NL8602012A

NL8602012A - Werkwijze voor het winnen van caffeine geadsorbeerd aan actieve kool.

Info

Publication number: NL8602012A
Application number: NL8602012A
Authority: NL
Original assignee: Douwe Egberts Tabaksfab
Priority date: 1986-08-06
Filing date: 1986-08-06
Publication date: 1988-03-01
Also published as: NO164979B; DE3774809D1; NO873277D0; EP0259905B1; EP0259905A1; CA1301755C; AU592466B2; ATE69818T1; DK167762B1; ES2027281T3; DK407887A; US4818552A; JPS6344580A; AU7659587A; NO164979C; DK407887D0; NO873277L

Description

*

Nw 8289

Werkwijze voor het winnen van caffeine geadsorbeerd aan actieve kool.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het winnen van caffeine van beladen actieve kool door behandeling met een organisch zuur.

In de literatuur is veel gepubliceerd over het 5 winnen van caffeine uit met caffeine beladen actieve kool, onder toepassing van zure oplossingen of van zuren.

Het Oostduitse octrooischrift 78.568 heeft betrekking op de winning van caffeine uit met caffeine beladen actieve kool door toepassing van geconcentreerdere zuren 10 dan tot op dat moment gebruikelijk, hetgeen aanleiding gaf tot een duidelijk betere extractie dan de tot dan toe toegepaste zwakzure oplossingen. Europese octrooiaanvrage nr. 42295 heeft betrekking op de toepassing van ijsazijn als middel voor het verwijderen van caffeine 15 van actieve kool.

De Europese octrooiaanvrage 76.620 van dezelfde aanvrager geeft aan dat ijsazijn weliswaar het beste werkt, maar dat op grond van veiligheidsoverwegingen het de voorkeur verdient een deel van de efficiency 20 op te offeren en minder geconcentreerde azijnzuuroplossin-gen toe te passen.

De Europese octrooiaanvrage 129.609 betreft tenslotte de toepassing van mierezuur of mengsels van mierezuur met een geringe hoeveelheid water voor het winnen van 25 caffeine. Volgens deze laatste publikatie verkrijgt men door toepassing van mierezuur beduidend betere extrac-tieresultaten dan bij toepassing van azijnzuur. Mierezuur heeft echter een aantal nadelen, waaronder met name de grote vluchtigheid.

30 Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het winnen van caffeine van beladen actieve kool, welke werkwijze een bijzonder goed extractieresultaat geeft, terwijl tevens geen proble- 8602012

V

-2- t men ontstaan ten aanzien van vluchtigheid of brandbaarheid van het toe te passen extractiemiddel.

Volgens de uitvinding wordt deze werkwijze gekenmerkt, doordat men de actieve kool behandelt met een mengsel 5 dat tenminste 65 gew.% azijnzuur en tenminste 2 gew.% citroenzuur bevat.

Verrassenderwijs is gebleken dat bij toepassing van een extractiemiddel waarin tenminste een deel van het azijnzuur vervangen is door citroenzuur enerzijds 10 de voordelen van geringere brandbaarheid en anderzijds bijzonder goede extractierendementen verkregen worden.

Bij voorkeur gaat men uit van mengsels die tussen 65 en 90 gew.% azijnzuur bevatten.

De hoeveelheid citroenzuur ligt tussen 2 en 35 gew.%. 15 Het is niet noodzakelijk dat het mengsel alleen uit deze twee componenten bestaat. Een deel van het azijnzuur kan namelijk vervangen worden door andere componenten, waarbij in principe wel minimaal 65 gew.% azijnzuur aanwezig moet blijven in het mengsel.

20 Geschikte verbindingen voor de toepassing in het mengsel zijn bijvoorbeeld water, fosforzuur, melkzuur, oxaalzuur, benzoëzuur, mierezuur, glycolzuur, of combinaties van twee of meer daarvan.

Met name water heeft de voorkeur, zowel uit economi-25 sche overwegingen, als uit het oogpunt van extractierende-ment.

Bijzonder geschikte samenstellingen bestaan uit 70-90 gew.% azijnzuur, 5-28 gew.% citroenzuur en 0-25 gew.%, bij voorkeur 2-20 gew.% water.

30 Dergelijke samenstellingen combineren een geringe brandbaarheid met een zeer goed ëxtractierendement.

Bovendien hebben dergelijke samenstellingen het voordeel dat deze alleen stoffen bevatten die als veilig (Generally Recognised As Safe, GRAS) beschouwd worden.

35 Dit betekent in de praktijk, dat het geen bezwaar is als de actieve kool na verwijdering van de caffeine 8602012 ·'

Jr -3- nog een geringe hoeveelheid of sporen van het extractiemiddel bevat. Het is met deze stoffen namelijk niet nodig eerst thermisch te regenereren voordat de kool weer gebruikt wordt voor decaffeïneren.

5 Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding past men de combinatie azijnzuur, citroenzuur, fosforzuur toe, bijvoorbeeld in hoeveelheden van 65-75 gew.% azijnzuur, 25-35 gew.% fosforzuur en 2-5 gew.% citroenzuur. Ook met een dergelijke combinatie verkrijgt men goede extractie-10 rendemeneten.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt bij voorkeur uitgevoerd bij een temperatuur van meer dan 100°C, aangezien bij deze temperaturen een efficiënte extractie plaatsvindt. Toepassing van superatmosferische drukken 15 is echter niet nodig, hetgeen uiteraard een duidelijk voordeel is. De bovengrens van de temperatuur is niet kritisch, maar dient niet hoger te zijn dan de temperaturen waarbij de diverse componenten te vluchtig worden, danwel ontleden. Bij voorkeur ligt de bovengrens bij maximaal 200°C, 20 meer in het bijzonder bij 150°C, aangezien boven de laatste temperatuur geen aanvullende voordelen te bereiken zijn.

De meest geschikte extractietijden en extractiehoeveel-heden kunnen door de deskundige aan de hand van routineproe-25 ven vastgesteld worden. De hoeveelheid extractievloeistof per hoeveelheid actieve kool kan door de bijzonder efficiënte extractie vrij gering zijn, waarbij in het algemeen volstaan kan worden met de vijf- tot tienvoudige volumehoe-veelheid aan extractiemiddel, ten opzichte van de hoeveel-30 heid beladen actieve kool. Deze hoeveelheden zijn beduidend lager dan de volgens de stand van de techniek vereiste hoeveelheden, waar op zijn minst 10-20-voudige hoeveelheden benodigd zijn. Uiteraard kan men volgens de uitvinding ook grotere hoeveelheden gebruiken, maar dit is niet 35 noodzakelijk.

De met caffeine beladen kool zal in het algemeen 8602012 -;-----------------------— i. - 1 -4- afkomstig zijn van werkwijzen voor het verwijderen van caffeine uit groene koffie. Voorbeelden van dergelijke werkwijzen zijn beschreven in de Europese octrooiaanvragen 40712, 111.375 en 8398.

5 Na de verwijdering van de caffeine van de kool kan men deze op bekende wijze uit de oplossing verwijderen, bij voorbeeld door kristallisatie.

De nagenoeg geheel van caffeine bevrijde kool kan na verwijdering van het oplosmiddel en/of regeneratie 10 opnieuw gebruikt worden voor absorptie van caffeine.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van enkele voorbeelden, maar is hier niet toe beperkt.

Voorbeeld I en II

Een in de handel verkrijgbare aktieve kool beladen 15 met caffeine en andere koffie droge stof (81.6 g kool, 3,59 g caffeine) werd gedesorbeerd met een mengsel bestaande uit 80 gew.% azijnzuur, 15 gew.% citroenzuur en 5 gew.% water door drie liter van deze vloeistof over een koolkolom met een temperatuur van 118°C te pompen (downflow).

20 Het eluens werd opgevangen in een aantal fracties en na afkoeling geanalyseerd op caffeine. De resultaten zijn opgenomen in tabel a, waaruit blijkt dat 96,1% van de caffeine gedesorbeerd werd.

Tabel a 30

Traject volume caffeine caffeine caffeine caffeine volume concentr absoluut cumultat gedesorb cumult (ml) (ml) (g/1)_(g)_(g)_(%) (ml) 0- 50 50 13,71 0,6855 0,6855 19,1 50 35 50- 100 50 8,65 0,4325 1,1180 31,1 100 100- 200 100 5,77 0,5770 1,6950 47,2 200 200- 350 150 3,25 0,4875 2,1825 60,8 350 350- 500 150 1,96 0,2940 2,4765 69,0 500 500-1000 500 1,08 0,5400 3,0165 84,0 1000 1000-1500 500 0,44 0,2200 3,2365 90,1 1500 1500-2000 500 0,199 0,0995 3,3360 92,9 2000 2000-2500 500 0,133 0,0665 3,4025 94,8 2500 2500-2980 480 0,102 0,0490 3,4515 96,1 2980 8602012 _ ________ _____ . ·£ -5-

Op dezelfde wijze als hierboven beschreven werd gedesorbeerd met een mengsel bestaande uit 69 gew.% azijnzuur, 28 gew.% fosforzuur en 3 gew.% citroenzuur.

De resultaten zijn opgenomen in tabel b. Daaruit 5 blijkt dat 92,3% van de caffeine gedesorbeerd werd.

De resultaten uit de tabellen zijn in de figuur grafisch uitgezet.

Tabel b

Traject volume caffeine caffeine caffeine caffeine volume 10 concentr absoluut cumultat gedesor cumult (ml)_(ml)_(g/1)_(g)_(g)_(%) (ml) • 0- 25 25 14,17 0,3543 0,3543 9,9 25 25- 50 25 10,78 0,2695 0,6238 17,4 50 50- 100 50 10,06 0,5030 1,1268 31,4 100 15 100- 200 100 6,57 0,6570 1,7838 49,7 200 200- 350 150 3,76 0,5640 2,3478 65,4 350 350- 500 150 1,41 0,2115 2,5593 71,3 500 500-1000 500 0,85 0,4250 2,9843 83,1 1000 1000-1500 500 0,29 0,1450 3,1293 87,2 1500 20 1500-2000 500 0,204 0,1020 3,2313 90,0 2000 2000-2500 500 0,113 0,0565 3,2878 91,6 2500 2500-2840 340 0,074 0,0252 3,3130 92,3 2840

Voorbeeld III

25 Op dezelfde wijze als beschreven voor voorbeeld I

werd de met caffeine beladen kool gedesorbeerd met een mengsel bestaande uit 95 gew.% azijnzuur en 5 gew.% citroenzuur. Na het overleiden van 3 1 van dit mengsel over 81,6 g kool was 93,4% van de caffeine verwijderd.

30 Het verloop van de desorptie als functie van de hoeveelheid vloeistof is in de tabel c geïllustreerd.

8602012

V

-6-

Tabel c

Traject volume caffeine caffeine (ml)_(ml) cone(g/1) (g) 0- 25 25 5,92 0,148 5 25- 50 25 8,26 0,207 75- 100 25 5,22 0,131 225- 250 25 4,44 0,111 475- 500 25 2,70 0,068 975-1000 25 0,60 0,015 10 1475-1500 25 0,33 0,008 1975-2000 25 0,20 0,005 2975-3000 25 0,068 0,002

Verz. fractie:2750 0,967_2,659

Totaal caffeine: 3,354 8602012

Claims

1. Werkwijze voor het winnen van caffeine van beladen actieve kool door behandeling van de beladen actieve kool met een organisch zuur, met het kenmerk, dat men de actieve kool behandelt met een mengsel dat tenminste 5 65 gew.% azijnzuur en tenminste 2 gew.% citroenzuur bevat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de actieve kool behandelt bij een temperatuur van meer dan 100°C.

3. Werkwijze volgens één der conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat men de caffeine wint uit de verkregen oplossing door kristallisatie.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat men een mengsel toepast dat 65-90 gew.% azijnzuur 15 bevat.

4 -7-

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat men in het mengsel tevens een of meer stoffen toepast, gekozen uit water, fosforzuur, melkzuur, oxaalzuur, benzoëzuur, mierezuur en glycolzuur.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat men een mengsel toepast dat bestaat uit 70-98 gew.% azijnzuur, 2-30 gew.% citroenzuur en 0-25 gew.% water.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men 2-20 gew.% water toepast in het mengsel.

8. Werkwijze voor het decaffeineren van koffie met behulp van actieve kool, gevolgd door winning van de caffeine van de kool, met het kenmerk, dat men de caffeine wint onder toepassing van de werkwijze volgens één der voorafgaande conclusies. 8602012