JP2763905B2 - 超臨界流体を用いたコーヒーのカフェイン除去法 - Google Patents

超臨界流体を用いたコーヒーのカフェイン除去法

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JP2763905B2
JP2763905B2 JP1054861A JP5486189A JP2763905B2 JP 2763905 B2 JP2763905 B2 JP 2763905B2 JP 1054861 A JP1054861 A JP 1054861A JP 5486189 A JP5486189 A JP 5486189A JP 2763905 B2 JP2763905 B2 JP 2763905B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超臨界流体を用いてグリーンコーヒーから
カフェインを抽出する方法に関する。より詳細には、本
発明はグリーンコーヒーが入っている抽出容器の第一末
端部に実質的にカフェインを含有していない超臨界流体
を連続的に供給し、その抽出容器の第二末端部からカフ
ェインを含んだ超臨界流体を取り出す工程を含む。カフ
ェインを除去したグリーンコーヒーの一部は定期的に抽
出容器から取り出し、それと実質的に同時にカフェイン
を除去していないグリーンコーヒーを新たに入れる。ま
た、抽出容器の第二末端部から取り出した超臨界流体は
吸収器に導き、そこで水を向流に流すことによって超臨
界流体中に含まれている実質的にすべてのカフェインを
除去する。本発明のカフェイン除去法によれば、従来の
バッチを用いたカフェイン除去法によるよりも、質の良
い脱カフェインコーヒーを効率良く製造することができ
る。
（先行技術） コーヒーからカフェインを除去する方法として様々な
技術が知られている。その中でも最も一般的なのは、ま
ずコーヒー豆を水で湿らせておいて、有機溶媒またはカ
フェインの少ないグリーンコーヒー可溶化物の溶液でカ
フェインを抽出し、次いでその溶液中にとりこまれたカ
フェインを別の溶媒と接触させることによって除去する
方法である。コーヒー豆からカフェインを抽出する際に
上記のいずれの溶媒を使用したとしても、少なくとも溶
媒の一部はグリーンコーヒーと接触するが普通である。
従って、グリーンコーヒーには微量の溶媒が残存してし
まう。カフェイン抽出溶媒として最も有用なのはハロゲ
ン化炭化水素であるが、いかなる微量の溶媒もコーヒー
中に残存させないようにするためにかかる溶媒は使用し
ないようにするのが望ましくなってきている。
これらの方法よりも望ましい費用がかかる方法とし
て、超臨界流体を使用してグリーンコーヒーからカフェ
インを除去する方法がある。超臨界流体として好ましい
のは、超臨界二酸化炭素である。ゾセル（Zosel）の米
国特許第4,260,639号には、カフェインを除去するため
にグリーンコーヒーを水で湿らせた超臨界二酸化炭素と
接触させることが記載されている。また、ゾセル（Zose
l）の米国特許第3,806,619号には、４時間ごとに新しい
水に交換している水溜めにカフェインを含んだ二酸化炭
素をバブルさせることによって、二酸化炭素からカフェ
インを除去してもよいことが記載されている。しかし、
このようなカフェイン回収系は、水を４時間ごとに交換
しなければならないために連続操作ができないという欠
点がありかなり非効率的である。さらに、ゾセル（Zose
l）の米国特許第4,247,570号には、コーヒーと超臨界流
体とを接触させる前に、グリーンコーヒーをカフェイン
吸収剤と混合しておく方法が記載されている。この方法
によれば、超臨界流体に抽出されたカフェインは吸収剤
に吸収されるため、超臨界流体からカフェインを除去す
る工程をさらに別個に設ける必要がない。しかし、この
方法もまたバッチを用いた方法であるため、連続操作を
する場合と比べると効率が悪いという欠点がある。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従来法よりも操作が連続している、超臨界
流体を用いたグリーンコーヒーのカフェイン除去法を提
供することを目的とする。
また、本発明はカフェインの除去に伴う、カフェイン
以外の固形分のロスを抑えることによって、質の高い脱
カフェインコーヒーを製造することをも目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明の目的は、グリーンコーヒーが入っている抽出
容器の末端部に本質的にカフェインを含有していない超
臨界流体を連続的に供給し、その抽出容器の反対側の末
端部からカフェインを含んだ超臨界流体を取り出すこと
からなる方法によって達成されることが判明した。抽出
容器中のグリーンコーヒーの一部は末端部から定期的に
取り出され、同時に反対側の末端部からカフェインを除
去していないグリーンコーヒーが供給される。カフェイ
ンを本質的に含有していない超臨界流体はグリーンコー
ヒーを取り出すほうの末端部から供給される。そして、
カフェインを含んだ超臨界流体は、極性液体を向流に流
す吸収器に導かれる。吸収器において、カフェインは超
臨界流体から極性液体へと移動する。その後、実質的に
カフェインを含有しなくなった超臨界流体は再び抽出容
器に導かれて使用される。
本発明では、超臨界流体を用いてグリーンコーヒーか
らカフェインを除去する。超臨界流体は、臨界温度およ
び臨界圧力を越える温度、圧力下に維持された流体をい
う。超臨界流体は、周囲環境では気体であるのが普通で
ある。本発明では、二酸化炭素、窒素、亜酸化窒素、メ
タン、エチレン、プロパンおよびプロピレン等の超臨界
流体を使用するのが適している。その中でも特に、臨界
温度31℃、臨界圧力72.8気圧の二酸化炭素を使用するの
が好ましい。二酸化炭素は、爆発性がなく食品加工用と
して極めて安全でありかつ安価で大量に入手しうるもの
である。これらの超臨界流体は、単独で使用しても二種
以上を組み合わせて使用してもよい。
また、いわゆる増強剤（enhancer）を超臨界流体に加
えて溶媒特性をさらによくしてもよい。もっとも有用な
増強剤は低沸点から中沸点のアルコールおよびエステル
であり、メタノール、エタノール、酢酸エチル等が典型
的なものとして挙げられる。本質的にカフェインを含有
しない超臨界流体に加える増強剤の量は、約0.1〜20.0
重量％の範囲内であってもよい。本発明で使用する増強
剤は、ここで開示する条件下で超臨界流体とならない物
質であるのが典型的であり、また本発明で使用する超臨
界流体に溶解してその溶媒特性をさらに良くすることだ
けを作用とするものである。
本発明の一実施態様では、実質的にカフェインを含有
しない超臨界流体を抽出容器に供給する前に増強剤と混
合する。また、別の実施態様では、実質的にカフェイン
を含有しない超臨界流体をあらかじめ増強剤と混合する
ことなく抽出容器に供給し、これらがカラムの全長の1/
4〜1/3に進行したところで増強剤の供給をして両者を混
合する方法もある。その後、グリーンコーヒーに残存し
ている増強剤を除去するために、増強剤を含有していな
い超臨界流体でグリーンコーヒーを洗浄する。
本発明では抽出容器として、グリーンコーヒーと超臨
界流体との接触を効率よく行うことができ、超臨界流体
の存在に必要な高圧力条件に耐え得るものを使用する。
抽出容器として好ましいのは、直径の４〜10倍の長さを
有しており、超臨界流体が通過するグリーンコーヒーが
層状に維持されている縦長のカラムである。本発明で用
いる抽出容器、とりわけ縦長の抽出容器は、容器内のグ
リーンコーヒーの移動を重力を利用して行うために鉛直
に立てて使用するのがもっとも典型的である。
超臨界流体によるカフェインの抽出を向流で行うた
め、カフェインを除去したグリーンコーヒーを取り出す
抽出容器末端部と同じ末端部から本質的にカフェインを
含有しない超臨界流体を供給し、また、カフェイン除去
前のグリーンコーヒーを入れる抽出容器末端部と同じ末
端部からカフェインを含んだ超臨界流体を取り出す。鉛
直に立てた縦長抽出容器を使用する場合は、カラム内で
グリーンコーヒーを移動させるのに重力を利用するため
に、カフェインを除去したグリーンコーヒーを抽出容器
の底から取り出すのが好ましい。抽出容器内のグリーン
コーヒーは、グリーンコーヒーの一部を定期的に出し入
れする際に移動する。カフェインを除去したグリーンコ
ーヒーの一部を定期的に抽出容器から取り出すと、グリ
ーンコーヒーの層自体の重さで層全体が下に移動し、同
時に抽出容器の頂部にできる空間にカフェイン除去前の
グリーンコーヒーが入れられる。すなわち、カフェイン
を除去したグリーンコーヒーを取り出すとともに、残り
のグリーンコーヒーの層がカラムの下方に移動するので
ある。もちろん、カラムを鉛直に立てて使用しカフェイ
ンを除去したグリーンコーヒーを底からとりださなくて
はならないことはない。しかし、特にグリーンコーヒー
の一部を出し入れする時等にもっとも便利なのでカラム
は鉛直に立てて使用するのが好ましい。
本発明は高圧条件下で行うため、一般にブローケース
として知られている中圧容器を使用するとグリーンコー
ヒーの定期的な出し入れがもっとも楽に行える。ブロー
ケースは、定期的に出し入れするグリーンコーヒーの体
積とほぼ等しい体積を有する比較的小さな圧力容器であ
る。ブローケースの両端は弁になっており、その弁は玉
弁であるのが典型的である。ブローケースは、抽出容器
の上下に各々ひとつずつ接続する。各々のブローケース
には二つの弁があり、そのうち一つで抽出容器に接続し
ている。定期的にグリーンコーヒーを出し入れする前
に、上のブローケース（鉛直に立てた抽出容器を使用し
た場合）には所望の体積のグリーンコーヒーを満たして
弁をしめておく。抽出容器内と同一の圧力にするため
に、ブローケースの空いている空間は超臨界流体で満た
しておく。そして、定期的な出し入れを行う時に、上の
ブローケースと抽出容器とをつないでいる弁と、抽出容
器と下にある空のブローケースとをつないでいる弁をあ
ける。グリーンコーヒー豆の出し入れが終わったところ
で、両方の弁を閉じる。上のブローケースには少量の超
臨界流体が残っているが実質的には空である。また下の
ブローケースにはカフェインを除去したコーヒーと超臨
界流体がいくらか入っている。下のブローケースに入っ
ている貴重な超臨界流体を大切に使用するために、ブロ
ーケースからグリーンコーヒーを出す前に超臨界流体を
保持容器または上のブローケースに送ってもよい。また
は、圧力容器用として知られている回転錠を使用して、
よりスムーズで簡単な操作を行えるようにしてもよい。
しかしながら、かかる回転錠は機構が比較的複雑であ
り、コスト高であるとともに維持も一般に大変である。
カフェインを除去したグリーンコーヒーの一部を取り
出し、カフェインを除去していないグリーンコーヒーを
入れる操作は、一定の時間ごとに行う。その時間は以下
に記載する点を考慮して決定する。定期的に取り出すカ
フェインを除去したグリーンコーヒーの量は、抽出容器
内に入っているグリーンコーヒーの体積の５〜33％の範
囲内とするのが最も好ましい。定期的に抽出容器に入れ
るカフェイン除去前のグリーンコーヒーの量もこれと同
様にして測る。そして、取り出すカフェインを除去した
グリーンコーヒー豆とほぼ同じ高さのグリーンコーヒー
を同時に抽出容器に入れる。カフェインを除去していな
いグリーンコーヒーは、カフェインを除去したグリーン
コーヒーを取り出した末端部と反対側の末端部から入れ
る。縦長の鉛直容器の場合には、通常頂部から入れる。
例えば、グリーンコーヒー層の15体積％を取り出したと
きには、これと同体積である15体積％のカフェイン除去
前のグリーンコーヒー豆を入れる。
具体的な操作条件は使用する系の構成によって変わる
ことは明らかであるが、本発明ではグリーンコーヒーか
ら十分にカフェインを除去しつつ生産性を最大限に高め
るように操作するのがもっとも好ましい。具体的には、
最初に含まれていたカフェインの97％以上を抽出するの
が通常は望ましい。操作条件の中でより重量なのは、超
臨界流体とグリーンコーヒーとの重量比とグリーンコー
ヒーを定期的に出し入れする頻度である。超臨界流体と
グリーンコーヒーとの最適重量比は、二つの競合する目
的を考慮しつつ決定しなくてはならない。操作の費用を
安くあげるためには、超臨界流体の使用量をできるだけ
少なくするのが好ましいことは言うまでもない。しか
し、超臨界流体の使用量が十分でないと生産性を減ずる
こととなり、さらに脱カフェインが十分になされないう
ちに超臨界流体がカフェインで飽和状態になってしまう
ため全工程の効率が悪くなってしまう。重量比は抽出容
器中のグリーンコーヒー1kgあたり超臨界流体を30〜100
kgとするのがもっとも好ましいことが明らかになってい
る。
グリーンコーヒーの出し入れの頻度もまた、カフェイ
ンの除去効率に影響を及ぼす重要な条件である。生産性
を高めることも望ましいが、グリーンコーヒーから所望
量のカフェインを除去するのもまた重要である。従っ
て、グリーンコーヒーの出し入れの頻度は、これらの二
つの目的を調和させるようにして決定しなくてはならな
い。もっとも好ましい頻度は使用する系により変わるも
のではあるが、カフェインを除去したグリーンコーヒー
は約10〜120分ごとに取り出すのが便利であることが明
らかになっている。また、カフェインを除去していない
グリーンコーヒーは、カフェインを除去したグリーンコ
ーヒーを取り出すのと同時に抽出容器に入れるのがもっ
とも好ましいことから、同様に約10〜120分ごとに抽出
容器に入れる。抽出容器内のグリーンコーヒーの総保持
時間は、定期的に行うグリーンコーヒーの出し入れの頻
度および一回の出し入れの量によって決まる。例えば、
縦長のカラムの体積の15％のグリーンコーヒーを54分ご
とに出し入れするときの総保持時間は６時間となる。上
記の制約があるため、縦長の抽出容器内のグリーンコー
ヒーの総保持時間は約２〜13時間の範囲内となる。
また、抽出容器内で超臨界流体を扱うため、温度と圧
力は臨界点より高くなくてはならない。従って本発明で
は、抽出容器内の温度と圧力もまた重要な条件である。
温度と圧力には上限はないが、グリーンコーヒーが劣化
するような高温や、抽出容器に高価な付属品と付けなく
てはならない程の高圧にはすべきではない。高温に対す
る耐性はグリーンコーヒーの種類によって様々である
が、一般にグリーンコーヒーは温度の影響を受け安い。
例えば、約100℃を越えるとある種のグリーンコーヒー
はその風味を損ねることがある。しかし、グリーンコー
ヒーからカフェインを除去する速度を速めるためには高
温にするのがよいため、臨界温度で超臨界流体を抽出容
器に供給するのは好ましくない。抽出容器内の温度は、
グリーンコーヒーの温度に対する耐性に応じて約70〜14
0℃に維持するのが好ましい。その中でも約80℃〜100℃
に維持するのがより好ましい。抽出容器内の圧力は、超
臨界流体を取り扱うことができるように臨界圧力以上に
維持しなくてはならない。圧力を上げれば超臨界流体の
溶媒特性は良くなることが知られている。しかし、圧力
が一般に400気圧程度になると、溶媒特性は良くなって
も、そのような圧力に耐え得るようにするために必要な
コストを埋め合わせることができなくなる。
カフェインの除去を容易にするために系に水分を導入
するのが好ましいことがある。抽出容器に入れる前に、
カフェインを除去していないグリーンコーヒーをあらか
じめ湿らせて、グリーンコーヒーに含まれているカフェ
インを溶解させておき後の抽出を容易にしてもよい。グ
リーンコーヒーは、約25〜50重量％の水分で湿らせるの
が典型的である。また、本質的にカフェインを含有して
いない超臨界流体を、抽出容易に入れる前に水で飽和さ
せておいてもよい。超臨界流体は通常約１〜３重量％の
水分で飽和する。このようにして水分を系に入れること
によってカフェインの除去効率を高めることができる。
本発明に従って超臨界流体を向流に流すことによって
カフェインの抽出効率は高まり、従来の方法によるより
も質の高い脱カフェインコーヒーを提供することができ
ることがわかっている。超臨界流体とカフェインを含有
するグリーンコーヒーとの接触によって、両者の間でカ
フェインが分配する。その分配の比は、系の構成によっ
て変化しない。カフェインはなるべく多く超臨界流体に
移動するのが好ましいことは言うまでもない。しかし、
かかる分配は、カフェインの超臨界流体への溶解度とグ
リーンコーヒーへの溶解度との比によって決する。分配
係数は一定の条件下で実験的に測定した測定値から計算
すればよい。具体的には、平衡状態における超臨界流体
中のカフェイン濃度をグリーンコーヒー中のカフェイン
濃度で割ることによって計算される。通常分配係数に影
響を与える条件には、温度、圧力およびグリーンコーヒ
ー中の水分量等がある。例えば、カフェイン抽出用に使
用する超臨界流体二酸化炭素の分配係数は約85℃、約25
0気圧、グリーンコーヒーの水分量約35〜40重量％の条
件下では0.026と計算される。
本発明の連続向流系は従来の回分系に比べてかなり利
点が多いことが明らかになっている。これは、連続向流
系では抽出容器中ですでにグリーンコーヒーと接触して
カフェインを含んでいる超臨界流体が、その抽出容器を
出る直前にカフェイン除去前の新しいグリーンコーヒー
と接触するようになっていることに起因している。天然
のグリーンコーヒー豆に存在するカフェイン量はコーヒ
ーの種類によって異なる。例えば、ロバスタコーヒーで
は約2.0重量％であり、コロンビアコーヒーでは約1.1重
量％であるのが普通である。超臨界流体は抽出容器を出
る直前に新しいグリーンコーヒーと接触するために、超
臨界流体のカフェイン濃度は使用する超臨界流体の分配
係数に応じて漸近的かほぼ漸近的に増大する。向流操作
を経て抽出容器から出て来る超臨界流体のカフェイン濃
度は、得られうるカフェインの最大濃度の50％以上、好
ましくは70％以上である。ここで、得られうるカフェイ
ンの最大濃度は、分配係数とカフェインを除去しようと
するグリーンコーヒーに元来含まれているカフェインの
量によって決まるものである。このように向流系によれ
ば超臨界流体中のカフェイン濃度が極めて高くなるた
め、カフェインの除去効率がよくなるという望ましい効
果がある。また、超臨界流体からカフェインを有用な副
次物質として効率よく回収することもできる。
一方回分系では、系中のグリーンコーヒーからカフェ
インが分配してくることになるので、得られうるるカフ
ェインの最大濃度はかなり低くなる。従って、本発明の
向流抽出系と同程度のカフェイン除去を行うためには、
向流系よりもかなり多量の超臨界流体を使用しなくては
ならない。例えば、超臨界二酸化炭素によってグリーン
コーヒー豆のカフェインを97％除去するためには、向流
系の約33倍の二酸化炭素が必要である。さらに、マイル
ドコーヒーを有する本発明の向流抽出系を出てくる超臨
界二酸化炭素中のカフェイン濃度は280ppmであるのに対
し、回分系の場合は約8ppmである。本発明の向流抽出に
よってカフェイン濃度を高くすることができれば、超臨
界流体のカフェイン回収効率を良くすることもできるの
で、超臨界流体中のカフェイン濃度を高めることは特に
重要である。
本発明の技術分野では、いくつかのカフェイン除去技
術が知られている。例えば、カフェインを含んだ超臨界
流体を活性炭層のような吸着層に通してカフェインを吸
着させる方法がある。また、超臨界流体の圧力を下げて
カフェインおよび任意に使用される増強剤を析出させる
方法もある。しかし、超臨界流体はカフェインだけを選
択的に抽出するのではなく、カフェイン以外の固形分を
も抽出してしまうのが普通である。例えば、超臨界二酸
化炭素はカフェインとカフェイン以外の固形分を重量比
で約1.5:1〜3:1で抽出する。従って、グリーンコーヒー
中のカフェインを超臨界二酸化炭素で抽出するときにカ
フェイン濃度を220ppmに高めようとすれば、カフェイン
以外の固形分の濃度も約300〜660ppmとなってしまう。
上記のいわゆる吸着法および減圧法では、カフェインだ
けを選択的に回収することはできないことがわかってい
る。即ち、コーヒーの風味成分として重要なカフェイン
以外の固形分も、超臨界流体からカフェインを回収する
際に同時に失われてしまうのである。
本発明では、カフェイン抽出容器から出て来るカフェ
インを含んだ超臨界流体を、続けて向流吸収器に導く。
この本発明に係る連続向流吸収器を従来法において使用
するのは実際的でなくかつ経済的でもない。それは、従
来法の回分抽出系から出てくる超臨界流体中のカフェイ
ン濃度が低いからである。本発明に係る向流吸収器は単
に効率が良くて経済的であるだけではなく、吸収器中で
極性流体と使用すれば超臨界流体中のカフェインだけを
選択的にとりだしカフェイン以外の固形分はそのまま超
臨界流体中に残すこともできる。このため、本質的にカ
フェインを含有しない状態で吸収器からでてくる超臨界
流体中には、その超臨界流体が吸収器に入るときに含有
している量とほぼ同量の、カフェイン以外の固形分を含
有している。従って、この超臨界流体をカフェイン抽出
容器に再び供給して再利用すれば、グリーンコーヒーか
らカフェイン以外の固形分をほとんど抽出しないで、カ
フェインだけを抽出しうることになる。このため、超臨
界流体を再利用すれば、かおりの優れた脱カフェインコ
ーヒーを製造することができる。また、かかる本発明の
方法によれば、一般にカフェイン以外の固形分のロスに
伴う収率のロスも防ぐことができる。
本発明による液体吸収器は超臨界状態で作動させる。
通常、温度と圧力はカフェイン抽出容器内の温度と圧力
に等しいかまたほぼ等しくする。上述したように、超臨
界温度および圧力は使用する流体の種類によって極めて
大きく左右される。吸収器の形は、当業者の有する通常
の技術範囲内のものでよいと考えられる。また、当業者
が通常用いるパッキンのいずれかを吸収器に使用するの
が普通である。一般に、超臨界流体と接触させる極性流
体の重量と超臨界流体の重量との比は、約5:1〜25:1と
するが、その中でも約10:1〜20:1にするのが典型的であ
る。本発明の連続向流吸収器に使用するのに適した極性
流体は水である。本発明で使用する極性流体は、超臨界
流体中のカフェインを90重量％以上、好ましくは95％以
上除去するものであるのが望ましい。
本発明をさらに図面を参照しながら説明する。第１図
は、カフェイン抽出容器の好ましい実施態様を示したも
のである。定常状態では、抽出容器５はグリーンコーヒ
ー豆の層で充填されている。実質的にカフェインを含有
しない超臨界流体を抽出容器の第一末端部６から供給
し、抽出してカフェインを含有した後に第二末端部４か
ら取り出す。グリーンコーヒーは定期的にバルブ１を通
してブローケース２に入れる。ブローケース２から抽出
容器の第二末端部４を通してグリーンコーヒーを入れ、
それとともに抽出容器の第一末端部６を通してブローケ
ース８に実質的にカフェインを除去したグリーンコーヒ
ーの一部を取り出すために、断続的にバルブ３およびバ
ルブ７を同時に開く。その後、バルブ３およびバルブ７
を閉じ、バルブ９を開いてブローケース８から実質的に
カフェインが除去されたグリーンコーヒーを取り出す。
さらに新たなグリーンコーヒーをバルブ１を通してブロ
ーケース２に入れ、上記の工程を繰り返す。
第２図は、本発明のカフェイン除去系を図示したもの
である。グリーンコーヒーを12から抽出容器10に入れ、
カフェインを除去した後14から取り出す。本質的にカフ
ェインを含有しない超臨界流体を16の流れに従ってグリ
ーンコーヒーと向流に流し、カフェインを抽出して含有
した後に18に従って流す。このカフェインを含有した超
臨界流体は18を通って水吸収器20に導かれ、本質的にカ
フェインを含有しない超臨界流体にして再び16に流す。
水は、水吸収器中に22を通して入れ、超臨界流体と向流
に流してカフェインを含ませた後、24を通して出す。
実施例１ 高さが直径の５倍ある縦長の圧力容器にあらかじめ水
分量約30〜40重量％に湿らせてある100％コロンビアコ
ーヒーを充填した。圧力容器に入れたグリーンコーヒー
は約120ポンドであった。圧力約250atm、温度約130℃の
条件下で本質的にカフェインを含有していない超臨界二
酸化炭素を圧力容器の底から連続的に供給した。この二
酸化炭素を圧力容器の頂部に向って流し、グリーンコー
ヒーからカフェインおよびカフェイン以外の固形分を抽
出した。そして、カフェインおよびカフェイン以外の固
形分を含有した超臨界二酸化炭素を圧力容器の頂部から
連続的に取り出した。19分ごとにコーヒー層の約10％を
圧力容器の下にあるブローケースに出し、同時にこれと
同量のあらかじめ湿らせてあるコロンビアコーヒーを圧
力容器の頂部に取り付けたブローケースから圧力容器に
入れた。圧力容器中のグリーンコーヒーの総滞留時間は
約３時間であった。超臨界二酸化炭素はコーヒー1kgあ
たり約50kgとした。
上記の操作条件での超臨界二酸化炭素とグリーンコー
ヒーとの分配係数を測定したところ約0.026であった。
コロンビアコーヒーのカフェイン平均含有量は、乾燥状
態で約1.22重量％であり天然の状態では約1.08重量％で
ある。従って、超臨界二酸化炭素中の得られ得る最大濃
度は約280ppmである。本実施例で圧力容器の頂部から出
て来るカフェインを含んだ超臨界二酸化炭素のカフェイ
ン濃度は約200ppmであり、これは得られ得る最大カフェ
イン濃度の約71％であった。このカフェインを含んだ超
臨界二酸化炭素はまた、カフェイン以外の固形分をも約
350ppm含んでいた。圧力容器の下にあるブローケースか
ら出て来たコーヒーを分析したところ、当初のコーヒー
に含まれていたカフェインの97重量％以上が除去されて
いることが明らかになった。
実施例２ 実施例１で得られたカフェインを含んだ超臨界二酸化
炭素を、直径4.3インチ、充填高40フィートの吸収器に
底から連続的に供給した。超臨界二酸化炭素は１時間あ
たり1350lbsとなる速度で供給した。水は吸収器の頂部
から１時間あたり110〜120lbsで供給した。吸収器の圧
力は約250atmとし、温度は約130℃とした。下記の表
は、水がカフェインだけを極めて選択的に除去している
ことを示している（カフェインの純度は約88％）。
吸収器から出て来た本質的にカフェインを含有しない
超臨界二酸化炭素は実施例１の抽出容器に導いて再利用
した。このカフェイン以外の固形分を含有するが本質的
にカフェインを含有しない超臨界二酸化炭素を用いてカ
フェインを除去したグリーンコーヒーを使ってコーヒー
をいれた（試料Ａ）。また、本質的にカフェインもカフ
ェイン以外の固形分も含有しない超臨界二酸化炭素を用
いてカフェインを除去した対照用グリーンコーヒー豆も
使ってコーヒーをいれた（試料Ｂ）。試料Ｂの超臨界二
酸化炭素は、実施例１で得られたカフェインを含有した
超臨界二酸化炭素をあらかじめ活性炭に通して、その中
に含まれているカフェインおよびカフェイン以外の固形
分を活性炭に吸着させて取り除いてある。熟練したコー
ヒー試験官は、試料Ａは試料Ｂに比べてかおりの質が高
いと判断した。これは、再利用した二酸化炭素中にカフ
ェイン以外の固形分が含まれているからであり、これが
グリーンコーヒーのカフェイン除去の際に価値の高いか
おりの成分がロスするのを防いでいるのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る抽出容器を示したものである。 第２図は、本発明に係る抽出容器およびカフェイン回収
器を示したものである。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）水分率25〜50重量％を有するグリー
    ンコーヒー豆が入っている縦長の実質的に鉛直の抽出容
    器の下端に、カフェイン以外の固形分を含有し、かつ水
    で飽和した本質的にカフェインを含まない超臨界二酸化
    炭素を連続的に供給し、前記超臨界二酸化炭素とグリー
    ンコーヒー豆を前記抽出容器で連続的に向流接触させ
    て、コーヒーからカフェインを前記超臨界二酸化炭素に
    抽出させ、そしてカフェインとカフェイン以外の固形分
    を含有する超臨界二酸化炭素を、抽出容器の上端から連
    続的に取り出し； （ｂ）前記抽出容器の下端から、該容器中のコーヒー豆
    の一部を取り出し、取り出された部分はカフェインを除
    去したコーヒー豆である； （ｃ）前記抽出容器から取り出した、カフェインを除去
    したコーヒーの豆の量に実質的に該当する量に対応し
    て、該抽出容器内に存在するコーヒー豆を下方に移動さ
    せ； （ｄ）前記抽出容器から取り出したカフェインを除去し
    たコーヒー豆の量に実質的に該当する量に対応して、水
    分率25〜50重量％を有する湿ったグリーンコーヒー豆
    を、該抽出容器の上端に供給し； （ｅ）該抽出容器の温度を80°〜140℃に維持し； （ｆ）該抽出容器の上端から取り出した、カフェインと
    カフェイン以外の固形分を含有する超臨界二酸化炭素を
    吸収器へ供給し； （ｇ）前記超臨界二酸化炭素に含まれているカフェイン
    を実質的に全部を抽出させるが、カフェイン以外の固形
    物のほとんど抽出させないように、前記抽出容器と実質
    的に同じ温度と圧力で、前記吸収器内においてカフェイ
    ンとカフェイン以外の固形分を含有する前記超臨界二酸
    化炭素と水を連続的に向流接触させ； （ｈ）カフェインを含んだ水を前記吸収器から取り出
    し； （ｉ）カフェイン以外の固形分を含有するが、実質的に
    カフェインを含まない超臨界二酸化炭素を前記吸収器か
    ら取り出し； （ｊ）カフェイン以外の固形分を含有するが、実質的に
    カフェインを含まない超臨界二酸化炭素を前記工程
    （ａ）で規定されたように再循環させ；そして （ｋ）グリーンコーヒー豆からカフェインを抽出できる
    ように、前記工程（ａ）と（ｅ）〜（ｊ）を遂行しなが
    ら、定期的に前記工程（ｂ），（ｃ）と（ｄ）を繰り返
    す；各工程からなるグリーンコーヒーからカフェインを
    抽出する方法。
  2. 【請求項２】工程（ａ）において、前記抽出容器の上端
    から取り出される超臨界二酸化炭素のカフェイン濃度
    が、得られうるカフェインの最大濃度の少なくとも50重
    量％であり、この得られうるカフェインの最大濃度は該
    超臨界二酸化炭素に対するカフェイン分配係数によって
    定まるものである、請求項１の方法。
  3. 【請求項３】該カフェイン濃度が、該最大濃度の少なく
    とも70重量％である、請求項２の方法。
  4. 【請求項４】前記抽出容器から取り出され、および該抽
    出容器に供給されるコーヒー豆の量は、該抽出容器中に
    入って入るコーヒー豆の容積の５〜33容積％である、請
    求項１の方法。
  5. 【請求項５】前記抽出容器からのコーヒー豆の取り出
    し、および該抽出容器えのコーヒー豆の供給を、10〜12
    0分ごとに行う、請求項４の方法。
  6. 【請求項６】該超臨界二酸化炭素対コーヒー豆の重量比
    が、コーヒー1kgあたり、超臨界二酸化炭素の30〜100kg
    である、請求項１の方法。
  7. 【請求項７】該抽出容器からのコーヒー豆の取り出し、
    および該抽出容器えのコーヒー豆の供給が、ブローケー
    スを通して行う、請求項１の方法。
  8. 【請求項８】前記カフェインを含まない超臨界二酸化炭
    素を該抽出容器に供給する前に、増強剤を該超臨界二酸
    化炭素に混合する工程をさらに含む、請求項１の方法。
  9. 【請求項９】工程（ｇ）において、少なくとも90重量％
    のカフェインおよび５重量未満のカフェイン以外の固形
    分を前記超臨界二酸化炭素から水へ移動させる、請求項
    １の方法。
  10. 【請求項１０】前記吸収器から取り出したカフェインを
    含んだ水からカフェインを回収する工程をさらに含む、
    請求項１の方法。
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