fig. 2 ist mit 1 eine Extraktionskolonne bezeichnet.
Ein Filter 2 trennt in der Extraktionskolonne einen Wasser
sumpf 3 von dem zu entcoffeinierenden Kaffee 4. Der Mantel
der Extraktionskolonne kann durch Heißwasser beheizt werden,
welches über ein Ventil 5 zugeführt wird.
Von dem Kopf der Extraktionskolonne führt eine Leitung 6
über ein Expansionsventil 7 zu einem Abscheider 8, der
ebenso wie die Extraktionskolonne als Druckgefäß ausge
bildet ist. Der Abscheider kann in konventioneller Weise
beheizt werden, was in Fig. 2 nicht dargestellt ist. Ein
Ventil 9 am Boden des Abscheiders dient zum Abzug von
Wasser, welches sich in dem Abscheider ansammelt. Ähnlich
kann über ein Ventil 5a von der Extraktionskolonne 1 im
Bedarfsfall Wasser abgezogen werden.
Der Abscheider 8 steht über eine Rückflußleitung 10,
einen Kompressor 11 und einen Wärmeaustauscher 12 mit dem
Boden der Extraktionskolonne 1 in Verbindung.
Zur Zeitsteuerung der Temperatur in der Extraktionskolonne 1
ist ein Zeitplangeber 13 vorgesehen, der auf den ge
wünschten Temperaturverlauf als Sollwert eingestellt ist.
Der Zeitgeber steht mit einem Eingang eines Reglers 14 in
Verbindung, der den Istwert der Temperatur über einen
Temperaturfühler 15 erhält. Der Regler regelt die Temperatur
mit der in der Extraktionskolonne mittels des überkritischen
Kohlendioxyds, welches im Kreislauf geführt wird, extrahiert
wird durch Einstellung des Ventils 5 und hilfsweise eines
Ventils 16 an dem Wärmeaustauscher.
In der Extraktionskolonne werden beispielsweise 700 g
grünen Kaffees mit einem natürlichen Wassergehalt von
45% eingebracht. Die Extraktion des Coffeins wird mit
überkritischem Kohlendioxydgas unter den Bedingungen ent
sprechend den Ziffern 1-5 in dem vorangehenden Beispiel
während einer Zeitdauer von zwölf Stunden durchgeführt.
Während dieser Zeitdauer werden 96,5% des in dem Kaffee
enthaltenen Coffeins aus diesem entzogen.
Das mit dem Coffein beladene Kohlendioxyd wird über die
Leitung 6 zu dem Expansionsventil geführt, in dem es auf
einen Druck von 90 bar reduziert wird, während der Druck
in der Extraktionskolonne 1 eine Größe von 25 MPa (250 bar) hat. - In dem
Abscheider 8 sammelt sich von dem expandierten Kohlendioxyd
gas abgeschiedenes Wasser in flüssiger Form zusammen mit dem
entzogenen Coffein an. Aus dieser wäßrigen Lösung kann
das Coffein in üblichen Verfahren gewonnen werden.
Das von dem Coffein befreite Kohlendioxyd wird über die
Rückflußleitung 10 zurückgeführt, wieder auf einen Druck
von 25 MPa komprimiert, in dem Wärmeaustauscher 12 vorer
wärmt und dem Boden der Extraktionskolonne 1 zugeführt.
Dort kann es durch die angesammelte Flüssigkeit aufsteigen
und den über dem Filter 2 gelagerten Kaffee weiter ent
coffeinieren. Entsprechend der Einstellung des Zeitplan
gebers 3 steigt während des Entcoffeinierungsvorgangs die
Temperatur in der Extraktionskolonne an, bis der gewünschte
Entcoffeinierungsgrad von 96,5% erreicht ist.
Aus der wäßrigen Lösung am Boden des Abscheiders 8 kann
Coffein mit einem Reinheitsgrad von 99,5% durch Aus
kristallisieren gewonnen werden.
In einem anderen Beispiel zum Betrieb der Einrichtung
nach Fig. 2 wird die Extraktionskolonne mit 700 g wieder
befeuchtetem grünem Kaffee beschickt, der einen Wasser
gehalt von 46% aufweist. Die Extraktion des Coffeins wird
wiederum unter den Bedingungen entsprechend den Ziffern
1-5 des eingangs gegebenen Verfahrensbeispiels durchge
führt. Der Entcoffeinierungsvorgang dauert 12½ Stunden,
währenddessen 93% des ursprünglichen Coffeingehalts
entzogen werden.
Aus dem mit dem Coffein beladenen Kohlendioxyd wird
wiederum nach Entspannung durch Expansionsventil wäßrige
Coffeinlösung in dem Abscheider 8 gewonnen, aus der das
Coffein mit einem Reinheitsgehalt von 99,5% aus
kristallisiert werden kann.
In Fig. 3 ist eine Einrichtung zum Entcoffeinieren mit
einer Batterie von Extraktionskolonnen dargestellt, die
chargenweise gefahren werden. Übereinstimmende Teile der
Einrichtung sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in
Fig. 2 versehen.
Statt nur einer einzigen Extraktionskolonne sind jedoch
in Fig. 3 sechs Extraktionskolonnen 1, 17, 18, 19, 20, 21
vorgesehen. Jeweils zumindest drei dieser Extraktionskolonnen
können zueinander in Reihe angeordnet werden, indem jeweils
der Kopf einer vorangehenden Extraktionskolonne über eine
der Leitungen 22 bis 25 und einen zusätzlichen Wärmeaus
tauscher 26 bis 29 mit dem Boden der nachfolgenden
Extraktionskolonne in Verbindung steht.
Um die Einrichtung nach Fig. 3 nach dem in dem ersten
Beispiel beschriebenen Verfahren zu betreiben,
wird je eine Extraktionskolonne, z. B. 1, in einer ersten
Entcoffeinierungsphase mit 60° gefahren, die nachgeschaltete
Extraktionskolonne 17 mit 70° und die darauffolgende
Extraktionskolonne 18 wiederum mit 85°. Der Kopf der dritten
Extraktionskolonne kann dann direkt zu der Leitung 6 durch
geschaltet sein, wenn nicht noch zusätzliche Temperatur
stufen vorgesehen sind. Von der Gruppe der Extraktions
kolonnen kann in dieser ersten Phase beispielsweise die
Extraktionskolonne 20 entladen werden, indem weitgehend
entcoffeinierter Kaffee aus der Kolonne entnommen wird,
während eine andere Extraktionskolonne, z. B. 21, frisch mit
grünem Kaffee beschickt wird.
In einer anschließenden Phase der Extraktionszeit werden
die Extraktionskolonnen durch zwei Ventilanordnungen 31,
21, die nur durch unterbrochene Linien angedeutet sind,
beispielsweise so umgeschaltet, daß die Extraktionskolonne
18 nicht mehr mit Kohlendioxydgas durchströmt wird, sondern
entladen werden kann. Die zuvor beschickte Extraktions
kolonne 21 wird jetzt als erste Extraktionskolonne einer
Reihenschaltung mit 60° C gefahren, die sich daran an
schließende Extraktionskolonne 1 wird jetzt auf eine
Temperatur von beispielsweise 70° C eingeregelt und die
letzte Extraktionskolonne 17 der zweiten Phase wird jetzt
auf 85° C erhitzt. So können zyklisch sämtliche Extraktions
kolonnen umgeschaltet werden, damit jeweils der Inhalt
jeder Extraktionskolonne stufenweise einer erhöhten
Extraktionstemperatur entsprechend Fig. 1 Temperaturver
lauf b ausgesetzt wird.
Währenddessen fällt in dem Abscheider 8 fortlaufend
wäßrige Coffeinlösung an, aus der wiederum das Coffein
durch Auskristallisieren gewonnen wird.
Die Einrichtung nach Fig. 4 unterscheidet sich von der
jenigen nach Fig. 2 dadurch, daß anstatt des Abscheiders 8
eine Umkehrosmoseeinrichtung 33 vorgesehen ist. In diesem
Zusammenhang ist das Expansionsventil 7 so eingestellt, daß
die Abtrennung des Coffeins von dem beladenen CO₂ in der
Umkehrosmoseeinrichtung bei einer Temperatur von 33-70° C
und bei einem Gesamtdruck erfolgt, der unterhalb des Druckes
in der Extraktionskolonne in dem Bereich zwischen 7-10 MPa (70-300
bar) liegt. - Mit der Umkehrosmoseeinrichtung werden die
bekannten Vorteile der Umkehrosmose oder Hyperfiltration
zum Abtrennen des Coffeins erreicht. Vorzugsweise wird mit
der Umkehrosmoseeinrichtung bei einem Gesamtdruck von
20-30 MPa (200-250 bar und einer Temperatur von 35-50° C gearbeitet.
Die Druckdifferenz in der Umkehrosmoseeinrichtung kann
bis 8 MPa (80 bar) betragen. Weitere Einzelheiten können aus der
Zeitschrift "Chemische Anlagen und Verfahren", November 1984,
Seiten 68, 69 entnommen und auf die vorliegende Einrichtung
bzw. das damit ausgeübte Verfahren übertragen werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Entcoffeinierung von grünem Kaffee durch
Behandlung des Kaffees mit einem Gas, insbesondere
Kohlendioxyd, im überkritischen Zustand bei einem Druck
von über 10 bis 30 MPa (100 bis 300 bar) und bei
Temperaturen bis unterhalb 150° C, und zur anschließenden
Abtrennung des Coffeins von dem beladenen Gas bei herab
gesetztem Druck und/oder Temperatur,
dadurch gekennzeichnet,
daß der einen natürlichen Feuchtigkeitsgehalt auf
weisende grüne Kaffee bei den aufeinanderfolgenden
Temperaturschritten entcoffeiniert wird:
60° C erste vier Stunden
70° C anschließende vier Stunden
85° C letzte vier Stunden.
60° C erste vier Stunden
70° C anschließende vier Stunden
85° C letzte vier Stunden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das durch den Entcoffeinierungsvorgang extrahierte
Coffein von dem beladenen Gas bei einem Druck von
7 bis 10 MPa (70 bis 100 bar) und einer Temperatur
von 50 bis 100° C abgetrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Coffein aus dem durch den Entcoffeinierungs
vorgang beladenen Gas durch Hyperfiltration (Umkehr
osmose) mit wenigstens einer semipermeablen Membrane
bei einem Gesamtdruck von 7 bis 30 MPa (70 bis 300 bar)
und einer Temperatur von 33 bis 70° C gewonnen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Coffein von dem beladenen Gas bei einem Druck
von 9 MPa (90 bar) und einer Temperatur von 90° C ab
getrennt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtrennung des Coffeins von dem beladenen Gas
bei einem Gesamtdruck von 20 bis 25 MPa (200 bis 250 bar)
und einer Temperatur von 35 bis 50° C erfolgt.
6. Vorrichtung zur Entcoffeinierung mit mindestens einer
als Druckbehälter ausgebildeten Extraktionskolonne,
deren Kopf zur Behandlung des mit Coffein beladenen
Gases, insbesondere Kohlendioxyd, mit einem Abscheider
in Verbindung steht, von dem eine im wesentlichen un
beladenes Gas führende Rückflußleitung über einen Wärme
austauscher und einen Kompressor zu der Extraktions
kolonne zurückgeführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Extraktionskolonnen (1, 17-21) über be
ladenes Gas führende Leitungen (22-25) in Reihe ange
ordnet sind, daß der Kopf der letzten Extraktionskolonne
(z. B. 20) der Reihenanordnung mit dem Abscheider (8) in
Verbindung steht, von dem die Rückflußleitung (10) zu
der ersten Kolonne zurückgeführt ist, und daß die Ab
folge der Extraktionskolonnen in der Reihenschaltung
zum chargenweisen Betrieb umschaltbar ist (Ventilan
ordnungen 30, 31).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen je zwei Extraktionskolonnen (z. B. 1, 17)
in jeder Leitung (z. B. 22) ein Wärmeaustauscher (z. B. 26)
vorgesehen ist und der Abscheider (8) aus einer Umkehr
osmoseeinrichtung (33) mit Entspannungsventil (7) besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843445502 DE3445502A1 (de) | 1983-12-13 | 1984-12-13 | Verfahren und einrichtung zur entcoffeinierung von gruenem kaffee |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3345006 | 1983-12-13 | ||
DE19843445502 DE3445502A1 (de) | 1983-12-13 | 1984-12-13 | Verfahren und einrichtung zur entcoffeinierung von gruenem kaffee |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3445502A1 DE3445502A1 (de) | 1985-06-20 |
DE3445502C2 true DE3445502C2 (de) | 1992-01-09 |
Family
ID=25816389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843445502 Granted DE3445502A1 (de) | 1983-12-13 | 1984-12-13 | Verfahren und einrichtung zur entcoffeinierung von gruenem kaffee |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3445502A1 (de) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATA142986A (de) * | 1986-05-27 | 1993-05-15 | Schoeller Bleckmann Stahlwerke | Verfahren zum behandeln von kaffee |
DE3713953A1 (de) * | 1986-06-20 | 1987-12-23 | Krupp Gmbh | Verfahren zur entcoffeinierung von rohkaffee |
DE3744988C2 (en) * | 1986-06-20 | 1993-06-03 | Kohlensaeure-Werke Rud. Buse Gmbh & Co, 5462 Bad Hoenningen, De | Decaffeination of raw coffee beans |
EP0264484B1 (de) * | 1986-10-23 | 1990-01-24 | Kaffee-Veredelungs-Werk Koffeinfrei Kaffee G.m.b.H. & Co. | Verfahren zum Entcoffeinieren von Naturstoffen, insbesondere Rohkaffee oder Tee |
DE3640333C3 (de) * | 1986-11-26 | 1994-08-11 | Barth Raiser Hopfenextraktion | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von aromatisiertem, entcoffeiniertem Tee |
US4820537A (en) * | 1987-03-13 | 1989-04-11 | General Foods Corporation | Method for decaffeinating coffee with a supercritical fluid |
DE3719991A1 (de) * | 1987-06-15 | 1988-12-29 | Barth Raiser Hopfenextraktion | Verfahren zur wiedergewinnung von als loesungsmittel fuer coffein verwendetem kohlendioxid |
DE4003483A1 (de) * | 1989-02-09 | 1990-08-16 | Schoeller Bleckmann Stahlwerke | Verfahren zum entkoffeinieren von rohkaffee |
DE4000474A1 (de) * | 1990-01-10 | 1990-11-15 | Ben Nasr Hedi Dr | Verfahren zur quasikontinuierlichen entcoffeinierung von rohkaffee |
US20100112181A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | Matthew Joel Taylor | Recovery of Antioxidants from Decaffeination Process |
US20130261136A1 (en) | 2010-10-13 | 2013-10-03 | Yi-Fang Chu | Coffee extracts as ingredients of foods, drugs, cosmetics, dietary supplements, and biologics |
CN110934216A (zh) * | 2018-09-21 | 2020-03-31 | 黄钰庭 | 咖啡生豆的处理方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2005293C3 (de) * | 1970-02-05 | 1974-01-10 | Studiengesellschaft Kohle Mbh, 4330 Muelheim | Verfahren zur Entcoffeinierung von Rohkaffee |
AT290962B (de) * | 1970-02-12 | 1971-06-25 | Studiengesellschaft Kohle Mbh | Verfahren zur Entcoffeinierung von Kaffee |
DE2119678C3 (de) * | 1971-04-22 | 1975-10-30 | Studiengesellschaft Kohle Mbh, 4330 Muelheim | Verfahren zur Herstellung von coffeinfreiem Kaffee-Extrakt |
DE2212281C3 (de) * | 1972-03-14 | 1978-11-18 | Hag Ag | Verfahren zur entcoffeinierung von rohkaffee |
DE2637197C2 (de) * | 1976-08-18 | 1983-01-27 | Hag Ag, 2800 Bremen | Verfahren zum Entzug von Coffein aus coffeinhaltigen Naturstoffen mit einem überkritischen Extraktionsmittel |
US4348422A (en) * | 1978-02-13 | 1982-09-07 | Studiengesellschaft Kohle M.B.H. | Process for the direct decaffeination of aqueous coffee extract solutions |
CH640704A5 (fr) * | 1979-08-15 | 1984-01-31 | Nestle Sa | Procede de preparation d'un extrait concentre de cafe, the ou leurs succedanes. |
US4255461A (en) * | 1979-11-13 | 1981-03-10 | General Foods Corporation | Preparation of a decaffeinated roasted coffee blend |
DE3133032A1 (de) * | 1981-08-20 | 1983-03-03 | Extrakta Strauss GmbH, 2000 Hamburg | "extraktionsverfahren und anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens" |
DE3443390A1 (de) * | 1984-11-28 | 1986-05-28 | Hopfenextraktion HVG Barth, Raiser & Co, 8069 Wolnzach | Verfahren zur abtrennung von coffein aus verfluessigten oder ueberkritischen gasen |
-
1984
- 1984-12-13 DE DE19843445502 patent/DE3445502A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3445502A1 (de) | 1985-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2119678C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von coffeinfreiem Kaffee-Extrakt | |
DE69107806T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von löslichem Kaffee. | |
EP0482675B1 (de) | Verfahren zur Entcoffeinierung von Rohkaffee | |
DE2639066C2 (de) | ||
EP0252394A1 (de) | Verfahren zum Trocknen von pflanzlichen oder tierischen Materialien | |
DE3445502C2 (de) | ||
DE2826466A1 (de) | Verfahren zur behandlung eines waessrigen extrakts eines pflanzlichen stoffs zwecks verringerung des gehalts an kaffein und/oder chlorogensaeure | |
DE2212281B2 (de) | Verfahren zur entcoffeinierung von rohkaffee | |
DE3119277C2 (de) | ||
DE2905078A1 (de) | Verfahren zur entcoffeinierung von kaffee | |
DE3415844C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von entkoffeiniertem Tee | |
DE3640333C2 (de) | ||
EP0439710B1 (de) | Verfahren zur Entcoffeinierung von Rohkaffee | |
EP0067189B1 (de) | Extraktionsverfahren | |
DE3203100A1 (de) | Extraktionsverfahren und vorrichtung zu dessen durchfuehrung | |
DE2846976C3 (de) | Verfahren zur Entcoffeinierung von Rohkaffee | |
EP0280935A2 (de) | Verfahren zur Extraktion organischer Bestandteile aus Feststoffen | |
DE3018884A1 (de) | Verfahren zum entfernen von coffein aus einer coffeinloesung in einem fettartigen material | |
DE2813147A1 (de) | Verfahren zur herstellung von dekoffeiniertem kaffee | |
DE19524481C2 (de) | Verfahren zur Entcoffeinierung von schwarzem Tee | |
DE3719991A1 (de) | Verfahren zur wiedergewinnung von als loesungsmittel fuer coffein verwendetem kohlendioxid | |
DE4400096C2 (de) | Verfahren zur Entcoffeinierung von schwarzem Tee | |
DE3744988C2 (en) | Decaffeination of raw coffee beans | |
DE3414977A1 (de) | Verfahren zur extraktion von feststoffen mit verdichtetem kohlendioxid | |
EP0118019B1 (de) | Verfahren zur Entcoffeinierung von Röstkaffee |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8305 | Restricted maintenance of patent after opposition | ||
D4 | Patent maintained restricted | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |