DE2651128A1

DE2651128A1 - Verfahren zur entkoffeinisierung eines pflanzlichen materials

Info

Publication number: DE2651128A1
Application number: DE19762651128
Authority: DE
Inventors: Gary Wayne Fout; Abraham Rudolph Mishkin; Rathindra Narayan Roychoudhury
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1976-11-09
Publication date: 1977-06-23
Also published as: CA1091504A; NL188889C; NZ182726A; DD127751A5; NL188889B; AU2025476A; FR2334303A2; GB1532547A; DE2651128C2; ES454013A1; CH619845A5; IN143805B; AR227862A1; BE848635R; JPS5941691B2; MX4069E; AU500925B2; FR2334303B2; JPS5270056A; YU39086B

Description

Patentanwalt Dipi-ing. G. Wsifihausen „* -

D-8 München 22

Widenmayerstraße 46 * O * S 636

Tel. (O 89) 29 51 25

SOCIETE DES PRODUITS NESTLE S.A. In Vevey/SCHWEIZ

'Verfahren zur Entkoffelnislerung eines pflanzlichen Materials"

Es besteht seit langem ein Bedarf für entkoffeinisierte pflanzliche Materialien, und zwar insbesondere bei der Herstellung von Getränken, wie Kaffee und Tee.

Bei der Suche nach einem verbesserten Verfahren zur Herstellung dieser entko£feinisierten Produkte wurde eine Technik aufgefunden, bei welcher ein Koffeinlösungsmittel verwendet wird, das aus einem flüssigen, mit Wasser unmischbaren Fettmaterial besteht. Diese Technik ist näher in der US-PA 527 870 vom 27. November 1974 und in der US-PA 6Ο5 717 vom 18. August 1975 beschrieben, auf welche beide hier bezug genommen wird.

Diese Technik besteht darin, daß man ein flüssiges, mit Wasser unmischbares Fettmaterial mit dem Koffeinhaltigen pflanzlichen

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Material in Berührung bringt, das Fettmaterial und das pflanzliche Material eine ausreichende Zeit in Kontakt hält, um Koffein in das Fettmaterial zu überführen, und hierauf das resultierende mit Koffein beladene Fettmaterial von dem entkoffeinisierten pflanzlichen Material abtrennt.

Diese Technik findet vielfach Verwendung in der Entkoffeinisierungstechnik. Dabei kann praktisch jede Form von pflanzlichem Material verwendet werden. Beispielsweise kann ein wäßriger Extrakt von Tee oder grünen oder gerösteten Kaffeebohnen entkoffeinisiert werden. Alternativ können feste pflanzliche Materialien, wie z.B. grüne oder geröstete Kaffeebohnen, vorzugsweise Bohnen, die einen gesamten Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 20 bis 60 Gew.-% enthalten, durch direkten Kontakt mit dem flüssigen, mit Wasser unmischbaren Fettmaterial entkoffeinisiert werden.

Die Zusammensetzung des Fettmaterials kann ebenfalls verändert werden. Dieses Material kann irgendein tierisches, pflanzliches oder synthetisches Fett oder öl oder eine Mischung oder eine Fraktion davon sein, sofern diese bei der Kontaktierungstemperatur mit dem pflanzlichen Material eine flüssige Form aufweisen. Dieses Fettmaterial besteht üblicherweise im wesentlichen aus Estern von Fettsäuren, hauptsächlich aus Triglyceridestern, und kann entweder eine natürliche chemische Form oder eine solche Form aufweisen, die sich durch eine herkömmliche Behandlung ergibt. Beispiele für solche Fettmaterialien sind Safloröl, Sojabohnenöl, Maisöl, Erdnußöl, Kaffeeöl, Triolein, Olivenöl und Schweinefett.

Der durch diese Technik erreichte Entkoffeinisierungsgrad kann nach Wunsch verändert werden, indem man die Bedingungen des Kontakts zwischen pflanzlichem Material und Fettmaterial verändert. Das jeweilige Fettmaterial, das Gewichtsverhältnis

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von Fettmaterial zu pflanzlichem Material, die Temperatur und die Zeit des Kontakts beeinflussen jeweils direkt die Stärke der Entkoffeinisierung.

Beim obigen Entkoffeinisierungsprozeß wird das mit Koffein beladene Pettmaterial üblicherweise regeneriert. Durch Kontaktierung des verbrauchten und deshalb mit Koffein beladenen Fettmaterials mit Wasser wird sein Koffeingehalt verringert. Die resultierende wäßrige Lösung kann dann zur Rückgewinnung von Koffeinnebenprodukt behandelt werden, während das Fettmaterial für eine weitere Verwendung in der Entkoffeinisierung zurückgeführt wird.

Zwar ist diese wäßrige Regenerierungstechnik wirksam, es wurde jedoch festgestellt, daß sie verschiedene Nachteile aufweist. Sie verringert oftmals die Gesamtgeschwindigkeit der Entkoffeinisierung. Außerdem ist die Handhabung und die Beseitigung der flüssigen Medien und die Rückgewinnung von wertvollen Nebenproduktbestandteilen, insbesondere Koffein, mühsam und schwierig. Auch tritt ein gewisser Abbau des Fettmaterials unter den Behandlungsbedingungen auf. Alle diese Zersetzungsprodukte werden nicht immer während des Regenerierungszyklusses entfernt, weshalb ihre Anwesenheit das Verfahren abträglich beeinflussen kann.

Die Erfindung betrifft nunmehr die Entkoffeinisierung von pflanzlichem Material mit einem im Kreislauf geführten Koffeinlösungsmittel, welches aus einem flüssigen, mit Wasser unmischbaren Fettmaterial besteht.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Regenerierung von verbrauchtem Pettmaterial, das bei der Entkoffeinisierung von pflanzlichen Materialien verwendet worden ist. Insbesondere ist es erwünscht, die Gebrauchs-

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dauer des Koffeinlösungsmittels ohne Schaden für den Geschmack des der Entkoffeinisierung unterworfenen pflanzlichen Materials auszudehnen.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Gemäß der Erfindung wird ein flüssiges, mit Wasser unmischbares Pettmaterial zur Extraktion von Koffein aus pflanzlichem Material verwendet. Nach der Extraktion wird das mit Koffein beladene Fettmaterial für die weitere Verwendung regeneriert, indem das Koffein durch Verdampfen entfernt wird. Auf diese Weise kann das Fettmaterial in kontinuierlicher Weise in einem verbesserten Verfahren zur Entkoffeinisierung von pflanzlichen Materialien zurückgeführt werden.

Ein Schlüssel für eine wirksame und wirtschaftliche Entkoffeinisierung ist die Verwendung von zurückgeführtem Koffeinlösungsmittel. Um zurückgeführt werden zu können, muß das verbrauchte Fettmaterial behandelt werden, um seinen Koffeingehalt zu verringern, da sonst das Vermögen zur Entkoffeinisierung von pflanzlichen Materialien bald abnimmt.

Gemäß der Erfindung wird die Rückführbarkeit dadurch erreicht., daß· man zwei gesonderte Behandlungszonen für das Fettmaterial vorsieht. In der ersten Entkoffeinisierungszone nimmt das Fettmaterial Koffein aus dem pflanzlichen Material, mit dem es in Kontakt gebracht wird, auf. Das resultierende, mit Koffein beladene Fettmaterial wird dann zu einer zweiten Regenerierungszone gefünrt. Dort wird das Koffein durch Verdampfen entfernt. Wach dieser zweiten Behandlung wird das Fettmaterial zur ersten Zone für die weitere Verwendung bei der Entkoffeinisierung zurückgeführt.

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Die Bedingungen und die Verfahren, die bei der Entkoffeinisierung eine Rolle spielen, sind solcher Art, wie sie bereits in den oben erwähnten anhängigen Patentanmeldungen beschrieben sind. Alle Änderungen im Anschluß an diese Erfindung sind entweder Routineabwandlungen oder Verbesserungen aufgrund der Verwendung von.Fettmaterial, welches den vorliegenden Regenerierungsbedingungen unterworfen worden ist.

Unter gewöhnlichen Betriebsbedingungen kann der Koffeingehalt des Fettmaterials, das für die Entkoffeinisierung von pflanzlichem Material verwendet worden ist, stark variieren. Bei höheren Koffeinkonzentrationen nimmt jedoch die Lösungskapazität ab. Sie wird deshalb in erwünschter Weise unterhalb 10.000 Gew.-ppm, vorzugsweise zwischen ungefähr 2.000 und 5.000 Gew.-ppm, gehalten* Die Regenerierung umfaßt die Entfernung zumindest eines Teils dieses Koffeins aus dem Fettmaterial. Es muß nicht das gesamte Koffein entfernt werden. Solange als eine Konzentration unter ungefähr 1.000 ppm, vorzugsweise zwischen ungefähr 50 und 200 ppm, Koffein im Fettmaterial erhalten wird, verläuft das Gesamtverfahren glatt und wirksam.

In der Regenerierungszone wird die Verdampfung des Koffeins in der üblichen Weise kontinuierlich nach jedem zyklischen Kontakt des Fettmaterials mit dem pflanzlichen Material ausgeführt. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich* Die Regenerierung kann beispielsweise absatzweise erfolgen. So kann ein gegebenes Volumen an koffeinhaltigem pflanzlichem Material gesammelt, regeneriert und dann zur Entkoffeinisierungszone zurückgeführt werden. Bei einer anderen Ausführungsform wird nur ein Teil des mit Koffein beladenen Fettmaterials bei einem bestimmten Zyklus regeneriert.

Die Regenerierung des mit Koffein beladenen Fettmaterials kann unter verschiedenen Bedingungen ausgeführt werden. Die

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Grenzerfordernisse für diese Stufe sind, daß die Temperatur und der Druck, denen das koffeinhaltige Fettmaterial ausgesetzt wird, für die Verdampfung des Koffeins ausreichen, beispielsweise ungefähr 170⁰C bei atmosphärischem Druck. Vorzugsweise werden jedoch Temperaturen über den Mindestwerten verwendet, um die Geschwindigkeit der Verdampfung des Koffeins zu erhöhen. Diese Erhöhung ergibt sich bei höheren Temperaturen und/oder niedrigeren Drücken. Extreme Abweichungen sollten jedoch vermieden werden.

Eine Regeneration bei sehr niedrigen Drücken kann beispielsweise einen gewissen Verlust der Wirksamkeit zur Folge haben. Die mechanischen Grenzen der Evakuierung sind derart, daß der minimale absolute Druck während der Verdampfung nur erreicht werden kann, wenn die Geschwindigkeit der Koffeinentfernung verringert wird. Wenn die Temperatur der Verflüchtigung erhöht wird, dann kann das Pettmaterial beeinflußt werden. Diese Fettmaterialien, insbesondere wenn sie Wasser und/oder andere pflanzliche Materialbestandteile als Koffein und andere lösliche Verunreinigungen enthalten, zeigen bei erhöhten Temperaturen erhöhte Äbbaugeschwindigkeiten. Es Ist deshalb erwünscht, Verdampfungsbedingungen zu verwenden, welche diesen Effekt geringhalten, währenddessen trotzdem eine wirksame Entfernung von Koffein stattfindet.

Demgemäß ist die Regenerierung des Fettmaterials zwar bei 50 bis 450⁰C mit entsprechenden Drücken von 76Ο mm Hg oder weniger möglich, aber es ist üblich, eine Temperatur zwischen 150 und 35O⁰C und Drücke zwischen 100 mn und 0,01 mm \l% zu verwenden. Bevorzugtere Bedingungen für die Verdampfung sind eine Temperatur von I50 bis 25O°C und Drücke von 15 mm bis 0,1 mm Hg.

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Da die Regenerierungsteinperatur gewöhnlich über derjenigen liegt j bei welcher die Entkoffeinisierung durchgeführt wird (üblicherweise 0 bis-150⁰C, wobei 0 bis 50°C für wäßrige Extrakte von pflanzlichen Materialien und 30 bis 150⁰C für feste pflanzliche Materialien bevorzugt werden), ist es oftmals erforderlich, das koffeinhaltige Pettmaterial vor dessen Eintritt in die Regenerierungsζone abzukühlen und nach dessen Austritt aus der Regenerierungsζone zu erhitzen. Diese Stufen können durch in der Technik an sich bekannte Mittel ausgeführt werden, wie ζ-.3. durch herkömmliche indirekte Wärmeaustauscher. Sie sind besonders erwünscht, da sie die Notwendigkeit der Erhitzung des Fettmaterials in der Regenerierungszone vor der Verdampfung des Koffeins vermeiden lassen. Auch verringert eine prompte Abkühlung nach der Regenerierung einen Abbau des Fettmaterials.

Ein anderer Paktor, der die Wirksamkeit der Regenerierung beeinflußt, ist die Form des koffeinhaltigen Fettmaterials während der Behandlung. Ein dünner Film des koffeinhaltigen Fettmaterials ergibt eine stark erhöhte Geschwindigkeit der Koffeinentfernung. Darüber hinaus erlaubt diese Beschleunigung die Verringerung der Zeit, während der das Fettmaterial höheren abbauenden Temperaturen ausgesetzt wird. Er stellt somit ein Mittel zum Schutz des Fettmaterials dar.

üblicherweise sollten während der Verdampfung Filmdicken von weniger als ungefähr 20 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm, des koffeinhaltigen Fettmaterials verwendet werden. Es wird besonders bevorzugt, daß die Dicke des Koffein enthaltenden Fettmaterials weniger als 1 mm beträgt.

Es gibt verschiedene Maßnahmen zur Erzielung dünner Filme. Im technischen Maßstab wurden beispielsweise Vorrichtungen mit fallendem Film oder abgewischtem Film verwendet, um solche Filme für verschiedene Anwendungen zu erzeugen.

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Vorzugsweise werden jedoch insbesondere gepackte Kolonnen verwendet. Sie stellen ein kompaktes Mittel dar, um große Oberflächen aus diesen dünnen Filmen zu bilden. Außerdem sind sie besonders für die Schaffung und Aufrechterhaltung von Verdampfungstemperaturen und -drücken geeignet.

Die Zeitdauer des Aussetzens des Fettmaterials an bestimmte Temperaturen und Drücke, die für eine wirksame Verdampfung ausreichend ist,, bestimmt zum Teil die Wirksamkeit der Koffeinentfernung. Unter den oben erwähnten Bedingungen kann eine beträchtliche Entfernung von Koffein aus dem Fettmaterial in ungefähr 1 bis 4 st erreicht werden. Innerhalb eines solchen Zeitraums kann jedoch ein gewisser Abbau des Fettmaterials stattfinden, insbesondere wenn die Temperatur gut über 15O⁰C liegt. Es ist deshalb erwünscht, daß eine Verweilzeit (d.h. eine Zeit, während der das Material regenerativen Verdampfungsbedingungen ausgesetzt ist) von ungefähr 0,3 bis 20 min, und vorzugsweise 0,5 bis 5 min, eingehalten wird. Durch die gleichzeitige Anwendung von höheren Temperaturen, niedrigeren Drücken und dünneren Filmen kann eine im wesentlichen lOO^ige Entfernung von Koffein aus dem pflanzlichen Material innerhalb dieser besonders kurzen Verweilzeiten erreicht werden.

Es wurde außerdem festgestellt, daß die Wirksamkeit der Regenerierung des Koffein enthaltenden Fettmaterials dadurch verbessert werden kann, daß man ein Träger- oder Spülgas über und/oder durch das Fettmaterial führt. Wenn ein Trägergas, wie z.B. Stickstoff oder vorzugsweise Dampf (da er leichter kondensierbar ist und somit die Aufrechterhaltung eines niedrigen Drucks in der Regenerierungszone unterstützt), rasch am Fettmaterial vorbeigeführt wird, wird die effektive Geschwindigkeit der Entfernung des gelösten Koffeins und sein Übergang in die Gasphase stark erhöht.

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Es können große Mengen an Trägergas verwendet werden, wenn die Regenerierung bei oder in der Nähe von atmosphärischem Druck ausgeführt wird. Wenn jedoch ein Vakuum verwendet wird, dann sind entsprechend niedrigere Mengen Gas für den gleichen Effekt erforderlich. Die optimale Menge Gas hängt auch vom freien Raum oder Volumen ab, welcher bzw. welches das Fettmaterial umgibt und durch das aus dem Pettmaterial verdampfende Gas eingenommen werden kann. Da die Punktion und der Mechanismus eines Trägergases allgemein bekannt sind, sind auch die optimalen Mengen zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Koffeinsublimation leicht bestimmbar.

Wegen der Bedingungen, denen die Pettmaterialien während dieses Verfahrens unterworfen v/erden, erleiden die Pettmaterialien einen gewissen Abbau, wobei die Stärke weitgehend durch die Schärfe und die Zeit der regenerativen Verdampfungsbedingungen bestimmt wird. Insbesondere erleiden die Pettsäuretriglyceride ₃ aus denen die Pettmaterialien hauptsächlich bestehen, eine Hydrolyse unter Freiheitsetzung von Fettsäuren. Andere Abbauprodukte, die im Fettmaterial auftreten können, bestehen aus den verschiedensten Oxydationsprodukten. Diese Oxydationsprodukte, insbesondere Aldehyde, sind zumindest teilweise für den schlechten Geschmack und die Ranzigkeit verantwortlich, die Fettmaterialien üblicherweise eigen sind.

Ein höher Gehalt an diesen freien Fettsäuren und anderen Abbauprodukten innerhalb der Fettmaterialien ist unerwünscht. Ihre Anwesenheit kann die Lösungscharakteristiken des Pettmaterials ändern und/oder das pflanzliche Material verunreinigen. Es wurde jedoch beobachtet, daß diese schädlichen Verunreinigungen während der Verdampfung des Koffeins ebenfalls entfernt werden.

Die gleichzeitige Entfernung von Verunreinigungen aus dem Pettmaterial während der Regenerierung erstreckt die Zeit,

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während der das Pettmaterial innerhalb des Entkoffeinisierungsverfahrens verwendet werden kann, beträchtlich. In der Tat wird durch das Aussetzen des Fettmaterials an die Bedingungen der Koffeinverdampfung dieses Pettmaterial so vollständig von unerwünschten Bestandteilen gereinigt, daß nicht wöchentlich oder noch häufiger Auswechselungen des verbrauchten Fettmaterials gegen frisches erforderlich sind, sondern daß in der Tat eine endlose Verwendung des Fettmaterials als Entkoffeinisierungslösungsmittel möglich ist. Lediglich eine gelegentliche Zugabe von frischem Fettmaterial ist erwünscht, und zwar deshalb, um die kleinen Fraktionen an Fettmaterialien zu ersetzen, die während des Verfahrens verlustig gehen. Hierdurch wird lediglich ein im wesentlichen konstantes Volumen des im Kreislauf befindlichen Fettmaterials sichergestellt.

Es wurde festgestellt, daß dieser Reinigungseffekt auch als Vorbehandlung für frisches Fettmaterial erwünscht ist. Das frische Koffeinlösungsmittel wird vorzugsweise einer regenerativen Verdampfungsbehandlung (obwohl es kein Koffein enthält) vor seinem ersten Kontakt mit Koffein enthaltendem pflanzlichen Material unterworfen. Zwar kann diese Vorreinigung des Fettmaterials in einem gesonderten Verdampfungsapparat bewerkstelligt werden, es wird jedoch in zweckmäßiger Weise dadurch ausgeführt, daß man das frische ergänzende Fettmaterial dem im Kreislauf befindlichen verbrauchten und mit Koffein beladenen Lösungsmittel zugibt, d.h. also, daß es einfach an einem Punkt in den Zyklus nach der Entkoffeinisierungszone und vor der Regenerierungszone eingespeist wird. Auf diese Weise berührt das frische Fettmaterial kein pflanzliches Material, bis es nicht mindestens einmal durch die Regenerierungszone hindurchgegangen ist, wo es unter den Verdampfungsbedingungen gereinigt wird.

Es kann aber trotzdem noch eine zusätzliche Vorreinigung von frischem Fettmaterial vor dessen Zugabe zum im Kreislauf be-

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findlichen Lösungsmittel durchgeführt werden. Je nach der Quelle des Fettmaterials kann es verschiedene nicht-glyceridische Bestandteile enthalten, die sich unter den Bedingungen der Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren zersetzen würden. Demgemäß verhindert die vorherige Entfernung dieser Bestandteile ihre Einführung in das System und - insbesondere wenn ihre Zersetzungsprodukte unter den Verdampfungsbedingungen nicht flüchtig sind - vermeidet dadurch ihre Ansammlung innerhalb des Lösungsmittels selbst.

Die gesonderte Entfernung dieser nicht-glyceridischen Bestandteile aus einem Pettmaterial kann beispielsweise leicht dadurch erreicnt werden, daß man das Pettmaterial mit einem Absorptionsmittel in Berührung bringt. Absorptionsmittel, wie z.B. Aktivkohle und dergleichen, haben im wesentlichen keine Affinität für den Triglyceridgehalt der Fettmaterialien. Sie entfernen jedoch leicht andere Verbindungen, so daß Entkoffeinisierungsmittel mit verbesserter Stabilität und Reinheit erhalten werden.

Wie es in der bereits erwähnten US-PA 605 717 beschrieben ist, ist es gleichzeitig zur regenerativen Entfernung von Koffein erwünscht, Feuchtigkeit aus dem Koffein enthaltenden Fettmaterial zu entfernen. Diese Entfernung wird leicht unter den Temperatur- und Druckbedingungen bewerkstelligt, die für die KoffeinVerdampfung in der Regenerierungszone verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Feuchtigkeit jedoch gesondert aus dem mit Koffein beladenen Fettmaterial entfernt. Das Verdampfen des Wassers in der Regenerierungszone kann es schwierig machen, niedrige Drücke zu erzielen und/oder eine Turbulenz zu erreichen, durch welche das Fettmaterial in den Dampf aufgenommen wird. Es ist deshalb erwünscht, zumindest einen Teil des Wassers aus dem mit Koffein beladenen

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Ab

Pettmaterial zu entfernen, beispielsweise durch Entspannungsdestillation in einer herkömmlichen Vorrichtung, und zwar vor dem Aussetzen an die Koffeinverdampfüngsbedingungen.

Das regenerierte Fettmaterial (üblicherweise nach Abkühlung auf entsprechende Temperatur) wird zur Entkoffeinisierungszone für weiteren Kontakt mit koffeinhaltigem pflanzlichen Material im Kreis geführt. Es ist keine zusätzliche Behandlung erforderlich. Wie es in der US-PA 6Ο5 717 jedoch beschrieben ist, ist es oftmals erwünscht, zunächst eine kleine Menge Wasser einzuverleiben.

Bei der Entkoffeinisierung von festem pflanzlichen Material wird eine höhere Wirksamkeit erreicht, wenn der Peststoff ungefähr 20 bis 60 Gew.-% Wasser enthält. Kontakt eines solchen Feststoffs mit einem im wesentlichen wasserfreien Fettmaterial verringert jedoch den Feuchtigkeitsgehalt. Wenn demgemäß ein Feststoff entkoffeinisiert wird, dann wird es bevorzugt, 0,9 bis 1,2 Gew.-%, insbesondere ungefähr 1 Gew.-%, Wasser in das Fettmaterial einzuverleiben. Diese Menge wirkt so, daß der Wassergehalt des festen pflanzlichen Materials und damit eine optimale Entkoffeinisierungswirksamkeit bewahrt wird.

Die Entfernung von Koffein gemäß der vorliegenden Erfindung stellt auch ein verbessertes Mittel zur Gewinnung von wertvollen Mengen an Koffeinnebenprodukt dar. Die während der Regenerierung entfernten Dämpfe werden leicht aus der Gasform kondensiert, indem man sie in einem üblichen Kondensor abkühlt. So ist im Gegensatz zu Techniken, bei denen beispielsweise das koffelnhaltige Fettmaterial durch Extraktion mit Wasser regeneriert wird (wobei das Koffein und die anderen löslichen Stoffe in die wäßrige Phase gehen) kein mehrstufiges Rückgewinnungsverfahren erforderlich. Die vorliegende Erfindung

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gestattet die einfache Rückgewinnung dieser Materialien einschließlich Koffein, die aus dem Pettmaterial entfernt worden sind.

Es sind viele Variationen in den Stufen oder Materialien beim erfindungsgemäßen Verfahren möglich, ohne daß vom Bereich der Erfindung abgewichen wird. Diese Variationen sind jedoch weitgehend üblich und deshalb in der vorliegenden Beschreibung nicht ausführlich beschrieben.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, worin die Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt sind.

BEISPIEL 1

Grüne Kaffeebohnen wurden mit Kaffeeöl in einer Zone entkoffeinisiertj die aus einem Vierkammergegenstromextraktionssystem bestand. Jede Kammer (oder Zelle) enthielt 6,8 kg (Trockengewicht) Bohnen, wobei die Bohnen einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 45 Gew.-%₃ bezogen auf das Gesamtgewicht, aufwiesen. Das Kaffeeöl, das durch die Zellen hindurchging, wurde während der Entkoffeinisierung auf 105°C gehalten. Es wurde ein gesamtes öl: Bohnen-Gewichtsverhältnis von 10:1 verwendet, und die Extraktion wurde während einer Gesamtextraktionszeit von 8 st (2 st für jeden Zyklus) ausgeführt.

Nach einem jeden Durchgang des im Kreislauf befindlichen Öls durch die Entkoffeinisierungszone wurde das öl aufeinanderfolgend durch eine Entspannungsdestillationszone zur Entfernung von Wasser, einem Heizer, der die Temperatur auf l80°C anhob, einer Regenerierungszone und dann einem Kühler, der es wieder auf 105⁰C brachte, geführt. Unmittelbar nach dem Durchgang durch den Kühler und vor der Rückführung zur Gegenstromextraktionzone wurden 1 Gew.-% Wasser in das öl eingespritzt.

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Die Regenerationsζone bestand aus einer ummantelten gepackten Kolonne mit 2 m Höhe und 15 cm Durchmesser. Sie besaß ein Innenvolumen von annähernd 0,033 m * wovon 93$ aus freiem Volumen bestanden und·der Rest das Volumen war, der durch das Pall-Ring-Packungsmaterial eingenommen

Die gepackte Kolonne wurde auf eine Manteltemperatur von 210⁰C und einen Druck von 2 mm Hg gehalten. Während das öl zur Oberseite der Kolonne zugemessen wurde, wurden 18 g Dampf je kg Öl zum 3oden der Kolonne eingespritzt. Der eingespritzte Dampf und die anderen Dämpfe, die aus dem öl austraten, gingen durch ein Austrittsventil an der Oberseite der Kolonne hindurch und wurden in einer auf 30°C gehaltenen Sammell-caramer kondensiert Die berechnete Filmdicke und Verweilzeit für das Öl innerhalb der gepackten Kolonne waren 0,2 mm und I₃ 58 min. In der Regenerierungszone wurde der Koffeingenalt des Pettmaterials von 3400 ppm auf ungefähr 170 ppm verringert. Somit war die Wirksamkeit der Regenerierung des Koffein entnaltenden Pettmaterials ungefähr 95#· Dies ergab eine Gesamtwirksamkeit in der üntfernung von Koffein aus den grünen Bohnen von 97$·

Die in der Sammelkammer kondensierten Dämpfe wurden analysiert. Sie bestanden hauptsächlich aus Koffein, Wasser und einem Gemisch von Fettsäuren.

BEISPIEL 2

Koffeinhaltiges Kaffeeöl, das aus dem Extraktionssystem von Beispiel 1 erhalten worden war, wurde in einem mit Wischer versehenen Filmverdampfer einer Sublimation ausgesetzt. Der Verdampfer bestand aus einem Glasverdampfungsrohr von 5 cm Innendurchmesser, wobei die abgewischte Oberfläche ungefähr 32O cm ausmachte. Vier Teflonschaufeln rotierten innerhalb des Rohrs mit einer hohen Geschwindigkeit, wobei eine ölfilm-

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dicke zwischen 1 und 2 ram aufrechterhalten wurde.

Die Verdampfungskolonne und der Zuführkolben wurden elektrisch erhitzt, um das öl auf die gleiche Temperatur zu halten. Ein Kühler innerhalb des Verdampfungsrohrs wurde auf ungefähr 5O⁰C gehalten, um die Koffeindämpfe ₃ die aus dem öl ausgetreten waren, zu kondensieren. Eine mechanische Pumpe mit Kondensoreinheit wurde dazu verwendet, einen geringeren als den atmosphärischen Druck aufrechtzuerhalten.

Eine Reihe von Regenerierungsversuchen, wobei der Filmverdampfer mit Wischer verwendet wurde, wurde mit einer ölbeschickungsgeschwindigkeit von ungefähr 3j2 ml/min ausgeführt. Die Resultate aus diesen Versuchen zeigten, daß für einen einfachen Durchgang des Öls durch die Kolonne die Regenerierung bei atmosphärischem Druck eine Temperatur von ungefähr 26O°C erforderte, um eine J5%ige Regenerierung zu erzielen, liienn der Druck in der Kolonne auf 1 mm, 500/u bzw. 100/u Hg verringert wurde, dann wurden die für diese Wirksamkeit erforderlichen Temperaturen auf ungefähr 190°, 150° bzw. 90⁰C verringert.

3EISPIEL 3

Maisöl, das für die Entkoffeinisierung eines wäßrigen Extrakts von geröstetem Kaffee verwendet worden war, wurde in einer Reihe von Versuchen verwendet, um den Einfluß der Pilmdicke auf die Wirksamkeit der Regenerierung zu bestimmen. Die Maisölfilme ■- das Maisöl enthielt ungefähr 100 ppm Koffein wurden auf vorbestimmte Verdampfungstemperaturen bei atmosphärischem Druck erhitzt. Stickstoffspülgas wurde kontinuierlich in und über die Oberfläche des Films geleitet, um Koffeindämpfe zu entfernen.

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Die sie dingungen und Resultate der Versuche waren wie folgt

Film dicke	Verweilzeit	Temperatur	prozentuale Entlcoffeinisierung
17 rom	00 min	190°C	11?
3 ram	60 min	190⁰C	5W
1 mm	40 min	190⁰C	11%
1 mm	1-5 min	205⁰C	öb%
1 mm	30 min	205⁰C	86%
1 mm	60 min	2O5°C	100£

Diese Resultate zeigen die starke Zunahme der Wirksamkeit der Koffeinverdampfung bei dünneren Filmdicken.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines entkoffelnlsierten pflanzlichen Materials j bei welchem ein Koffein enthaltendes pflanzliches Material mit einem Volumen eines im Kreislauf geführten flüssigen, mit Wasser unmischb'aren Fettmaterials in einer Entkoffeinisierungszone extrahiert wird, wobei die Extraktion während eines Zeitraums stattfindet, daß ein ausreichender Übergang "von Koffein aus dem pflanzlichen Material in das Fettmaterial erfolgt, und das mit Koffein beladene Fettmaterial, das bei der Extraktion erhalten wird, von dem pflanzlichen Material abgetrennt und zu einer Regenerierungszone zur Entfernung von Koffein geführt wird, bevor es wieder in die Entkoffeinisierungszone eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Entfernung des Koffeins in der Regenerierungszone durch Verdampfung durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als koffeinhältiges pflanzliches Material fester grüner ■ Kaffee, fester,gerösteter Kaffee oder ein wäßriger Extrakt von Tee, grünem Kaffee oder geröstetem Kaffee verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

als flüssiges, mit Wasser unmischbares Fettmaterial Safloröl, Sojabohnenöli Maisöl, Erdnußöl, Kaffeeöl, Triolein, Olivenöl oder Schweinefett verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koffein unter einer Temperatur von 50 bis 45O⁰C und unter einem Druck bis zu 760 mm Hg entfernt wird.

70·82δ/0β32 original inspbc*=d

265 j

■Χ

5. Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet., daß das Koffein aus einem .Film des. Fettmaterials mit einer Dicke bis zu 20 mm entfernt wird.

ΰ. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Koffein beladene Fettmaterial Verdampfungsbedingungen bis zu ungefähr 4 st ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeicnnet, daß ein Trägergas über das mit Koffein beladene Fettmaterial geführt wird, um die Geschwindigkeit der Entfernung des Koffeins zu erhöhen.

8. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Koffein unter einer Temperatur von 150 bis 35O°C und unter einem Druck von 100 bis 0,01 mm Hg entfernt wird.

9. Verfahren nach Ansprucn 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Koffein aus einem Film des Fettmaterials mit einer Dicke bis zu ungefähr 3 mm entfernt wird.

10. Verfahrennach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Koffein üeladene Fettmaterial ungefähr 0,3 bis 20 min Verdampfungsbedingungen unterworfen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägergas über das mit Koffein beladene Fettmaterial geführt wird, um die Geschwindigkeit der Entfernung des Koffeins zu erhöhen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koffein unter einer Temperatur von 150 bis 25O°C

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und unter einem Druck von 15 bis 0,1 mm Hg entfernt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Koffein aus einem Film des Fettmaterials mit einer Dicke bis zu 1 mm entfernt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daft das mit Koffein beladene Fettmaterial ungefähr 0,5 bis 5 min Verdampfungsbedingungen unterworfen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägergas über das mit Koffein beladene Fettmaterial geführt wird, um die Geschwindigkeit der Entfernung des Koffeins zu erhöhen.

16. Verfahren nach Anspruch 15 ₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas teilweise oder vollständig aus Dampf besteht.

17. Verfahren nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß

das Koffein enthaltende pflanzliche Material aus grünen Kaffeebohnen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 20 bis 60 Gew.-$ besteht.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koffein enthaltende pflanzliche Material aus grünen Kaffeebohnen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 20 bis 60 Gew.-% besteht.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr 0,9 bis 1,2 Gew.-% Wasser mit dem regenerierten Fettmaterial vor der Rückführung zur Entkoffeinisierungszone gemischt werden.

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■ν

20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des im Kreislauf befindlichen Fettmaterials durch Zusatz von frischem Fettmaterial zu dem mit Koffein beladenen Pettmaterial während des Verfahrens im wesentlichen konstant gehalten wird.

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