NO159472B - Fremgangsmaate for fremstilling av dekaffeinisert, fast, vegetabilsk materiale. - Google Patents

Description

Foreliggende fremgangsmåte angår en fremgangsmåte for fremstilling av dekaffeinisert, fast, vegetabilsk materiale, egnet for anvendelse ved fremstilling av drikke, fra kaffeinholdig vegetabilsk materiale.

Det har lenge vært behov for en ekstråksjonsmetode eller metode til dekaffeisering av vegetabilske materialer, særlig for fremstilling av drikker som kaffe og te. Tidligere kjente metoder for kaffeinekstråksjon omfatter vanligvis bruk av organiske oppløsningsmidler, som trikloretylen eller kloroform, som føres i kontakt med enten plantematerialet eller et vandig ekstrakt av plantematerialet. Når tilstrekkelig kaffein er overført til oppløsningsmidlet, fraskilles den dannede kaffeinoppløsning, slik at man kan be-arbeide det kaffeinbefridde eller eventuelt kaffeinfrie materiale eller ekstraktet videre.

Disse kaffeinekstraksjonsmetoder basert på oppløs-ningsmiddel har flere ulemper. Av særlig interesse for bruk-eren vil det være at bruk av slike kjente oppløsningsmidler i forbindelse med kaffeinekstraksjon ofte gir et vesentlig tap eller denaturering av verdifull smak og aroma i drikken. Således har kaffeinekstraksjon ofte gitt produkter som ikke hadde særlig gode egenskaper på disse områder.

Fordi de tidligere anvendte oppløsningsmidler i seg selv er uheldige fra fysiologisk synspunkt, har man måttet ta strenge forholdsregler ved kontakt mellom vegetabilsk materiale og.slike ekstraksjonsmidler. Man har derfor utviklet innviklede og strenge behandlingsmetoder for å sikre fullstendig solvent-separasjon fra de ferdige produkter.

I henhold til dette tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at den omfatter: a) å svelle det kaffeinholdige, faste, vegetabilske materialet med vann for derved å tilveiebringe et fuktighetsinnhold på mellom 20 og 60%, beregnet på det vegetabilske materialets tørre vekt, b) å bringe det svellede, vegetabilske materialet ved en temperatur mellom 50 og 120°C i kontakt med et flytende, vannublandbart, spiselig fettmateriale hvori det er innarbeidet en mengde vann tilstrekkelig til å opprettholde en vandig likevekt mellom det vegetabilske materialet og fettmaterialet, og å opprettholde en slik kontakt for å overføre kaffein fra det vegetabilske materialet til fettmaterialet, c) å separere det vegetabilske materialet fra det kaffein-anrikede fettmaterialet og d) å gjenta trinnene b) og c) under opprettholdelse av fuktighetsinnholdet i det vegetabilske materialet på 20-60%

inntil minst 92% av kaffeinet er fjernet fra det vegetabilske materialet.

Med "fett" eller"fettstoff", betegnes alle ani-malske eller vegetabilske fett eller oljer eller blandinger eller fraksjoner av disse som har væskeform innenfor det temperaturområde - omtales senere - som er egnet for ekstraksjon av kaffein fra kaffeinholdige blandinger. Disse fettstoffer består vanligvis i det vesentlige av fettsyre-estere - oftest glycerolestere - og kan benyttes i opprin-nelig form eller som de foreligger etter vanlige behand-linger på området. Videre bør de anvendte fettstoffer ikke være oppløsningsmidler for andre bestanddeler i plantematerialet enn kaffein.

Således kan f.eks. det anvendte fett være umettet eller mettet fett eller olje. På lignende måte er uraf-finert eller vanlig raffinerte oljer samt oljer med eller uten normale tilsetninger som anti-oksydasjonsmidler og konserveringsmidler egnet innenfor oppfinnelsens ramme.

Det er imidlertid en fordel at fettstoffet er i det vesentlig fritt for overflateaktive midler, enten naturlige eller tilsatte. Slike overflateaktive midler vil kunne stabilisere emulsjonen som danner seg ved røring av væskeblandinger benyttet i henhold til oppfinnelsen, og vil kunne gjøre det vanskelig å gjennomføre behandlingstrinn som sentrifugering og lignende.

De anvendte fettstoffer omfatter markedsførte typer av oljer og fett, som altså er lett tilgjengelige. Blant disse fettstoffer foretrekkes imidlertid slike som er for-døyelige, fordi man da ikke behøver spesiell omsorg ved separasjon fra plantematerialet, som bearbeides videre til drikkeprodukter.

De nevnte fett vil kunne brukes til å gjennomføre praktisk talt alle grader av kaffeinekstraksjon fra et plantemateriale. Selv om oftest vil foretrekke en fullstendig kaffeinekstraksjon, dvs. en fullstendig fjerning av kaffeinet i plantematerialet, kan man gjennomføre en lavere grad av kaffeinekstraksjon,ved behov. Man vil i alle tilfelle få en tilsvarende mengde kaffein som et verdifullt teknisk biprodukt.

Fettstoffene benyttes til ekstraksjon av kaffein fra forskjellige vegetabilske stoffer og vanligvis fra kaffe eller te. For at kaffeinekstraksjonen skal forløpe på riktig måte, bør det imidlertid foreligge vann i blandingen. Man antar at dette skyldes at kaffeinet bør ha en vann-oppløseliggjort eller delvis oppløseliggjort utgangs-tilstand, slik at det blir lettere tilgjengelig for fett-ekstraksjonsmidlet. Denne antagelse skal imidlertid ikke begrense oppfinnelsen på noen måte.

Kaffeinholdig plantemateriale som kan gjøres kaffeinfritt i henhold til oppfinnelsen, bearbeides med fordel til vandig flytende eller fast form. Når man benytter fast form, bør det fremdeles foreligge vann i råblandingen, selv om vannet kan være bundet til det faste stoff. Vandige opp-løsninger av plantemateriale og plantemateriale med relativt høyt fuktighetsinnhold, blir derfor foretrukket som utgangs-blanding for kaffeinekstraksjon i henhold til oppfinnelsen.

Vandige ekstrakter av te eller av malt, brent

kaffe er velkjent og kan lages på kjente måter. Fordi disse ekstrakter selv omdannes til drikke-produkter, bør de imidlertid vanligvis behandles slik at de i så liten grad som

mulig utsettes for forhold som kan gi tap også når det gjelder nedbrytning av verdifulle smaks/lukt-elementer. En særlig klasse bestanddeler i slike drikker - de flyktige eller aromatiske stoffer - er særlig følsomme . Følgelig blir slike stoffer med fordel fjernet under tidlig bearbeiding og pånytt tilsatt til de mer stabile bestanddeler ved slutten av frem-stillingsprosessen.

Denne fjerning og konserving av flyktige eller aromatiske bestanddeler av vegetabilske stoffer, kan skje på kjent måte på området. For eksempel er det vanlig å destillere vandige ekstrakter med damp (stripping), hvorved man fremstiller et vandig kondensat som inneholder aromatiske og flyktige bestanddeler. Denne fraksjon holdes under lav temperatur inntil den kan gjenblandes med de behandlede vegetabilske bestanddeler, f.eks. umiddelbart før tørking eller til-blanding til det tørkede materiale fulgt av en kort etter-tørking. Når de vandige ekstrakter dekaffeiniseres med fettstoffer som det foreslås, er således den vandige opp-løsning av vegetabilsk materiale fortrinnsvis uten flyk-

tige bestanddeler.

En annen flytende form for plantematerialet som

kan kaffeinekstraheres i henhold til oppfinnelsen er et vandig ekstrakt av slikt materiale som er laget spesielt med henblikk på kaffeinekstraksjon, og som ikke vil ut-

gjøre noen del av et senere drikkeprodukt. Denne utførelse er mest egnet med plantestoffer som kaffe, som ellers normalt krever brenning eller annen behandling for å oppnå

de ønskede smakskvaliteter.

Et eksempel på en slik utførelse av oppfinnelsen

er bruk av vandige ekstrakter av grønne kaffebønner. Slike bønner kan ekstraheres med vann for å fjerne kaffeininnholdet. Det resulterende ekstrakt vil imidlertid inneholde relativt få av de vanlige kaffe-drikk-bestanddeler, idet slike vann-oppløselige bestanddeler for en stor del dannes bare ved den følgende brenning av kaffebønnene.

Fremstillingen av ekstrakten er temmelig enkel. Alt som kreves er at de grønne bønnene føres i kontakt med tilstrekkelig vann til at kaffeininnholdet oppløses, bønnene vil normalt inneholde 2 til 3 vekt-% kaffein avhengig av voksestedet. Vanligvis foretas oppløsningen av kaffeinet ved motstrømsekstråksjon av bønner og vann, imidlertid kan ekstraksjonen også skje ved oppslemming av bønnene i vann eller ved lignende kontakt over et tidsrom - vanligvis lo - 60 minutter - som er tilstrekkelig til å gi den ønskede de-kaf f einis er ingsgrad.

Selv når grønne bønner ekstraheres med vann kan det imidlertid forekomme at enkelte verdifulle drikkeprodukt-bestanddeler også går over i vannfasen. En teknikk hvormed man unngår vesentlig tap av slike bestanddeler, består i en lukket resirkulasjon av det vandige ekstraksjonsmedium. Ifølge denne metoden oppnår det vandige medium hurtig maksimal-konsentrasjon av forskjellige vannoppløse-lige bestanddeler inklusive kaffein, med utgangspunkt i grønne bønner. Ved senere selektiv fjerning av kaffeinet fra den vandige blanding, får man et vandig resirkulasjons-ekstraksjonsmedium som hurtig nærmer seg dynamisk likevekt overfor de vannoppløselige bestanddeler i grønne bønner som ikke fjernes ved kaffeinekstraksjonen.

Etter at en slik dynamisk likevekt er nådd, vil

det resirkulerte kaffeinfri ekstraksjonsmedium - ved for-nyet kontakt med grønne kaffebønner - ekstrahere eller fjerne i det vesentlige bare kaffeinet. I løpet av kort tid får man således et system hvor i alt vesentlig bare kaffein fjernes fra de grønne bønner.

Både det resirkulerende og ekstraksjonsmediet og den vandige ekstrakten som er omtalt tidligere, er vandige oppløsninger som inneholder både kaffein og forskjellige vannoppløselige vegetabilske stoffer. Følgelig kan foreliggende fremgangsmåte for behandling av flytende vegetabilsk materiale med fett for å trekke ut kaffeinet, anvendes på begge ovenstående oppløsninger på omtrent samme måten. Et flytende vegetabilsk materiale blandes således med et egnet volum fett som ikke er blandbart med vann, kontakten mellom disse opprettholdes inntil kaffeinet har vandret over i fettet og plantematerialet fraskilles med tilsvarende senket kaffeininnhold. Disse trinn kan skje meget enkelt, fordi begge faser er væskeformet og således muliggjør grun-dig blanding under røring, mens det forhold at fasene ikke kan blandes med hverandre - vannfase og fettfase - mulig-gjør fullstendig separasjon på mange måter, blant annet dekantering.

Av stor betydning for kaffeinekstraksjonens virkning er oppløseligheten for kaffein i det valgte fett. Disse egenskapene avhenger av det spesielle fettstoffet, og blandingstemperaturen. Ekstraksjonsvirkningen kan angis ved hjelp av fordelingskoeffisienten for kaffein mellom like volumer fett og vannfase under blanding og ved likevekt. Mer spesielt defineres affiniteten hos fettet for kaffein ved forholdet :

ved en gitt temperatur. Det er klart at jo høyere fordelingskoeffisienten er, jo bedre er fettets evne til å bevirke kaffeinekstraksjon eller dekaffeinisering.

I følgende tabell I er det oppført eksempel-verdier for flere fettstoffer ved forskjellige temperaturer. Tallene gjengir likevekts-verdier målt ved enkle blandinger av fett og vandige kaffeinoppløsninger. Man vil forstå at de fett som er brukt i praksis bare er representative eksempler på markedsførte produkter. Avhengig av fettets for-historie vil en viss variasjon i fordelingskoeffisienten kunne ventes. Med de angitte data og den tilhørende be-skrivelse vil imidlertid de karakteristiske verdier og optimalforhold ved bruk av andre fett innenfor oppfinnelsens ramme, lett kunne bestemmes.

Tiden mellom fettfase og vegetabilsk flytende fase er relativt av liten betydning. Bare få minutter kreves for å nå likevekt. Den optimale temperatur for kaffein-ekstraksjon med et valgt fett innenfor oppfinnelsens ramme, bør imidlertid bestemmes. Eksempler av tabell I, men ytterligere målinger kan foretas på kjent måte og således kan dette trekk i henhold til oppfinnelsen bestemmes ved enkle eksperimenter etter valg av et spesielt fettstoff.

Ved valg av optimal temperatur vil utgangsstoffene sette grenser for temperaturområdet. Således danner fryse-punktet for den vandige vegetabilske blanding og fettets stivnepunkt nedre grense for egnet temperatur. I den andre enden av området, vil temperaturgrensen være den temperatur hvor nedbrytning av smak, lukt-kvaliteten kan inntre. Normalt vil imidlertid en kaffeinekstraksjon som angitt kunne foretas mellom 0° og 50°C, idet 10° til 30°C foretrekkes for vandige ekstrakter. Når smak/aroma-bestanddeler i alt vesentlig er fjernet eller fraværende, kan man bruke høyere temperaturer, opp til stabilitetsgrensen for det spesielle plantestoff.

Når man har valgt et spesielt fett og en spesiell temperatur for de -kaffeiniseringstrinnet, må man bestemme seg for ønsket ekstraksjonsgrad eller dekaffeiniseringsgrad. Dette reguleres vanligvis i det minste delvis ved forholdet mellom vegetabilsk materiale og fett. Vanligvis vil et forhold mellom fett og vandig vegetabilsk materiale på ca. 20 : 1 bare gi en delvis kaffeinekstraksjon ved et enkelt kontakttrinn. Ved de angitte forhold vil fordelingskoeffi-sienter på 0,035 og 0,085 gi ca. 40 og 65 % dekaffeinisering resp. Økninger i forholdet fett/vegetabilsk materiale vil naturligvis øke dekaffeiniseringsgraden og lavere forhold vil nedsette den.

Forøvrig vil den metoden hvormed fettet føres i kontakt med plantematerialet bestemme ekstraksjonsgraden. Kaffeinekstraksjonen kan foretas som tidligere omtalt ved hjelp av en entrinns ekstraksjon som består i å føre en bestemt vekt fettstoff i kontakt med en bestemt vektmengde vandig ekstrakt av plantematerialet, holde disse flytende stoffer i kontakt med hverandre tilstrekkelig lenge til at man når eller kommer nær opp til fordelings-likevekt, hvorpå ekstraktet skilles fra. Kaffeinekstraksjonsgraden kan imidlertid økes ved å øke antall trinn. I henhold til en foretrukket utførelse av oppfinnelsen foretas derfor kaffeinekstraksjonen ved flere trinn, hvor det vegetabilske materiale føres i kontakt med på hverandre følgende mengder av fett til den ønskede ekstraksjonsgrad er nådd.

Denne foretrukne utførelse kan enklest skje ved å føre den kaffeinholdige blanding i kontakt med det valgte fettstoff i flere porsjoner etter hverandre, idet fettfasen og vannfasen hver gang holdes i kontakt med hverandre tilstrekkelig lenge til at man får en god overgang av kaffein til fett (en slik overgang vil vanligvis være minst 70 %

av den teoretiske likevektfordeling), hvorpå vannfasen og fettfasen skilles og hvoretter man gjentar disse trinn med påfølgende mengder av kaffeinfritt fettstoff.

En annen utførelse består i motstrøms-ekstråksjon. Et til å begynne med kaffeinfritt fettstoff føres herved gjennom flere på hverandre følgende mengder av vegetabilsk flytende materiale, som er anordnet i omvendt rekkefølge etter kaffeininnholdet. Således føres friskt fett først i kontakt med det mest kaffeinfattige eller sterkest kaffein-ekstraherte plantemateriale-blanding og derpå blandinger med høyere kaffeininnhold. Under denne utførelsen vil den første mengde av vegetabilsk materiale med ønsket kaffeinekstraksjon-grad, ganske enkelt passere under fortsatt ekstraksjon mens et nytt volum - med høyeste kaffeininnhold - kobles inn nederst, slik at man opprettholder et konstant antall volumer under serieekstraksjonen og sørger for god kontakt med fettet.

Det skal bemerkes at vandige oppløsninger eller ekstrakter av vegetabilske materialer, f.eks. kan inneholde fra 2 til 60 % oppløselig tørrstoff på vektbasis totalt. Vanligvis foretrekkes at oppløsninger som skal dekaffeiniseres har et innhold av opppløselige faste stoffer på fra 10 til 50 %, før de føres i kontakt med fettet. Nevnte kon-sentrasjoner foretrekkes for å holde de nødvendige væske-volumer som kan benyttes til kaffeinekstraksjonstrinnet, nede, og for å redusere den vannmengden som eventuelt senere må fjernes fra et ekstrakt som skal tørkes til fast form.

Konsentreringen kan skje som vel kjent på området. Fordi den vandige ekstrakten ofte vil tørkes til et tørr-drikkprodukt, er det ønskelig at konsentreringen skjer under forhold som vil gi liten virkning på smak og aroma. Man foretrekker derfor metoder som lavtrykksinndamping eller frysekonsentrering, som unngår å utsette massen for høye temperaturer over lengre tid.

Oppfinnelsen omfatter også bruk av sett for direkte dekaffeinisering av faste vegetabilske stoffer. Eksempler på slike faste stoffer er grønne kaffebønner, som kan være levert i malt, knust eller helst hel form. Brente kaffe-bønner kan også brukes, imidlertid bør flyktige stoffer først fjernes for å unngå uønsket tap av aromabestanddeler. Følgelig er kaffeinekstraksjon fra hele grønne bønner foretrukket og den følgende utførelsen er særlig rettet mot en slik behandling, selv om andre vegetabilske stoffer kan behandles på lignende måte.

Bruk av faste vegetabilske materialer er en særlig foretrukket utførelse av oppfinnelsen, idet man derved unngår vise ulemper ved behandling av vandige oppløsninger av plantematerialet. Separasjonen av fettet fra den kaffeinholdige blandingen lettes således ved at mens fettet eller oljen holder seg i væskeform er det vegetabilske materiale i fast form. Separasjon av bønner og fett kan derved skje ved enkel avdrypping eller avrenning og ved sentrifugering i enkle maskiner.

Ved separasjon av grønne kaffebønner fra et væskeformet fettstoff, vil separasjonsgraden kunne være i alt vesentlig 100 %. Mens selv en meget utviklet teknikk for separasjon av ikke-blandbare væsker vil gi et visst innhold av den ene væsken i den andre, støter man her ikke på slike problemer. Etter at mesteparten av fettet er separert fra bønnene, vil et påfølgende fysikalsk grensetrinn, som f.eks. damprensing ved påsetting av en dampstrøm gjennom bønnene, muliggjøre i alt vesentlig 100 % separasjon . Selv dette tilleggstrinn kan være unødvendig. På grunn av bren-ningen som foregår etter kaffeinekstraksjonen, det samme gjelder ekstraksjoner med andre formål, hvor man benytter et i det vesentlige lukt-smak-fritt fett, vil man få liten eller ingen virkning på smak og duft hos det eventuelt pro-duserte drikkeprodukt, selv om separasjonen er ufullstendig.

For å være best egnet for kaffeinekstraksjon, bør grønne kaffebønner inneholde en viss fuktighet. Vanligvis inneholder bønnene naturlig fra 8 til 10 % fuktighet, selv om høyere mengder, på minst ca. 20 % av totalvekten, foretrekkes. Øvre grense for fuktighetsinnholdet er vanskelig å angi og kan variere. Kaffeinekstraksjon av kaffeinholdige blandinger inneholdende grønne bønner, gjennomføres med fordel i fravær av fritt vann, for å unngå separasjonsproblemer i forbindelse med væskeblandinger og eventuelt tap av verdifullt plantemateriale som er oppløst i vannet. Ved foreliggende utførelse av oppfinnelsen foretrekkes det derfor at de grønne bønnene inneholder mellom 2 0 og 60% helst mellom 40 og 60% vann på basis av totalvekten.

Innføring av vann i grønne bønner er enkelt. Bønnene kan ganske enkelt nedsenkes i vann og holdes der i flere timer til de har absorbert den ønskede vannmengde. Derpå

kan de lett fraskilles fra vannoverskuddet ved f.ek-s. sentrifugering. Ved bruk av varme og/eller trykk, kan dette vann-opptaket eller svellingen av bønnene påskynnes. Når f.eks. bønnene nedsenkes i vann ved en temperatur på 80 ti<-1>' 9 0°C, opptar de den ønskede fuktighet meget hurtigere. Ved å utsettes for damp ved ca. 2 atmosfærers trykk, kan man bruke ennå mindre tid - vanligvis 1 til 30 minutter -

for å nå den ønskede fuktighetsgrad.

Etter at bønnene har svellet opp til den ønskede fuktighetsgrad anbringes de i et bad eller en strøm av fett inntil den ønskede ekstraksjonsgrad eller dekaffeiniseringsgrad er nådd. Her blir blandetiden vesentlig : overgangen av kaffein fra bønnene er meget langsommere enn fra for-tynnet oppløsning. Følgelig foretrekkes at man opererer

med kontakttider på minst 30 minutter og lengre for å oppnå fullstendig dekaffeinisering.

Ved fremgangsmåter som gir høy ekstraksjonsgrad

av kaffein, er det også viktig at fuktighetsinnholdet i de svellede bønner, ikke øker vesentlig under behandlingen. Kontakt mellom svellede bønner og fett kan gi lavere fuktighetsinnhold på grunn av vanntap fra bønnene til fettet. Når dette vanntapet fører til et fuktighetsinnhold under

de foretrukne 40 til 60 %, får man en tilsvarende senkning av ekstraksjonsgraden.

Det er derfor en fordel at fettet som brukes til ekstraksjonen inneholder en liten mengde vann. Fra 0,9 til 1,2 og fortrinnsvis ca. 1,0 % vann på basis av fettvekten benyttes vanligvis ved den foretrukne utførelsen. Dette vil opprettholde en likevekt med hensyn på /annet i bønner og fett, slik at ved kontakt mellom disse foregår ingen vand-ring av vann fra bønner til fett eller omvendt. Man oppnår altså å hindre at vann vandrer ut fra bønnene og man ned-setter den totale vannmengden som foreligger under ekstrak-sjonsprosessen og unngår uønsket tap av vannoppløselige bønnebestanddeler som ikke er kaffein.

Man kan også her bruke en flertrinns- i motsetning til enkelttrinns - ekstraksjon av vegetabilsk materiale med fett på den måten som er beskrevet tidligere. Medstrøms-ekstraksjon eller fortrinnsvis motstrøms-ekstraksjon med fett danner foretrukne utførelser av oppfinnelsen.

På en måte skiller kaffeinekstraksjon fra oppsvellede grønne bønner seg vesentlig fra kaffeinekstraksjon av vandige kaffeinholdige oppløsninger, nemlig ved virkningen av temperatur på ekstraksjonseffekten. Når kaffeinekstraksjonen består i å føre fettet i kontakt med en vandig kaffeinholdig oppløsning vil temperaturen ikke ha større innvirkning på dekaffeiniseringsprosessen, som tidligere nevnt. Ved behandling av faste bønner vil imidlertid en økning av dekaffein-iserings-temperaturen øke kaffeinekstraksjonsgraden kraftig. For således å oppnå maksimal ekstraksjonsgrad ved denne utførelsen, foregår ekstraksjonen av bønner fortrinnsvis ved så høy temperatur som mulig i praksis. Nedbrytning av fett finner vanligvis sted ved omkring 150°C og denne temperatur danner derfor en praktisk maksimalgrense for prosessen. Langvarige kontakttider ved høye temperaturer kan også gi en viss nedbrytning av aromabestanddeler. Det foretrekkes følgelig at kaffeinekstraksjon fra grønne bønner skjer innenfor en temperatur på 50 til 12 0°C.

En annen side av foreliggende oppfinnelse består

i regenerering av kaffeinholdig fettmateriale slik at man kan bruke fettet pånytt til kaffeinekstraksjonen. Dette opp-nås best véd å føre det separerte og kaffeinholdige fett i kontakt med vann, hvor en overgang av kaffeinet til vannfasen finner sted, og derpå separere fettet og klargjøre det for resirkulasjon for videre kaffeinekstraksjon. I store trekk vil regenereringsprosessen være en reversering av de tidligere nevnte trinn under kaffeinekstraksjonen. I til-legg får man en isolasjon av kaffeinet fra den regenererte vannfase.

Når det gjelder regenerering av fettet vil kaffeinekstraksjonsgraden over i vannfase igjen bestemmes av de samme parametere, nemlig temperatur, kaffeinfordelingskoeffi-sient for det spesielle fett, og vektforholdet mellom fett og vann, som tidligere omtalt.

På grunn av at smak/aroma-nedbrytning ikke er noe alvorlig problem under regenerering, fordi bestanddeler i sluttproduktet ikke foreligger, kan regenereringstemperaturen økes for å forbedre kaffeinovergangen til vannfasen..Med økende temperatur øker oppløseligheten av kaffein i vann hurtigere enn oppløseligheten av kaffein i fett og det er derfor en fordel å foreta regenereringen ved temperaturer opp til 100°C (og til og med høyere når man benytter trykk for å

unngå avdamping). Hvis fettet er av en slik karakter at lavere temperaturer begunstiger overgang av kaffein til vann fra fettfase, bør de lavere temperaturer naturligvis brukes.

Fordi man ønsker å overføre kaffein fra fett til vannfasen, gjør den relativt høyere oppløselighet av kaffein i vann det mulig å bruke lave forhold fett/vannfase selv for å oppnå relativt fullstendig overføring. Når man ønsker ytterligere å nedsette de vannmengder som inngår under regenerering av fettstoffet, kan man benytte en flertrinns regenerering i motstrøm eller medstrøm på omtrent samme måten som tidligere beskrevet.

Man har funnet i forbindelse med regenerering av fett-ved fjernelse av kaffein med vann, at det separerte fettet kan inneholde ca. 1 vekt-% vann - selv når man sepa-rerer disse ikke-blandbare væsker ved vanligvis effektive metoder som sentrifugering. Dette vannet blir med fordel fjernet fra fettet før det pånytt føres i kontakt med plantematerialet, for å unngå fortynning av de flytende plantematerialer. Utdrag av vann i fettet kan skje ved flash-destillasjon i vakuum eller på lignende kjente måter.

Som tidligere nevnt, bygger .isse foretrukne ut-førelser av oppfinnelsen, i forbindelse med kaffein-ekstraksjon fra faste plantematerialer, på å bruke et fett som inneholder en liten mengde vann. Under praktisk utførelse blir fortynningsfaktoren uvesentlig. Derfor kan det regenererte fett som inneholder medrevet vann eventuelt brukes direkte under den videre kaffeinekstraksjon. Eventuelt vil vanninnholdet i fettet kunne reguleres, f.eks. véd å til-sette vann eller ved delvis avdestillering, for å oppnå optimalt vanninnhold.

Selv når man ønsker nærvær av vann i fettstoffet

er det imidlertid en fordel å fjerne alt vannet og derpå til-sette den ønskede mengde vann til tørt fett. Dette sikrer et optimalt vanninnhold og man unngår vanskeligheter og/eller avbrytelser i forbindelse med innstilling av vanninnholdet i regenerert fettstoff, og justering .

De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen og hvor intet annet er anført er prosentangivelser på vektbasis.

EKSEMPEL 1

En vandig ekstrakt av brente, malte kaffebønner destilleres med damp for å fjerne flyktige stoffer. 10 kg av den damprensede ekstrakt blir ved en konsentrasjon på

19 % av oppløselige faste stoffer og en temperatur på

22°C, satt til 179 kg maisolje ved 60°C. Blandingen røres i 30 min. og føres gjennom en sentrifugeseparator med en hastighet på 3,16 kg pr. min. Vannfasen har etter sepa-rering fra oljen i sentrifuge en dekaffeiniseringsgrad på 51 %.

Ved å gjenta behandlingen av vannfasen med mere maisolje, øker man etterhvert kaffeinekstraksjonsgraden inntil man oppnår praktisk talt fullstendig kaffeinekstraksjon.

EKSEMPEL 2

En teekstrakt med konsentrasjon av oppløselige faste stoffer på 27,6 % og en temperatur på 22°C blandes med maisolje i et volumforhold på 1 : 20 resp., og røres i 10 min. Blandingen sentrifugeres for separasjon av bestand-delene og gir e teekstrakt med 63 % dekaffeiniseringsgrad. Ny behandling gir som tidligere muligheter for å oppnå økede kaffeinekstraksjonsgrader.

EKSEMPEL 3

Man ekstraherer kaffein fra grønne kaffebønner ved hjelp av et resirkulerende vandig medium som har oppnådd likevekt av oppløselige tørrstoffer med konsentrasjon 29 % og holder 22°C. Kaffeinekstraksjonen foregår ved å føre det vandige medium i motstrøm gjennom en kolonne av grønne bønner idet man tar ut i det vesentlige kaffeinfrie bønner fra kolonnen i den ene enden, og innfører naturlige grønne bønner i den andre. Innenfor det sirkulerende vannsystemet på et punkt som ligger utenfor kolonnen, avgrenes vannfasen gjennom en sentrifugal-ekstraktor hvor kaffeolje ved 50°C og i et forhold på 21 : li forhold til det vandige medium, tilsettes for å fjerne kaffeinet fra vannekstraktet. Varmeveks-lere benyttes for å holde temperaturene på de to væsker som angitt.

Etter en enkelt gjennomgang eller sirkulasjon for medium og olje gjennom sentrifugen, er over en tredjepart av kaffeinet fjernet. En andre gjennomgang for vandig ekstraksjonsmedium og en tilsvarende mengde olje, øker ekstraksjonsgraden av kaffein til over 60 %. Etter brenning, maling og ekstraksjon av separate prøver av kaffeinfrie bønner fremstilt etter en enkelt og to sirkulasjons-trinn, finner man at begge prøvene av vannekstrakter er i det vesentlige kaffeinfrie.

EKSEMPEL 4

Grønne kaffebønner blandes med damp ved 110°C

til de har nådd et fuktighetsinnhold på 45 % på vektbasis,

og prøver på 10 kg anbringes i separate ekstraksjonsbeholdere. Hver prøve kaffeinekstraheres i fire timer ved 9 5°C med maisolje, som sirkuleres gjennom kammeret med en hastighet på 1,1 kg/minutt.

Ved et forsøk "A", føres olje bare gjennom ett kammer. Deretter regenereres oljen ved ekstraksjon med vann, under uttrekk av kaffeinet, vannet s<p>areres og oljen re-sirkuleres slik at man opprettholder en kontinuerlig strøm av kaffeinfri maisolje over de oppsvellede bønner i kammeret.

Ved et annet forsøk "B", forbindes fire kammere i serier slik at maisoljen strømmer gjennom alle. Regenerering og resirkulering av oljen foretas først etter at oljen har passert alle fire kammere. Ett kammer - det første som oljen strømmer gjennom - fjernes hver time og et nytt kammer innsettes i nedre ende av serien. På denne måten og etter en oppstartingsperiode på 6 timer, får man et system hvor de fire kammere inneholder bønner med varierende kaffeininnhold ved at de har gjennomgått forskjellige kaffeinekstraksjons-perioder.

Kaffeininnholdet i bønner fra forsøk "A" og fra et . kammer som har passert gjennom alle fire trinn i forsøk "B", etter oppstarting ble analysert. Til tross for at bønnene var kaffeinekstrahert under i det vesentlige samme fysi-kalske forhold, var de resp. kaffeinekstraksjonsgrader tydelig forskjellige. Mens således bønner fra forsøk "A" hadde 52 % dekaffeiniseringsgrad, oppviste bønner fra for-søk "B" 92 % . Det er derfor klart at flertrinns-ekstraksjon i vesentlig grad øker kaffeinekstraksjonen.

EKSEMPEL 5

En vandig ekstrakt av malte, brente kaffebønner dampdestilleres for å fjerne flyktige bestanddeler. 200 g av det dampdestillerte ekstrakt med en konsentrasjon av oppløselige faste stoffer på 18,4 % blandes med 2 kg safflorolje og røres i 30 min. ved 20°C. Blandingen ble sentri-fugert for å bryte emulsjonen og ekstraktet dekantert fra. Det separerte ekstraktet hadde 56 % dekaffeiniseringsgrad.

EKSEMPEL 6

Man gjentar eksempel 5, bortsett fra at 2 kg soya-bønneolje benyttes istedet for safflorolje. Etter separasjon, hadde det vandige ekstrakt 56 % dekaffeiniseringsgrad.

EKSEMPEL 7

Man gjentar fremgangsmåten fra eksempel 5, og er-statter saffloroljen med 2 kg peanøttolje. Videre holdes oljen og vannekstraktet ved 10°C istedet for 20°C, under prosessen. Det separerte vannekstrakt hadde 56 % dekaffeiniseringsgrad.

EKSEMPEL 8

Grønne kaffebønner kaffeinekstraheres med kaffeolje i en fire-kammers motstrøms-ekstråksjonssone som beskrevet under forsøk "B" under eksempel 4. Hvert kammer, eller celle inneholder 6,8 kg bønner på tørrvektbasis. Oljen holdes ved 105°c og man ekstraherer i et samlet tidsrom på 6 timer

(1,5 time i hvert kretsløp). Det benyttes et totalt olje/ bønne-vektforhold lik 120 : 1.

Etter hver passering av resirkulerende olje gjennom alle fire kammere i ekstraksjonssonen, regenereres oljen ved ekstraksjon mot vann og flash-destilleres for å fjerne vanninnholdet. En bestemt vannmengde tilsettes før resirkulas-s jon.

Ved hjelp av ovenstående fremgangsmåte, gjøres

fem forskjellige forsøk. Disse forsøk atskiller seg vesentlig ved innholdet av vann i det dampdestillerte kaffeinfri fettmateriale. Likevekt-tallene for driften under de forskjellige forsøksbetingelser er :

Tallene viser at riktig fuktighetsinnhold mulig-gjør optimal kaffeinekstraksjon med minimalt tap av ikke-kaffeinholdige bestanddeler i bønnene. Dekaffeiniseringsgraden synker når vannkonsentrasjonen i fett-stoffet som brukes under dekaffeiniseringen synker. Man ser også at selv om kaffeinekstraksjonsgraden er høy ved høyt vanninnhold i fettet, vil det høye vanninnholdet i systemet gi et økende tap av ikke-kaffein-bestanddeler som kan utløses fra bønnene.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av dekaffeinisert, fast, vegetabilsk materialet, egnet for anvendelse ved fremstilling av drikke, fra kaffeinholdig vegetabilsk materiale,-karakterisert ved at den omfatter: a) å svelle det kaffeinholdige, faste, vegetabilske materialet med vann for derved å tilveiebringe et fuktighetsinnhold på mellom 20 og 60%, beregnet på det vegetabilske materialets tørre vekt, b) å bringe det svellede, vegetabilske materialet ved en temperatur mellom 50 og 120°C i kontakt med et flytende, vannublandbart, spiselig fettmateriale hvori det er innarbeidet en mengde vann tilstrekkelig til å opprettholde en vandig likevekt mellom det vegetabilske materialet og fettmaterialet, og å opprettholde en slik kontakt for å overføre kaffein fra det vegetabilske materialet til fettmaterialet, c) å separere det vegetabilske materialet fra det kaffein-anrikede fettmaterialet og d) å gjenta trinnene b) og c) under opprettholdelse av fuktighetsinnholdet i det vegetabilske materialet på 20 til 60% inntil minst 92% av kaffeinet er fjernet fra det vegetabilske materialet.

2 . Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at kaffen svelles for å tilveiebringe et fuktighetsinnhold mellom 40 og 60% og at fuktigh^^sinnholdet i kaffen holdes mellom 40 og 60% inntil minst 92% og fortrinnsvis minst 97% av kaffeinet er fjernet fra Kaffen.

3. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 og 2, karakterisert ved at det som fettmateriale anvendes saflor-olje, soyabønneolje, maisolje, jordnøttolje, kaffeoljer, triolein, olivenolje eller svinefett.