JPH05153910A - 液体、特に生コーヒー水抽出物を脱カフェイン処理する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 液体を脱カフェイン処理する方法、特に吸着
剤によって抽出物中のカフェインを吸着する生コーヒー
の水性抽出物（ａｑｕｅｏｕｓ ｒａｗ ｃｏｆｆｅｅ
ｅｘｔｒａｃｔｓ）の脱カフェイン処理方法に関する
ものである。 【構成】 液体、とりわけ生コーヒー水抽出物を脱カフ
ェイン処理するための方法及び装置に関するものであ
る。カフェインの選択的吸着剤としては、分子ふるい、
特にゼオライトを使用する。この吸着剤は生コーヒー抽
出物を脱カフェイン処理のために通すことができ、かつ
その後吸着剤を再生させるため少なくとも１つの再生用
物質を通すことができるコラム中に固定床として配置す
る。このような複数のコラムを閉回路に相互接続しこう
して、これらのコラムを吸着プロセスまたは再生プロセ
スへ環状の連続形態で接続することができるようにす
る。コラムは、このプロセスにおいては固定位置に保つ
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体を脱カフェイン処
理する方法、特に吸着剤によって抽出物中のカフェイン
を吸着する生コーヒーの水性抽出物(aqueous raw coffe
e extracts)の脱カフェイン処理方法に関するものであ
る。さらに、本発明は、液体、特に生コーヒー水抽出物
を脱カフェイン処理するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在既に様々な脱カフェイン処理(decaf
feination)方法が多用されている。脱カフェイン処理
は、例えばカフェインに対して吸着剤として作用する活
性炭によって行うことができる。このためには、必要な
吸着特性を得るために活性炭を特定の方法によって前処
理しなければならない。このような脱カフェイン処理プ
ロセスにおいては、生コーヒー水抽出物を通常の如く調
製した後、脱カフェイン処理用の前処理された活性炭と
接触させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような脱カフェ
イン処理プロセスは、特に吸着剤の前処理のために、比
較的複雑であり、コスト高となる。

【０００４】従って、本発明は、より簡単で安価なやり
方により実施可能な生コーヒー抽出物(エキス)を脱カフ
ェイン処理するための方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、各々請求項１及び１９に記載の構成によって相互
に独立して達成することができる。

【０００６】液状コーヒー抽出物を脱カフェイン処理す
るための本発明による装置、好ましくは本発明による方
法を実施するための装置は、請求項１９に記載の構成を
特徴とする。

【０００７】生コーヒー抽出物を脱カフェイン処理する
ための本発明による方法(プロセス)においては、カフェ
インに対して選択性を示す分子ふるい（モレキュラーシ
ーブ）が用いられる。吸着プロセスにおいては、脱カフ
ェイン処理するコーヒー抽出物をこの分子ふるいに接触
させる。さらに、本発明による方法は、吸着剤を次の吸
着プロセスのために再使用することができるように、吸
着剤が再生される、特に、吸着されたカフェインから遊
離させることにより再生されるという有利な特徴を有す
る。

【０００８】吸着剤としては、分子ふるいが好適であ
り、特にゼオライト、とりわけＹ‐ゼオライトが好適で
ある。生コーヒー水抽出物としては、カフェイン含有量
約５ｇ／ｌのものを用いると好都合である。

【０００９】本発明による脱カフェイン処理方法は、実
際上吸着剤が消費されないので、実施する上において特
に経済的である。本発明においては、吸着剤は、消費さ
れるのではなく、ほぼいつまでも使用することができる
よう、カフェインの脱カフェイン処理の後に再処理され
る。

【００１０】吸着剤は、吸着されたカフェインから遊離
させることにより再生される。この脱着されたカフェイ
ンは、本発明による脱カフェイン処理方法の副生物とし
て単離でき、また例えば医薬品として利用できる。これ
は、本発明による脱カフェイン処理方法の経費を低減す
る効果をももたらす。

【００１１】本発明及び好ましい具体例による方法にお
いては、脱着剤は容易かつ安価に入手でき、必要な装置
設備に関わる費用は小さいので、吸着剤は、低コストで
再生することができる。

【００１２】好ましくは、カフェインを吸着した吸着剤
は、まず溶出剤、例えば水ですすいで抽出成分物質（カ
フェイン以外の）、すなわちコーヒー残留物を溶出させ
る。これによって得られる溶出液は、抽出物成分を含
み、生コーヒー豆を予備膨潤させるあるいは抽出するた
めの膨潤剤として用いることができ（このこともコスト
を低減させる）、こうして脱カフェイン処理すべきコー
ヒーの水性抽出物をこの溶出液によって経済的に調製す
ることができる。

【００１３】分子ふるいから非カフェイン成分を溶出さ
せた後で、カフェインを分子ふるいから脱着する。この
ためには、好ましくはアルコール８０％と水２０％から
成る脱着剤を用いると好都合である。脱着剤をカフェイ
ンを吸着した吸着剤に通すと、脱着剤に溶解したカフェ
インの溶液が得られる。脱着剤とカフェインは大部分蒸
留によって分離することができるので、脱着剤はそれ以
後の脱着プロセスで再使用することができ、後にはカフ
ェインまたはカフェイン水溶液が残る。

【００１４】本発明のもう一つの特徴は、カフェインの
脱着の後に、洗浄剤、好ましくは水または水蒸気によっ
て脱着剤の残留物を吸着剤から取り除く洗浄工程を設け
ることである。脱着剤は好ましくは水をも含有するの
で、脱着剤と洗浄剤は好ましくは共通の蒸留プロセスで
蒸留して取り除き、カフェインから分離して、脱着剤を
再生し、カフェイン水溶液を分離すればよい。

【００１５】本発明による方法の必須のプロセスは、５
０℃乃至１００℃の間の温度、例えば約７５℃で行うこ
とが望ましい。

【００１６】このような吸着剤を使用する場合は、吸着
剤の前処理、特にカフェインに対する選択的な吸着能力
に関する前処理は不要であるので好都合である。その結
果、本発明による脱カフェイン処理方法は、この点にお
いてもより簡単かつ経済的に実施することができる。ま
た、分子ふるいは、再処理することによって特に長期間
にわたり使用可能である。さらに、吸着されたカフェイ
ンは、安価な脱着剤を用いて簡単に脱着することができ
る。

【００１７】このように、本発明による１つ又はそれ以
上の脱カフェイン処理方法は特に経済的である。さら
に、本発明による方法は、特に簡単なやり方で自動化す
ることができ、連続的に行うことが可能である。

【００１８】本発明による脱カフェイン処理方法の好ま
しい具体例について別個の保護を更に必要とし、方法の
各プロセス段階は、装置に関しては別個でありかつ好ま
しくは同一に設計された複数のステップとして実施され
る。個々のステップあるいは１つ以上のステップからな
るステップ群を異なるプロセス段階のための吸着剤と同
時に使用し、しかも各個々のステップがそれらの異なる
プロセス段階を時間的に連続して通るようにすると特に
有利である。好ましくは、個々のステップまたはステッ
プ群は、環状に連続させて同じ各プロセス段階に到達さ
せる。

【００１９】このことは、好都合にも、一部のステップ
について吸着プロセスを行うのと同時に、他のステップ
の吸着剤を再処理することができるということを意味す
る。そして、再処理段階で用いられるステップは、各時
点において、その一部は溶出相、一部は脱着相あるいは
洗浄相というように、異なる相を取ることがができる。
これらの各ステップは、存在する全ての段階を時間的に
連続して通過する。

【００２０】例えば吸着プロセスにおけるステップ群の
ように、同じプロセス段階でいくつかのステップを使用
する場合は、それらの全てのステップを次のプロセス段
階に同時に到達させるのではなく、むしろ連続的に到着
させることが望ましい。例えば、吸着については、好ま
しくは１６個のステップ中の１０個のステップを同時に
用いる。吸着プロセスが持続する間、吸着プロセスから
１０個の吸着ステップ中の１ステップのみを取り出して
再処理段階に移行させる。この取り出したステップは、
次に、新たに再処理されたステップと好ましくは周期的
に置換する。

【００２１】脱カフェイン処理すべきコーヒー抽出物
は、最後には脱カフェイン処理すべきコーヒー抽出物中
の最終残留カフェインが最も効果的で再処理されたばか
りの吸着ステップにより特に効率的に除去される、すな
わち吸着されるように、全ての関与ステップの中で最も
長時間吸着プロセスにあり、それ故カフェイン吸収能力
が最低になっている吸着プロセスをまず始めに通して、
全ての吸着プロセスを連続的に通すことが好ましい。こ
れによれば、コーヒーの特に効率的で、完全な脱カフェ
イン処理が確保される。

【００２２】液体、とりわけ生コーヒー水抽出物の脱カ
フェイン処理のための本発明による装置は、吸着剤の固
定床、好ましくは内部に配置された分子ふるいの固定床
を有する液体または気体を通過させることのできる少な
くとも１つのチェンバ（プロセスステップ）を包含す
る。また、上記のチェンバ（小室）は、生コーヒー抽出
物及び吸着剤を再生させるための少なくとも１つの別の
薬剤を導入し且つ取り出すための供給及び排出配管接続
部を有する。

【００２３】このチェンバは、好ましくはコラム（塔）
よりなる。好ましくは、液体または気体の薬剤を通すこ
とができるあるいはそれらの薬剤が通過可能であるコラ
ム中に分子ふるい（例えば２ｋｇ）の固定床を設ける。
使用する種々薬剤の供給及び取り出しは、これらの薬剤
に個別の接続部及び配管を設け、好ましくはこの配管系
統中のいくつかのチェンバについては互いに並列に接続
しながら特に特定のやり方で行われる。回路配管は、前
進流及び戻り流を有する閉回路配管を用いることが望ま
しい。

【００２４】上記の他、本発明による装置は、脱カフェ
イン処理方法の個々のプロセスを行うのにチェンバ自体
を動かす必要がないという特定の利点を有する。チェン
バ及びその中に入れられた吸着剤は、好都合にも場所が
変わらない。その代りに、種々の薬剤が特定の仕方でチ
ェンバ内に導入される。

【００２５】吸着プロセスまたはその他のプロセスを実
施するには、好ましくは一群のチェンバを直列に接続す
る。そして、このプロセスに必要な薬剤を上記の一群の
チェンバへ連続的に通す（チェンバからチェンバへ）。

【００２６】本発明の方法及び装置の別の有利な具体例
は、従属クレームに記載する通りである。本発明の別の
特徴を示す具体例を図面に示す。

【００２７】

【実施例】図１は、本発明による脱カフェイン処理装置
の一実施例の基本構成及び本発明による脱カフェイン処
理方法の一実施例の操作を示すブロック図を示す。

【００２８】このブロック図のブロック１０は、液体、
特に脱カフェイン処理すべき生コーヒー水抽出物の調製
プロセス、すなわち抽出プロセスを表わす。

【００２９】このように調製された生コーヒー抽出物
は、ブロック１１の吸着プロセスに送られ、そこで生コ
ーヒー抽出物(raw coffee extract)から吸着剤によりカ
フェインが取出される。吸着剤としては、カフェインの
選択吸着に好適な分子ふるい、すなわちゼオライト、好
ましくはＹ‐ゼオライトが望ましい。

【００３０】生コーヒー抽出物は、脱カフェイン処理の
ために数回吸着プロセスを通すことができる。吸着の
後、脱カフェイン処理された生コーヒー抽出物は取り出
され、さらに処理される（図１には図示せず）。

【００３１】吸着プロセス１１で使用される吸着剤は、
吸着プロセスの後で再処理され、従って次の吸着プロセ
ス１１で再使用することができる。そのためには、時間
的に連続して配置されたいくつかのプロセス、すなわち
溶出プロセス１２、脱着プロセス１３及び洗浄プロセス
１４が行われる。

【００３２】吸着剤から残留生コーヒー抽出物を除去す
る溶出プロセスには、好ましくは水を使用する。この水
は、必要ならば数回吸着剤に通す。溶出プロセス１２の
後のコーヒー抽出物残留物を含む水は、抽出プロセス１
０において生コーヒー豆を膨潤させるための膨潤水とし
て用いることができる。

【００３３】溶出プロセス１２に続く脱着プロセス１３
では、カフェインを吸着した吸着剤に脱着剤が通され
る。この脱着剤は、好ましくはアルコール８０％と水２
０％とから成る。この脱着プロセス１３においては、脱
着剤はやはり繰り返し吸着剤に通してもよい。

【００３４】脱着剤は、吸着剤からカフェインを脱着す
る。すなわち、吸着剤がカフェインから遊離される。脱
着プロセス１３から取り出された脱着剤は、カフェイン
を含んでいる。脱着剤とカフェインまたはカフェイン水
溶液は、蒸留プロセス１５によって分離される。蒸留に
よりカフェインから分離された脱着剤は、再処理後、次
の脱着プロセスにおいて再使用することができる。蒸留
プロセス１５の後、カフェイン水溶液は取り出され、カ
フェイン処理プロセス１６に送られて、脱カフェイン処
理プロセスの副生物としてカフェインが得られる。

【００３５】脱着プロセス１３の後には、脱着剤の残留
物から吸着剤を遊離させるために洗浄プロセス１４が行
われる。洗浄剤としては、好ましくは水蒸気または水を
使用する。脱着剤は、この水蒸気によって吸着剤から取
り除かれる。洗浄プロセスの後、脱着剤／洗浄剤混合物
が取り出され、やはり蒸留プロセス１５へ送られる。洗
浄剤として水蒸気または水を使用するため、蒸留プロセ
ス１５に供給される液体のアルコールと水の組成は定性
的には変化しない。再生された脱着剤の定量的組成は、
蒸留プロセス１５の変数によって制御することができ
る。

【００３６】図１のブロック図におけるプロセス１１〜
１４順序は、時間的順序と見なすものとする。しかし、
それと同時に、このブロック図におけるブロック１１〜
１４は、吸着剤の入ったチェンバ（小室）の配列をも表
わしている。使用される各チェンバは、プロセス１１〜
１４を時間的に連続して通過する。従って、図１のブロ
ック図は、チェンバのいくつかはプロセス１１〜１４に
よるプロセス段階の１つで同時にかつ空間的に並列して
作動している限りでは、空間的にも解釈することができ
る。いくつかのチェンバ及びその中に入れられた吸着剤
が吸着プロセス１１を行っている間、他のチェンバの吸
着剤は、それと同時に３つのプロセス１２〜１４により
再処理されることになり、この場合若干のチェンバは溶
出プロセス１２になっており、若干は既に脱着プロセス
１３になっており、他のチェンバは既に洗浄プロセス１
４になっていることが判る。好ましくは、この脱カフェ
イン処理プロセスのために吸着剤を有する１６個のチェ
ンバが用いられ、その中の１０個のチェンバが同時に吸
着プロセス１１にあり、１個のチェンバは溶出プロセス
１２にあり、４個のチェンバが脱着プロセス１３にあ
り、また１個のチェンバは洗浄プロセス１４にある。

【００３７】上記の後者のチェンバにおいて洗浄プロセ
ス１４が完了すると、すなわち、吸着剤を再処理するプ
ロセスの最終段階が完了すると、このチェンバは再び吸
着プロセス１１へ移行する。これと同時に、最も長時間
吸着プロセス１１にあったチェンバが溶出プロセス１２
へ移行し、それまで溶出プロセス１２に用いられたチェ
ンバは脱着プロセスに移行し、また最も長時間脱着プロ
セス１３にあったチェンバは洗浄プロセス１４へ移行す
る。従って、これらのチェンバは、１つのプロセスから
他のプロセスへ周期的に移行し、こうしてどのプロセス
においても各プロセスにあるチェンバの数が好都合にも
常に一定のままであるようになっている。

【００３８】その結果、吸着プロセス１１に使われる各
チェンバは、例えばこのプロセスになっている時間の長
さが異なる。好ましくは、新しい生コーヒー抽出物の吸
着プロセスは、最も長時間吸着プロセスにあったチェン
バから、すなわちカフェインを最も多く吸着し、従って
カフェインの受容または吸着能力が最低になっている吸
着剤を持つチェンバから開始する。吸着プロセスの過程
で、生コーヒー抽出物は、全ての（１０個の）チェンバ
に通され、最後には洗浄プロセス１４から吸着プロセス
１１へ新たに移行したばかりのチェンバ、すなわちカフ
ェイン吸着能力が最高の吸着剤を有するチェンバに通さ
れる。その結果、最後のカフェイン残留物さえも、生コ
ーヒー抽出物から効果的に除去される。

【００３９】１つのプロセスから次のプロセスへとチェ
ンバの場所を移動する必要がないことは利点である。場
所を移動するのではなく、チェンバは固定位置に留まっ
て、それぞれのプロセスに必要な薬剤のみをチェンバに
導入しさえすればよい。従って、各チェンバは、各プロ
セスの適切な薬剤配管系統に接続される。この方法プロ
セスを実施するための装置は、チェンバの並列接続を行
うと共に、適切な弁制御手段を設けねばならない。

【００４０】好ましくは、なるべく５ｇ／ｌ（グラム／
リットル）のカフェインを含有する生コーヒー水抽出物
を用いて、２０ｌ／ｈ（リットル／時間）の生コーヒー
抽出物を吸着プロセス１１に供給する。プロセスの順序
を考慮すると、個々の各チェンバの吸着剤には、このよ
うにして吸着プロセス１１の間１００ｇのカフェインが
吸着される。

【００４１】１１〜１４の個々のプロセスは、時間的な
調整を行う必要がある。例えば、溶出プロセス１２は、
各１０分間の３個のステップとして、全溶出プロセス１
２の所要時間が０．５ｈ（時間）となるように行うこと
ができる。このプロセスでは、全部で例えば６リットル
の溶出剤を使用する。溶出プロセスの後、溶出されたチ
ェンバは、脱着プロセス１３に移行する前に０．５ｈ
（時間）の間待機状態にあることが可能である。脱着プ
ロセス時間は、各チェンバ毎に１ｈとしてもよい。脱着
プロセスの後、チェンバは、洗浄プロセス１４に移行す
る。洗浄プロセス１４における実際の洗浄時間は、例え
ば０．５ｈとすればよい。また、この後には０．５ｈの
待機期間を設けてもよい。従って、１ｈの吸着プロセス
１１中においては、他のチェンバは、溶出プロセス１２
（待機期間を含む）、脱着プロセス１３、または洗浄プ
ロセス１４（待機期間を含む）を経過する。続いて、１
つのプロセスからの１個のチェンバが周期的に次のプロ
セスへ移行する。このように、吸着プロセス１１は、チ
ェンバを切り離し、かつ接続するための短い中断時間の
みを置いてほぼ連続的に実行することができる。

【００４２】図２は、図１によるプロセス１１〜１４の
ために用いることができる吸着剤の入ったチェンバの概
略側面図を示す。図２には、全部で１６個とすることが
好ましいチェンバの中の３個が示されている。

【００４３】チェンバとしては、垂直に配向されたコラ
ム１７が用いられる。これらのコラムには、吸着剤とし
て作用するゼオライト（例えば２ｋｇ）がほぼレベル１
８の高さまで充填される。コラム１７中のゼオライト
は、透過性のふるい底１９上に載せられ、このふるい底
１９上に吸着剤の固体床を形成する。連続したコラム１
７は、接続配管２０を介して相互に接続され、その場合
薬剤は上方からコラム１７に導入されると共に、コラム
１７の底部から取り出され、再び上方から次のコラム１
７へ導入されるように接続されている。各接続配管２０
は、必要に応じて前のコラム１７を後続のコラム群から
分離するために、作動型遮断弁２１を有する。薬剤は、
ポンプ２２によって接続配管２０へ移動される。試料採
取弁２３によって試料を取り出すことができる。

【００４４】各コラム１７は、二重壁２４を有し、これ
によってコラム１７の壁を加熱媒体により加熱すること
ができる。このような加熱媒体は、矢印２５で示すよう
に二重壁２４中に通せばよい。加熱媒体は、コラム１７
を通る物質の流れ系統に対して向流状に二重壁に通すこ
とができる。コラム１７は、好ましくは６０〜８０℃の
温度、なるべく約７５℃に加熱する。この温度は、実施
する各プロセスを最適化するように調節するか、あるい
は例えば生コーヒー抽出物が損なわれないような適切な
温度とすればよい。

【００４５】図３は、図２の３本のコラム１７を概略斜
視図として示す。図４は、本発明による脱カフェイン処
理装置の第１の具体例の回路を示す。

【００４６】図４及びそれ以後の図においては、同様の
構成要素は、図２と同じ参照数字により示されている。

【００４７】図４は、数本のコラム１７を示す。簡単化
のため、１６本設けることが好ましいコラムのうち５本
のみが図示されている。コラム１７は、接続配管２０ａ
及び別の接続配管２０を介して回路中で相互に接続され
ている。

【００４８】各コラム１７は、薬剤供給配管２６ａ〜２
９ａ及び排出配管２６ｂ〜２９ｂとの接続部を有する。
コラム１７は、これらの薬剤配管２６〜２９に関して並
列に接続されている。欠陥のあるコラム１７をバイパス
する、あるいは、コラム１７を通る薬剤の流れの向きを
逆にするために、バイパス配管３０が設けられている。

【００４９】隣接コラム１７は、１本以上のコラム１７
からなる相互に分離されたコラム群を形成することがで
きるように、遮断弁２１により相互に接続又は切り離し
することができる。各コラム１７は、４つの前進流弁３
１及び４つの戻り流弁３２により、１つのコラム群のコ
ラム１７を同じ物質配管２６〜２９に接続しながら物質
配管２６〜２９の１つに接続することがができる。

【００５０】脱カフェイン処理すべき生コーヒー抽出物
は、生コーヒータンク３３に供給される。生コーヒー抽
出物は、配管２８を介して指定されたコラム１７に通す
ことができ、脱カフェイン処理後、矢印３４で示す方向
に取り出すことができる。生コーヒー抽出物からのカフ
ェイン吸着を行うには、好ましくは１０本のコラム１７
からなるコラム群を吸着群として用い、接続配管２０ま
たは遮断弁２１によって相互接続すると共に、同時に他
のコラム１７に対して遮断する。この吸着群の最初のコ
ラム１７のみを抽出物用の供給配管２８ａへ接続し、最
後のコラム１７のみを抽出物用の排出配管２８ｂへ接続
する。このようにして、脱カフェイン処理すべき抽出物
は、この群の最初のコラム１７に入った後、接続配管２
０（コラムからコラムへの）を介して後続の各コラム１
７を通過し、最後のコラム１７へ達し、そこから排出配
管２８ｂに入る。

【００５１】抽出物が上記のように吸着コラム群を通過
して流れた後、最も長時間この吸着群中にあったコラム
１７は、その前後の遮断弁２１を遮断することによりこ
の吸着群から切り離される。配管２８に属する前進流弁
３１及び戻り流弁３２もまた遮断される。このコラム１
７は、配管２９に向けて弁３１、３２を開くことによっ
て、溶出プロセスを行うための溶出サイクルへ接続され
る。溶出剤供給配管２９ａは、溶出剤の入ったタンク３
５に接続されている。溶出剤は、この溶出剤タンク３５
から取り出され、溶出処理を行うコラム１７に通され
る。溶出の後、コラム１７を通過して抽出物成分物質の
濃度が高くなった溶出剤は、第２の溶出剤タンク３６に
導入することができる。吸着剤から分離された抽出物成
分を含む溶出剤タンク３６から得られるこの溶出剤は、
２回目の溶出に用いることができ、最終的には矢印３７
により示す方向に取り出すことができる。吸着剤から分
離した抽出物成分を含んでいる溶出剤は、生コーヒー豆
から生コーヒー抽出物を調製するのに生コーヒー豆を膨
潤させるための膨潤液として再使用することができる。
この生コーヒー抽出物は、脱カフェイン処理のために使
われ、生コーヒー抽出物タンク３３に導入される。

【００５２】溶出プロセスを終えたコラム１７は、弁３
１、３２を適宜操作することによって配管２９から切り
離され、脱着剤配管２７に接続される。好ましくは、常
時４本のコラムが脱着プロセスにあるようにする。脱着
剤は、脱着剤配管２７に接続された脱着剤タンク３８に
蓄えられ、配管２０を介して脱着群のコラム１７に同時
にあるいは連続的に流すことができる。脱着剤は、脱着
群のコラム１７を通過した後、脱着剤排出配管２７ｂ及
び冷却器３９を介して中間タンク４０に達する。脱着剤
は、このタンクからポンプ４１によって蒸留装置４２に
供給される。ここで取り出される脱着剤は、脱着群のコ
ラム１７の吸着剤から脱着された脱着カフェインを含ん
でいる。脱着剤は、蒸留装置４２で蒸留されてカフェイ
ンから分離され、冷却器４３によって冷却される。ポン
プ４４は、再生され、冷却された脱着剤を戻り配管４５
を介して脱着剤タンク３８へ戻す。蒸留装置４２の下部
には、カフェイン水溶液が残る。この水溶液は、循環蒸
発器４６によって濃縮することができ、排出配管４７を
介して取り出すことができる。

【００５３】好ましくは、４本のコラム１７が同時に脱
着プロセス１７にあるようにし、それには一定の順序で
前の溶出プロセスより１本のコラム１７を脱着群へ接続
し、これと同時に既に脱着された１本のコラム１７を脱
着群から切り離して、この脱着群のコラム１７の本数を
常に４本に保つ。ポンプ４８及び熱交換器４９によって
脱着剤タンク３８から新しい脱着剤が、脱着量が最も大
きい脱着群のコラム１７に供給される。例えば、このコ
ラム１７には４リットルの脱着剤が、４０分間供給され
る。これと同時に、脱着群への帰属時間が最も短く、し
かも最も長く（現在）脱着群に帰属している脱着コラム
から接続配管２０によって脱着剤が導入される脱着群の
コラム１７からは、使用済みの脱着剤がポンプによって
取り出される。この使用済みの脱着剤は、蒸留装置４２
にポンプで供給される。新しい脱着剤を供給されたコラ
ム１７はこの間に完全に脱着され、２０分の期間内にポ
ンプで空にされ、その際脱着剤は脱着群の次のコラム１
７に供給されつつある。その後、脱着されたコラム１７
は、脱着群から切り離される。溶出プロセスから切り離
されるコラム１７は脱着群へ接続され、その前の脱着群
コラム１７から脱着剤を受け取る。この脱着剤は、結局
脱着群から切り離されたばかりのコラムから供給される
比較的新しい脱着剤によって置換される。このようにし
て、各コラムは、４時間の間脱着群に留まる。

【００５４】脱着群から切り離されたコラムは、遮断弁
２１によって他のコラムから遮断された後、１本のコラ
ムとして洗浄剤配管２６に接続される。

【００５５】洗浄剤としては水蒸気が用いられ、矢印５
０で示す方向に沿って洗浄剤供給配管２６ａに供給さ
れ、清掃すべきコラム１７に通される。洗浄されたコラ
ム１７から脱着剤の最終残留物を除去した水蒸気は、洗
浄剤排出配管２６ｂを介してこの洗浄されたコラム１７
から取り出され、この脱着剤残留物と共に冷却器５１を
介して中間タンク４０に達する。この中間タンク４０は
使用済みの脱着剤も受け入れる。このようにして、溶解
カフェインを含む脱着剤／水蒸気混合物は、蒸留装置４
２で再処理され、新鮮な脱着剤とカフェイン水溶液とに
分離される。

【００５６】洗浄プロセスの後、清掃されたコラム１７
の吸着剤は、再び吸着性を持ち、１０本のコラムの吸着
群へ再接続することができる。溶出プロセス中のこのコ
ラムは、最大に使用された吸着コラムによって置換され
る。

【００５７】従って、常時、１６本のコラムのうち１０
本のコラムは吸着プロセスになっており、１本のコラム
が溶出プロセス、４本のコラムが脱着プロセス、他の１
本のコラムが洗浄プロセスになっている。その際、１つ
の群の１本のコラムのみが断続的な仕方で周期的に１つ
の群から次の群へ移行される。これは、弁２１及び３
１、３２の簡単な制御によって可能となる。

【００５８】１本のコラムが取り得る全てのプロセス段
階を経過する完全な１作業周期（サイクル）、すなわち
最も若い吸着コラムから最も古い吸着コラムへ、次いで
溶出プロセスのコラムへ、次に最も若い脱着コラムから
最も古い脱着コラムへ、そして最後に洗浄コラムとなる
完全な１サイクルは、１６ｈを要する。１つのコラムが
次のコラム群へ周期的に移行する各切り換えサイクル
は、１ｈを要する。

【００５９】図５は、基本的には図４と同様の回路を示
す。唯一の相違点は、図５の回路においては追加した第
３の溶出剤タンク５２が設けられていることである。

【００６０】最初の溶出剤タンク３５を出た新鮮な溶出
剤は、溶出プロセスのコラム１７を通り、第２の溶出剤
タンク３６へ入る。溶出剤は、この第２のタンクからコ
ラム１７の２回目の溶出プロセスのために取り出され、
コラム１７を通って第３の溶出剤タンク５２に入る。第
３の溶出剤タンク５２からの溶出剤は、３回目の溶出の
ために使われた後、矢印３７で示す向きに取り出され
る。溶出剤回路は、ポンプ５３及び熱交換器５４、５５
を包含する。

【００６１】図６は、図４及び５、特に図５の回路に類
似した回路を示す。図６の回路には、さらに、蒸気タン
ク５６、使用済みの溶出剤及び脱カフェイン処理した抽
出物用のタンク５７及び５８が示されている。また、単
一のの中間タンク４０の代りに２つの中間タンク４０ａ
及び４０ｂが設けられている。蒸留装置４２の次段には
カフェイン処理装置５９が設けられている。

【００６２】図７は、１６本のコラム１７の概略上面図
を示す。これらのコラム１７は、コラムホルダー６０に
よって長方形の周辺沿いにほぼ均等に配置されている。
また、図７には、コラム１７が配管２０、２０ａ及び２
６〜２９を介して閉回路システムに接続されていること
が示されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による脱カフェイン処理装置の基本構成
及び本発明による脱カフェイン処理方法の操作を示すブ
ロック図である。

【図２】コラムの形式の本発明による装置のいくつかの
装置ステップの概略側面図である。

【図３】図２のコラムの斜視側面図である。

【図４】本発明による脱カフェイン処理装置の第１の具
体例の回路図である。

【図５】本発明による装置の第２の具体例の回路図であ
る。

【図６】本発明による装置の第３の具体例の回路図であ
る。

【図７】本発明による脱カフェイン処理装置の装置ステ
ップの基本的配列の一例を示す上面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴオルフガング・ハイルマン ドイツ連邦共和国．デ−2800・ブレーメ ン・33．ホラーランダー・ヴエク．50

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カフェインを吸着剤によって抽出物から吸
   着する、液体、特に生コーヒー水抽出物を脱カフェイン
   処理する方法において、分子ふるいを吸着剤として使用
   し、かつ吸着剤を再生させるプロセス、特に吸着された
   カフェインの脱着プロセスが、吸着剤の再利用可能性の
   ために設けた少なくとも１つの処理工程を包含してなる
   ことを特徴とする脱カフェイン処理方法。
2. 【請求項２】分子ふるいとしてゼオライトを使用する請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】ゼオライトがＹ‐ゼオライトである請求項
   ２記載の方法。
4. 【請求項４】カフェインを吸着した分子ふるいを液体脱
   着剤で処理してカフェインを脱着する請求項１乃至３の
   いずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】脱着剤がアルコール‐水混合物である請求
   項４記載の方法。
6. 【請求項６】脱着剤がアルコール８０％と水２０％とか
   ら成る請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】方法の全部または一部を約５０℃〜１０Ｏ
   ℃の温度、好ましくは約７５℃で実施する請求項１乃至
   ６のいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】脱着後分子ふるいを洗浄剤、好ましくは水
   または水蒸気で処理して脱着剤の残留物を除去する請求
   項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】脱着の前に、カフェインを吸着した分子ふ
   るいを溶出剤、好ましくは水で処理して分子ふるいに保
   有されている非カフェイン成分物質を溶出させる請求項
   １乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 【請求項１０】少なくとも分子ふるいによるカフェイン
    の吸着及び分子ふるいの再生よりなる処理工程を、装置
    的には別個の好ましくは同じ設計を有するいくつかのス
    テップとして行う請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    の方法。
11. 【請求項１１】分子ふるいを伴う個々のステップまたは
    １つあるいはいくつかのステップよりなるステップ群
    を、一度に異なるプロセス段階のために使用し、かつこ
    の場合各個々のステップは時間的に連続して異なるプロ
    セス段階を通過させる請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】同じプロセス段階にあるいくつかのステ
    ップからなるステップ群において、そのプロセス段階に
    対応する物質（生コーヒー抽出物、溶出剤、脱着剤、洗
    浄剤）をこのステップ群の各ステップに連続的に通す請
    求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】１６個のステップを使用しそのうちの１
    ０個のステップが１つの群として同時に吸着プロセス段
    階に保たれ、かつ他の６個のステップが再生プロセスに
    保たれる請求項１１または１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】４個のステップがこれらのステップのう
    ち分子ふるいからカフェインを脱着するプロセス段階に
    保持される請求項１３記載の方法。
15. 【請求項１５】一時に１個のステップが脱着前に分子ふ
    るいを溶出するプロセス段階に保たれ、かつ１個のステ
    ップが脱着後に分子ふるいを洗浄するプロセス段階に保
    たれる請求項１３または１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】各ステップが分子ふるいを収容するコラ
    ムである請求項１０乃至１５のいずれか１項記載の方
    法。
17. 【請求項１７】液体の生コーヒー抽出物約２０ｌ／ｈ
    （リットル／時間）をカフェイン脱着用の分子ふるいに
    通す請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 【請求項１８】生コーヒー抽出物を約５ｇ／ｌの濃度で
    使用する請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方
    法。
19. 【請求項１９】液体、特に生コーヒー水抽出物を脱カフ
    ェイン処理するための装置で、好ましくは請求項１乃至
    １８のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置
    において、液体または気体を通すことができる吸着剤の
    固定床が内部に配置された少なくとも１つのチェンバ
    （装置ステップ）を包含し、上記チェンバに生コーヒー
    抽出物と吸着剤を再生させるための少なくとも１つの別
    の薬剤とを導入し且つ排出するための供給配管及び排出
    配管が接続されている脱カフェイン処理装置。
20. 【請求項２０】チェンバがコラム（１７）の一部である
    請求項１９記載の装置。
21. 【請求項２１】チェンバに、生コーヒー抽出物用配管
    （２８）、溶出のための溶出剤用の配管（２９）、脱着
    のための脱着剤用の配管（２７）、及び洗浄プロセスの
    ための洗浄剤用の配管（２６）のために各々１本ずつ設
    けられた供給配管と排出配管よりなる４本の供給配管と
    ４本の排出配管が接続されている請求項１９または２０
    に記載の装置。
22. 【請求項２２】脱着剤配管（２７）が、脱着剤タンク
    （３８）から出発して上記チェンバへ入り、このチェン
    バから脱着剤を再生するため蒸留装置（４２）へ達する
    と共に、この蒸留装置（４２）から洗浄された脱着剤を
    脱着剤タンク（３８）に戻す閉回路配管として設計され
    ている請求項２１記載の装置。
23. 【請求項２３】チェンバ（コラム１７）が３回溶出を行
    うことができるように、溶出剤配管（２９）を介して相
    互に接続された３つの溶出剤タンク（３５，３６，５
    ２）を有し、その第１の溶出剤タンクを最初の溶出前に
    新しい溶出剤を受け取るために使用し、第２の溶出剤タ
    ンクを最初の溶出後に溶出剤を保持するために使用し、
    第３の溶出剤タンクを２回目の溶出後の溶出剤を保持す
    るために使用し、溶出剤（溶出液）が３回目の溶出後に
    排出配管に達する請求項２１記載の装置。
24. 【請求項２４】複数のチェンバ、特に１６個のチェンバ
    を包含する請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載の
    装置。
25. 【請求項２５】チェンバが物質配管（２６乃至２９）に
    関して並列に接続された請求項２４記載の装置。
26. 【請求項２６】各チェンバが接続配管（２０，２０ａ）
    を介して次段のチェンバに接続されている請求項２４ま
    たは２５に記載の装置。
27. 【請求項２７】接続配管（２０，２０ａ）が１つのチェ
    ンバの排出口を次段のチェンバの供給口に接続する請求
    項２６記載の装置。
28. 【請求項２８】チェンバが最後のチェンバと最初のチェ
    ンバの間の接続配管（２０ａ）を介して閉回路に相互接
    続された請求項２４乃至２７のいずれか１項に記載の装
    置。