SU1056875A3 - Способ извлечени кофеина - Google Patents

Description

ел

О5 00

О1 Изобретение относитс  к способам извлечени  кофеина из водного раствора , содержащего кофеин, экстрагиро ванный из зеленых кофейных зерен. Известей способ извлечени  кофеина , предусматривающий пр мой контакт между зернами и растворителем дл  кофеина с последующим отделением последнего Л . Недостатком данного способа  вл етс  сложность выделени  кофеина. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  способ извлечени  кофеина из водного раствора, содержащего кофеин, экстрагированный из зеленых зерен, предусматривающий обработку раствора активированным углем. Среди различных твердых адсорбентов активированный уголь обладает определенными преимуществами перед другими веществами, такими как полимерные смолы, благодар  его доступности и легкой регенерации iZ . Однако было замечено, что контакт между водным экстрактом и активированным углем приводит к увеличению р которое св зывают с ухудшением цвета и вкуса кофейных зерен. Целью изобретени   вл етс  улучше ние вкуса и аромата кофе. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу извлечени  кофеина из водного раствора, содержаще кофеин, экстрагированный из зеленых 1........,.«..... ... ,.- .«...,.... зерен, предусматривающему обработку раствора активированным углем, перед обработкой водного раствора активированным углем последний нейтрализуют сол ной кислотой в случае, исполь зовани  термически активированного угл  или гидроокисью натри  в случае использовани  угл , активированного фосфорной кислотой, с последующей промывкой деионизированной водой до достижени  рН промывных вод, равно го 6,0. Сущность способа заключаетс  в сл дующем. Водный раствор кофеина получают п стандартным методикам, включающим контакт зеленых кофейных зерен с водой в течение времени, необходимого дл  снижени  содержани  кофеина в бо бах до желаемого уровн . Контактирование может осуществл тьс  в противоточной системе с использованием оборудовани , аналогичного использованному в процессе приготовлени  кофейного экстракта путем экстрагировани  обжаренного кофе, или может быть использовано периодическое контактирование , при котором фиксированный объем воды непрерывно рециркулирует через фиксированную навеску кофейных зерен, причем в каждом цикле кофеин извлекают из экстракта перед следующей подачей его на зерна. В противоточной системе водна  экстрагирующа  среда, содержаща  кофеин и твердый зеленый без кофеина кофе, движетс  навстречу сырью-кофе, с существенно большим содержанием кофеина .. При выходе из системы, обогащенный кофеином, экстракт пропускают .через адсорбент, предпочтительно снова в колонне с системой противотока . Основными, вли ющими на процесс, факторами  вл ютс  следующие: температура, отношение содержани  растворител  (экстрагента) к кофе, отношение угл  к кофе, врем  и скорость движени  жидкости, каждый из этих факторов может вли ть на желаемую степень декофеинизации. При проведении процесса в соответствии с изобретением нейтральный активированный уголь южeт быть использован или в аппарате периодического действи  или в аппарате непрерывного действи  с противоточной системой. 8 обоих случа х обычно предусматривают дл  непрерывного процесса дубл ж слоев адсорбента, так что один или несколь- n/ ™ir ciU-f а-г 3i/ I Ы пм LJA Lff ко из них можно заменить, в то врем  как остальные наход тс  а работе. Декофеинизаци  зеленых кофейных зерен луцле осуществл етс  деионизованной водой; отношение воды к кофе ни в коем случае не  вл етс  решающим параметром, однако до некоторой степени определ етс , исход  из практиче .ских Соображений, промышленным процессом. По этим соображени м исключены избыточные объемы, также как и отношени  воды к 1;;офе, которые не обеспечивают достаточную экстракцию кофеина. Найдено, что в основном весовое отношение воды к зеленому кофе, составл ющее по крайней мере около трех частей воды на одну часть зеленого кофе, дает удовлетворительные результаты. В одном предпочтите льном варианте зеленые кофейные зерна наход тс  в контакте а аиде неподвижного сло  в колонне или з подход щем вращшощемс  барабане, или в аппарате, подобно экстрактору. В обоих случа х вес воды и кофе посто нны, воду, обогащенную кофеином, после выхода из колонны или экстрактора декофеиниэируют нейтральным активированным углем, прежде чем ее рециркулируют. Вес угл составл ет 20-30% от веса зеленого декофеину|зируемого кофе. Суммарное врем  контакта зависит, между прочим от отношени  вода/кофе, температуры и желаемой степени декофеинизации. В большинстве случаев оно составл ет 3-50 ч. Предпочтительный температурный интервал составл ет от 60 до . Более низкие температуры исклю чаютс , особенно дл  длительных времен контакта, ввиду увеличени  роста микробиологической.активности, при-, вод щей к брожению сахароз, присутствующих в экстракте. Кроме того, скорость диффузии кофеина из бобов уменьшаетс  с температурой. Свыше , при длительном времени контакта может ухудшатьс  аромат (вкус), а практически такие температуры труд но поддерживать, не прибега  к герметйчиому оборудованию. В другом предпочтительном вариант относ щемс  к непрерывному процессу экстракции и декофеинизации зеленых кофейных бобов, использована противо тОчна  система, Дл  обработки зеленого кофе используют оборудование, подобное оборудованию , использованному дл  экстрагировани  обжаренного кофе. Свежа  вода, вход ща  в экстрактор,обычно имеет температуру 90-120 С. Предпочтительно использовать деионизованную воду. Отношение воды к кофе не  вл етс  решающим, но в основном используетс  соотношение, наход щеес  в ин тервале от 3:1 до 15:1 по весу. Число экстракторов и врем  цикла выбираютс  такими, чтобы получить желае-;мую степень декофеинизации. Может быть использовано до восьми последовательно соединенных экстракторов с временем цикла от 15 до 120 мин. ВоД ный экстракт, содержащий кофеин, и твердый, не содержащий кофеина зеленый кофе можна концентрировать, например , в противоточной системе, прежде чем извлечь л кофеин путем кон тактировани  с нейтральным активированным углем. В этой системе уголь содержитс  в нескольких колоннах, и экстракт проходит последовательно через эти колонны. Периодически наиболее насыщенна  колонна выключаетс  из системы и замен етс  колонной, содержащей сйежий уголь. В колоннах : предпочтительна температура от 60 до 90°С, Число колонн, врем  цикла дл  каждой колонны и врем  пребывани  экстракта выбирают так, чтобы достигнуть желаемую степень декофеинизации и чтобы свести к минимуму количество использованного угл . Вес угл  составл ет обычно 10-20% от веса декофеинизируемого зеленого кофе. Температура контакта между углем и экстрактом желательна по крайней мере, около 60 С дл  устранени  микробиологических проблем, в то врем  как по тем же причинам температура в приемном устройстве колонны должна быть немного выше. Так как активированный уголь адсорбирует кислоты так же как кофеин, рН водного экстракта возрастает, достига  максимума от 6.0 до 7,5 Однако, по мере протекани  процесса рН снова падает так, что, например, при 97% декофеинизации рН оказываетс  меньше, чем на единицу выше естественного рН водного экстракта зеленых зерен. И наоборот, рН экстракта зеленых зерен, контактировавши с ненейтрализованным активированным углем, превышает 9,0, что повидимому И объ сн ет ухудшение в цвете и аромате , Когда декофеинизирование заканчиваетс , обычно желательно во избежание чрезмерных потерь присутствующий в водном экстракте твердый без кофеина остаток добавить к декофеинизированным зеленым зернам. Зерна можно подсушить обычно до вес.% влажности и соединить непосредственно с экстрактом. По другому варианту ч предварительно концентрируют экстракт; например путем упаривани , до до стижени  15-55 вес.% твердого остатка перед контактом с зернами. Удовлетворительное повторное объединение твердого остатка достигаетс  через Ц-8 ч при температуре, предпочтительно , 60-80 С. Желательно, чтобы общее количество присутствующей воды было таковым, чтобы конечна  влажность, содержаща с  в бобах, не превышала примерно 55 вес.%. Обща  вода составлена из остаточной влажности пред варительно подсушенных зерен и воды, присутствующей b водном экстракте.

После повторного обгединени  твердого остатка кофе высушивают так чтобы содержание влаги перед обжариванием составл ло 5-12 вес.%. Количество твердого без кофеина остатка, контактирующего с кофейными.зернами, может быть меньше, чем количество экстрагированного при декофеинизации.

Периодически активированный уголь следует регенерировать, обычно путем нагревани  или экстрагированием растворителем.

Пример 1. Нейтрализованный активированный уголь получают путем промывани  коммерческого термически активированного угл  сол ной кислотой и последующим промыванием деионизованной йводой (рН 6,0) до тех пор, пока рН промывных вод не станет равной 6,0, 2000 ч. зеленых кофейных зерен загружают во вращающийс  барабан экстрактора вместе с 7000 ч. деионизованной воды. Температуру поднимают и поддерживают 80 С. Раствор после экстрактора со скоростью 15000 ч. пропускает через колонку , содержащую 230 ч. нейтрализованного активированного угл , до возвращени  в экстрактор. Через час последовательно подсоедин ют вторую

колонну, также содержащую 230 ч. нейтрализованного активированного

ГЛЯ.

Через 5 ч. суммарного процесса

рециркул цию останавливают, и экстракт , имеющий рН 6,2, отдел ют от кофейных зерен, сушат до влажности 2й% И смешивают с экстрактом, который предварительно концентрировали до 20

твердого остатка. Смешивание провод т в течение 6 ч при . После этого кофе с 5 влажности сушат до содержани  влаги 8,5.

Кофе декофеинИзируют до 97%, он

имеет хороший вид, похожий на исходные недекофеинизированные зерна, но отчасти более темный по цвету. Полученный от обжаренных зерен напиток кофе, по мнению дегустаторов, обладает хорошим вкусовым качеством и цветом. При добавлении в чашку молока цвет кофе принимает красноватокоричневый оттенок без примеси серого цвета.

Примеры 2-k. Процедура декофеинизации , описанна  в примере 1, повторена с различными модификаци ми материалов и вариаци ми параметров процесса. Результаты суммированы в

таблице.

Измерено в дистиллированной воде-при .

После декофеинизации несодержащие , кофеина твердые остатки соедин ют с декофеинизированными бобами.

Пример S- Зеленые кофейные бобы декофеинизируют водным раствором; непрерывно путем противоточной экстракции . Использовано 6 последовательно-соединенных экстракторов, каждый из которых содержит 60 кг зеленого кофе. Экстрагирование провод т деионизованной водой, температура кото рой на входе в наиболее откачанный

экстрактор равна . Водный pactвор , содержащий кофеин и твердые зеленые без кофеина бобы, при удал ют из экстрактора с наименее отработанным кофе. Последний экстрактор, содержащий декофеинизированный кофе, раз в час удал ют из системы и замен ют экстрактором со свежими зелеными кофейными бобами. Отношение воды к зеленым кофейным бобам равно 10:1, так что скорость потока воды вход щей в систему, равна бОО л/ч.

1

Экстракт, исход щий из аппарата с наименее отработанным зеленым кофе противотоком направл етс  через три последовательно соединенных колонны, кажда  из которых содержит 35 кг нейтрализованного активированного угл , полученного способом, аналогич ным описанному в примере I, Температура колонн поддерживаетс  равной 75®С, Каждые четыре часа наиболее насыщенную угольную колонну колонной со свежим углем. .

Декофеинизировйнные зеленые бобы сушат до 20% содержани  влаги и смешивают с соответствующим количеством декофеинизированного экстракта, который предварительно концентрировали до 20 содержани  твердого остатка.

568758

Смешивание провод т в течение 6 ч

Ьри 75с. После этого кофе с 5%-ным содержанием влаги сушат до 9 содержани  влаги.

5 Пример6.1кг активированного фосфорной кислотой угл  (Норит, Нидерланды) суспендировали в дистиллированной воде. Величина рН суспензии 2,5. Затем добавл ли 23 г гидроокиси натри , растворенные в небольшом количестве дистиллированной воды, и суспензию энергично перемешивали . Затем уголь отфильтровывали и промывали до нейтральной реакции промывных вод.

Предлагаемый способ позвол ет получить декофеинизированный продукт, обладающий улучшенным вкусом и ароматом .

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОФЕИНА из водного раствора, содержащего кофеин, экстрагированный из зеленых зерен, предусматривающий обработку раствора активированным углем, отличающийся тем, что, с целью улучшения вкуса и аромата кофе, перед обработкой водного раствора активированным углем последний нейтрализуют соляной кислотой в случае использования термически активированίного угля или гидроокисью натрия в случае использования угля, активированного фосфорной кислотой, с последующей промывкой деионизированной водой до достижения pH промывных вод, равного 6,0.

   Οι сь 00

   СП