NO131815B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fjerning av koffein fra

rå kaffe.

Kaffe tåles ikke like godt av alle mennesker og

til enhver tid på grunn av dens innhold av koffein.

Av denne grunn ble det for lengre tid siden ut-

arbeidet fremgangsmåter for å trekke koffeinet ut av kaffeen så godt som fullstendig. Koffeinet må trekkes ut av råbøn-

nen, da den brente kaffebønne ikke tåler det inngrep som koffeinekstraheringen består i, uten at det medfører aroma-

tap.

Den fremgangsmåte for fjerning av koffein som i dag

er mest anvendt, foregår i tre trinn:

1. Oppslutning:

Kaffebønnene oppsluttes med ekspandert vanndamp ved

forhøyet temperatur, til vanninnholdet utgjør ca. 15-30 %. Ved dette sveller bønnene sterkt.

2. Ekstraksjon:

De oppsluttede bønner behandles under konstant meka-

nisk røring med et flytende løsningsmiddel. Som løsningsmiddel kan anbefales bl.a.: Benzen, eddiksyreester, isopropanol, kloro-

form, di- og trikloretylen.

3. Avdampning:

Etter at koffeinet er vidtgående ekstrahert, inne-

holder bønnene betydelige mengder av det anvendte løsnings-

middel, og dette må fjernes fullstendig. Denne prosess er tid-krevende. Man damper under trykk, ekspanderer igjen og må gjen- - ta denne prosess flere ganger til det bare er spor av løsnings-middelet tilstede i bønnen. I tilknytning til dette tørkes så

de fremdeles fuktige bønner i vakuum eller ved høyere tempera-

tur med varmluft.

US-PS 1 640 648 beskriver en fremgangsmåte for dekoffeinering. Ved fremgangsmåten ledes en gass (karbondioxyd, vanndamp, nitrogen, hydrogen eller en annen, relativt inert gass)

som er oppvarmet til 150-175°C, under atmosfæretrykk gjennom et sjikt av kaffe som er forhåndsbehandlet med en alkalisk reagerende

væske. Deretter blir gassblandingen kondensert, separert og etter oppvarmning på ny ledet gjennom kaffen.

Gassen som stryker gjennom kaffen, metter seg ved

de relativt høye temperaturer med ganske små mengder av gassformig koffein og fordampbare aromatiske stoffer, tilsvarende de til enhver tid herskende partialtrykk. På denne måte kan man i henhold til patentet komme frem til et restinnhold av koffein i kaffe på 0,35 %.

Det har nå vist seg at man kan ekstrahere koffeinet kvantitativt fra råkaffen, idet man behandler kaffen med fuktig karbondioxyd i overkritisk tilstand. Det arbeides for-trinnsvis ved en temperatur fra 40 til 80°C og ved et trykk på fra 120 til 180 atm. Atskillelsen av stoffblandinger ved hjelp av overkritiske faser av et tredje stoff er allerede beskrevet i OE-PS 255 371. Den iakttagelse at man relativt lett kan ekstrahere koffein fra den fuktige råkaffe, nemlig ved opptak i en overkritisk gassfase, var ikke å vente, nemlig av følgende grunn:

DL-PS 41362, så vel som det tilsvarende GB-PS

1 057 911 angir fremgangsmåter til atskillelse av stoffblandinger ved hjelp av gasser i overkritisk tilstand. I eksemp-lene 61 og 62 vises at stoffer som foreligger løst i vann eller i en vandig emulsjon, bare meget vanskelig lar seg oppta i en gass i overkritisk tilstand.

Koffein som er løst i vann, lar seg derimot relativt lett oppta i gassformig karbondioxyd i overkritisk tilstand, tørt koffein derimot ikke. I begge de ovennevnte patentskrif-ter er det beskrevet at den overkritiske gass stadig må være kjemisk inert overfor de stoffer som skal opptas i den.

Upolare gasser lades i overkritisk tilstand ikke med vann. Karbondioxyd er en upolar gass, men den lader seg likevel

i overkritisk tilstand med vann. Dette kan muligens tilbakeføres til at karbondioxydet lades med K^ CO^ i overkritisk tilstand,

da det ikke er inert overfor vann, hvilket

så kran anses som en oppladning med vann og her betegnes som fuktig C02 i overkritisk tilstand. Fuktig karbondioxyd i overkritisk tilstand har ikke lengre egenskapene til en upolar gass, men til en polar gass. Dens opptaksevne for det polare koffein kan tilbake-føres til dette. Sterkt polare stoffer lar seg ikke oppta i upolare gasser i overkritisk tilstand, men dog i polare gasser i overkritisk tilstand, som eksempelvis i ammoniakk eller dimethyleter i overkritisk tilstand. Således er heller ikke koffein eller dets salter opptakbare i rent, overkritisk COg, men dog i fuktig C02 i overkritisk tilstand.

Den nye dekoffeineringsprosess skal forklares ved hjelp av et eksempel, se også tegningen.

Eksempel:

I trykkbeholderen A befinner det seg på sikteplatenU råkaffe B og ved bunnen vann C. Trykkbeholderen oppvarmes ved hjelp av en vannkappe til ca. 70°C. Gjennom trykkbeholderen føres det inn, ved D, karbondioxyd av en temperatur av ca. 70°C og et trykk på ca. 160 atm. Karbondioxydet perler først gjennom vannet, hvorved det lades med vann, stryker deretter gjennom kafieen, hvorved det først avgir en del av sitt vann til kaffebønnene og samtidig lades med koffein. Karbondioxydet, som nå er ladet med vann så

vel som med koffein, kommer igjen ut fra trykkbeholderen A ved E

og føres over varmeveksleren F inn i trykkbeholderen G, ved H.

Den slanke, øvre del av denne trykkbeholder G er fylt med aktivkull K og oppvarmes ved hjelp av en vannkappe til ca. 25°C. I varmeveksleren F avkjøles strømmen av oppladet overkritisk karbondioxyd fra"ca. 70 til ca. 25°C. Karbondioxydet blir derved flytende .

Karbondioxyd i overkritisk tilstand lades ved 70°C med

vann, nemlig med en mengde som er mange ganger større enn den mengde som skulle befinne seg som partialtrykk i det overkritiske, altså gassformige karbondioxyd på grunn av vannets damptrykk. Ved det at. karbondioxydet blir flytende i varmeveksleren,skiller det seg samtidig ut vann i flytende fase, da vann løser seg svært dårlig i flytende karbondioxyd ved 25°C.

I trykkutskilleren G kommer det også inn en strøm av lite vann, meget, flytendegjort karbondioxyd og deri løst koffein. Karbondioxyd og vann passerer aktivkullet, mens koffeinet tilbake-holdes kvantitativt på kullet. Det flytende karbondioxyd og vann strømmer igjen ut ved L fra trykkbeholderen G og tilbakeføres til trykkbeholderen A over ventilen M, omløpspumpen N og .varmeveksleren F. Ventilen 0 er lukket under koffeinekstraksjonen.

Etter at koffeinekstraksjonen er ferdig, lukkes ventilen

M, mens ventilen 0 åpnes. Det strømmer nå bare flytende karbondioxyd ut av trykkbeholderen G ved P. Samtidig tappes det ut det vann C som fremdeles befinner seg i trykkbeholderen A, over ventilen R. Nå strømmer tørt, overkritisk karbondioxyd inn i trykkbeholderen A ved D, og dette lades med vannet som råkaffeen har tatt opp under koffeinekstraksjonen. Dette vann samler seg på bunnen av trykkbeholderen G og kan tappes av over ventilen S.

Etter fullførelse av tørkingen tappes karbondioxydet av

over ventilen T og den nå koffeinfrie råkaffe, som er ferdig til brenning, tappes pneumatisk ut gjennom flensen.

Det arbeides hensiktsmessig ved en temperatur på 40-80°c

og ved et trykk på 120-180 atm i trykkbeholderen A.

Dekoffeineringen varer 5 til 30 timer, den påfølgende tørking £ til 5 timer. Hele prosessen forløper hurtigere ved den høyere temperatur og det høyere trykk.

Det er ikke nødvendig å fjerne koffeinet ved adsorbsjon

på aktivkull fra den sirkulerende karbondioxydstrøm. Man kan også skille det fra ved ekspandering av det sirkulerende karbondioxyd til et trykk som er under det kritiske trykk for karbondioxydet, hvilket er en grunnleggende me tode til fraskillelse, som også er beskyttet ved de ovenfor angitte patenter. Men da er det nødvden-dig med en rekomprimering av karbondioxydet ved hjelp av en kom-pressor. Ved ovenstående eksempel behøver man derimot bare å holde flytende karbondioxyd og noe vann i sirkulasjon ved hjelp av en stem-pel- eller tannhjulspumpe.

En dekoffeinering av oppsluttet råkaffe ved hjelp av flytende karbondioxyd, altså ved en temperatur som ligger under den kritiske temperatur for karbondioxydet og under det tilsvarende trykk, er uhensiktsmessig, da i dette tilfelle bønnen blir befridd for ikke bare koffein, men også betydelige mengder av andre stoffer, som er nødvendige for aromadannelsen ved brenningen av kaffeen.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ekstraheres derimot så å si utelukkende koffeinet fra bønnen. Restlnnholdet av koffein i råkaffeen kan således bringes til en verdi under 0,01$.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen gjør det mulig å overføre råkaffe til koffeinfri, brenneferdig kaffe i ett arbeids-trinn.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for dekoffeinering av råkaffe, karakterisert ved at koffeinekstraksjonen utføres ved behandling av kaffe med fuktig karbondioxyd i overkritisk tilstand, fortrinns-vis under anvendelse av en temperatur på 40-80°C og et trykk på 120-180 atm.