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Dokumentenidentifikation DE3429083A1 20.02.1986
Titel Verfahren zum Entfernen von Koffein aus grünen Kaffeebohnen
Anmelder General Foods Corp., White Plains, N.Y., US
Erfinder Katz, Saul Norman, Monsey, N.Y., US
Vertreter Eitle, W., Dipl.-Ing.; Hoffmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Lehn, W., Dipl.-Ing.; Füchsle, K., Dipl.-Ing.; Hansen, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Brauns, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Görg, K., Dipl.-Ing.; Kohlmann, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anw.; Nette, A., Rechtsanw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 07.08.1984
DE-Aktenzeichen 3429083
Offenlegungstag 20.02.1986
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.02.1986
IPC-Hauptklasse A23F 5/16

Beschreibung[de]

Verfahren zum Entfernen von Koffein aus grü-

nen Kaffeebohnen Die Erfindung betrifft die Entkoffeinisierung und insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Entkoffeinisieren von grünen Kaffeebohnen unter Verwendung von Kohlendioxid in entweder flüssigem oder überkritischem Zustand.

Seit langem besteht ein Bedürfnis für ein nicht-zerstörendes und wirksames Verfahren zum Entfernen von Koffein aus Kaffeebohnen. In jüngerer Zeit wurde ein Verfahren zum Entkoffeinisieren von grünen Kaffeebohnen mit überkritischem Kohlendioxid entwickelt, mit dem man eine nahezu quantitative Extraktion des Koffeins erzielen kann und ein hochqualitatives Endprodukt erhalten wird. In ähnlicher Weise kann man einen hochqualitativen koffeinfreien Kaffee erhalten, indem man diesen mit flüssigem Kohlendioxid extrahiert. Diese Verfahren sind jedoch sehr kostspielig und der Extraktionsgrad ist bei Verwendung von grünen Kaffeebohnen technisch nicht befriedigend. Werden die Kaffeebohnen vor dem Extrahieren angefeuchtet, dann wird zwar die Extraktionseffizienz verbessert, das Verfahren bleibt jedoch weiterhin kostspielig. Deshalb ist es wünschenswert, den Extraktionsgrad bei Verwendung von Kohlendioxid unter Erniedrigung der Verfahrenskosten zu erniedrigen und dennoch die Vorteile zu erzielen, die man bei der Verwendung von flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid bei der Extraktion von Koffein aus grünem Kaffee erhält.

Derzeit wird die Entkoffeinisierung von Kaffee durchgeführt, indem man das Koffein aus ganzen grünen Kaffeebohnen entfernt. Die Bohnen werden zunächst befeuchtet und dann mit einem Lösungsmittel, das gegenüber Koffein relativ spezifisch ist, extrahiert. Die technisch verwendeten Lösungsmittel sind entweder chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie in US-PS 3 671 263 beschrieben, oder koffeinfreie wäßrige Lösungen von löslichen Stoffen von grünen Kaffeebohnen, wie in US-PS 2 309 092 beschrieben.

Beim Entkoffeinisierungsverfahren gemäß US-PS 2 309 092, das allgemein als Wasserextraktionssystem bezeichnet wird, wird ein koffeinbeladenes Wasserextrakt, das aus dem Kontakt zwischen koffeinhaltigen grünem Kaffee und der koffeinfreien wäßrigen Lösung entsteht, direkt mit einem Lösungsmittel extrahiert, um das Koffein zu entfernen. Diese Lösungsmittel sind die gleichen chlorierten Kohlenwasserstoffe wie sie bei dem Direktlösungsextraktionsverfahren gemäß der vorerwähnten US-PS 3 671 263 verwendet werden.

In jüngerer Zeit hat die Xaffeeindustrie eine Reihe von Verfahren zum Entfernen von Koffein aus grünem Kaffee entwikkelt, bei dem man keine chlorierten Kohlenwasserstoffe verwendet; die meisten dieser Verfahren sind jedoch teurer, als die derzeitigen Konkurrenzbedingungen es zulassen.

Am vielversprechendsten von diesen Verfahren sind diejenigen Verfahren, bei denen die grünen Kaffeebohnen mit Kohlendioxid in entweder flüssigem oder überkritischem Zustand in Berührung gebracht werden. So wird in US-PS 3 879 569 ein Verfahren beschrieben, bei dem man flüssiges Kohlendioxid mit grünen Kaffeebohnen in Berührung bringt, um das Koffein mit einer guten Selektivität zu extrahieren. In US-PS 3 806 619 wird eine Entkoffeinisierungsmethode be- schrieben, bei der man eine nahezu quantitative Extraktion des Koffeins aus grünen Kaffeebohnen unter Verwendung von überkritischem Kohlendioxid erzielt. Bei diesem Verfahren werden die grünen Kaffeebohnen mit Kohlendioxid im überkritischen Zustand zum Entfernen des Koffeins in Berührung gebracht. Um die Verfahrenswirksamkeit weiter zu verbessern, werden sowuhl bei der Verwendung von flüssigem als auch von überkritischem Kohlendioxid die grünen Kaffeebohnen vorbefeuchtet und das Kohlendioxid wird mit Wasser gesättigt.

Es besteht ein Bedürfnis nach einem weiter verbesserten Verfahren zum Entfernen des Koffeins aus sowohl trockenen als auch vorbefeuchteten grünen Kaffeebohnen unter Verwendung von flüssigem und auch überkritischem Kohlendioxid.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Entkoffeinisierung von grünen Kaffeebohnen im feuchten oder trockenen Zustand ermöglicht unter Anwendung eines verbesserten Verfahrens, bei dem man die Bohnen mit einem Koffeinextraktionsmittel aus flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid in Berührung bringt, den Kontakt eine ausreichende Zeit beibehält, um wenigstens einen Teil des in den grünen Kaffeebohnen enthaltenen Koffeins zu extrahieren, und das Koffeinextraktionsmittel dann von den grünen Bohnen abtrennt, wobei die Verbesserung darin besteht, daß man Dimethylsulfoxid in dem Kohlendioxid löst.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß Diinethylsuifoxid, ein aprotisches Lösungsmittel mit starken Koffeinextraktionseigenschaften aus sowohl feuchten als auch trockenen Kaffeebohnen die Extraktionsrate bei Verwendung von Kohlendioxid in entweder flüssigen oder überkritischen Zustand verbessern kann, wobei die Spezifität für die Extraktion des Koffeins beibehalten und ein hochqualitatives Endprodukt erhalten wird. Die Erhöhung der Effizienz, die man durch die Verwendung von Dimethylsulfoxid erzielt, indem man die Extraktion des Koffeins mit Kohlendioxid erleichtert, ergibt überraschenderweise sowohl eine Erhöhung der Extraktionsrate als auch eine Verbesserung der Qualität des Endproduktes.

Die grünen Kaffeebohnen können gemäß der vorliegenden Erfindung so verwendet werden, wie sie auf den Markt kommen. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, daß die milderen und besonders aromatischen Kaffeesorten, wie kolumbianischer Kaffee, besonders wirksam entkoffeinisiert werden können. Die grünen Kaffeebohnen können jeden gewünschten Feuchtigkeitsgehalt haben, wobei man jedoch höhere Extraktionsraten bei höheren Feuchtigkeitsgehalten erzielt. überraschenderweise kann man grüne Kaffeebohnen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 20 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bohnen, und sogar mit einem niedrigen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 4 bis etwa 9 %, dem üblichen Feuchtigkeitsgehalt während des Verschiffens und der Lagerung, verwenden und dennoch einen hohen Selektivitätsgrad und Extraktionsgrad erzielen. Der Feuchtiykeitsgehalt der Bohnen hängt von der Ausgeglichenheit zwischen den zusätzlichen Kosten für die Befeuchtung und dem Trocknen der grünen Bohnen einerseits und der Verbesserung der Extraktionsrate, die man durch das Befeuchtungsverfahren erzielen kann, andererseits,ab.

Das Extraktionsmittel enthält Kohlendioxid in entweder überkritischem oder flüssigem Zustand und auch Dimethylsulfoxid, um das Entfernen des Koffeins aus den grünen Kaffeebohnen zu erleichtern. Das Extraktionsmittel kann alleine im wesentlichen aus diesen beiden Materialien bestehen, jedoch können die Bedingungen so sein, daß es wünschenswert ist, weitere Materialien, wie Wasser oder gelöste Kaffeestoffe und andere Additive, zuzusetzen. Der Ausdruck "überkritisch" bedeutet, daß das Kohlendioxid oberhalb seiner kritischen Temperatur und seines kritischen Druckes ist. Der Ausdruck "flüssig" bedeutet, daß das Kohlendioxid bei einer Temperatur gehalten wird, die unterhalb der kritischen Temperatur von etwa 31 0C liegt, daß es jedoch bei einem Druck vorliegt, der ausreicht, um eine Phasenänderung vom gasförmigen Zustand in den flüssigen Zustand zu erzielen unter Freigabe der bei dieser Phasenänderung auftretenden latenten Wärme.

Die erfindungsgemäß erzielte Verbesserung erhält man unabhängig davon, ob das Kohlendioxid in flüssigem Zustand oder in überkritischem Zustand vorliegt. Unter diesen Bedingungen beeinflussen die jeweiligen Temperaturen und Drücke beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Unter gewissen Bedingungen kann es wünschenswert sein, die Temperatur auf ein Niveau anzuheben, die oberhalb der kritischen Temperatur liegt, wenn die dadurch bedingten erhöhten Kosten durch die Erhöhung der Extraktionseffizienz aufgewogen werden.

Es gibt jedoch auch andere Fälle, bei denen es wünschenswert sein kann, das Kohlendioxid bei einer Temperatur unterhalb des kritischen Wertes zu halten und den Druck bei einem Niveau zu halten, das hoch genug ist, um es im flüssigen Zustand aufrechtzuerhalten.

Innerhalb dieser breiten Bereiche wurde festgestellt, daß Temperaturen von weniger als etwa -10°C oder oberhalb etwa 1500C entweder sehr niedrige Extraktionsraten ergeben oder in unerwünschter Weise den Geschmack des fertigen koffein- freien Kaffeeproduktes beeinflussen. Vorzugsweise wird die Temperatur des Extraktionsmittels zwischen etwa 100C und 0 etwa 100°C gehalten.

Im breitesten Sinne soll der Druck im Bereich von etwa 20 bis etwa 400 bar liegen. Ebenso wie bei der Temperatur hängt der Druck, unter dem das Verfahren durchgeführt wird, vom gewünschten Extraktionsgrad, der jeweiligen Art des durchgeführten Verfahrens und von anderen Variablen der Verfahrensweise ab, wobei man einen jeweiligen speziellen Wert innerhalb dieses Bereiches, wie er sich aus den praktischen Gründen ergibt, anwendet.

Das Dimethylsulfoxid wird in dem Kohlendioxid gelöst, wobei sich wahrscheinlich eine echte Lösung unter den Extraktionsbedingungen bildet. Schon kleine Mengen an Dimethylsulfoxid reichen aus, um die Entfernung von Koffein aus grünen Bohnen aufgrund der hohen Solvatisierungskapazität erheblich zu erleichtern. Dies trifft unabhängig davon zu, ob die Bohnen in dem trockenen Zustand, in dem sie angeliefert werden, vorliegen, oder ob man sie vor dem Verfahren angefeuchtet hat. Typischerweise verwendet man das Dimethylsulfoxid in einer Menge von wenigstens 10 % des Gewichtes, wie es für eine vollständige Sättigung unter den Extraktionsbedingungen erforderlich ist. Vorzugsweise wendet man jedoch größere Mengen an Dimethylsulfoxid an, wobei Mengen von mehr als 50 % des Gewichtes, wie es für eine vollständige Sättigung erforderlich ist, bevorzugt werden. Ganz besonders bevorzugt werden Extraktionsmittelzusammensetzungen, in denen das Dimethylsulfoxid in der Nähe des Sättigungsniveaus angewendet wird.

Wie in der anhängigen deutschen Patentanmeldung des gleichen Tages (internes Aktenzeichen 40 655) mit dem Titel "Verfahren zum Entfernen von Koffein aus grünen Kaffeebohnen" bereits angegeben wird, nimmt man an, daß in den grünen Kaffeebohnen zwischen Kaliumchlorogenat und dem Koffein ein Komplex vorliegt. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird weiterhin angenommen, daß das Dimethylsulfoxid in der Lage ist, diesen Komplex wirksam aufzubrechen. Dimethylsulfoxid ist eine farblose hygroskopische Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von etwa 1890C. Es ist bekanntlich ein außerordentlich aprotisches Lösungsmittel, welches leicht in die tierische oder menschliche Haut oder in andere Gewebe eindringt. Unabhängig von irgendeiner Verfahrenstheorie ist es offensichtlich, daß das Dimethylsulfoxid schnell in die Zellstruktur der grünen Kaffeebohnen eindringt und die Entfernung des Koffeins mittels des Extraktionsmittels, welches Kohlendioxid enthält, erleichtert.

Sind die grünen Kaffeebohnen zur Erhöhung der Extraktionsrate mittels überkritischem oder flüssigem Kohlendioxid vorbefeuchtet, dann enthält das Extraktionsmittel vorzugsweise Wasser. Vorzugsweise enthält das vYtraktionsmittel Wasser in einer ausreichenden Menge, um das Extraktionsmittel unter den Bedingungen während des Kontaktes mit den grünen Kaffeebohnen zu sättigen. Der Wassergehalt des Extraktionsmittels wird so ausgewählt, daß ein vorbestimmter minimaler Wassergehalt für die grünen Kaffeebohnen während der Verarbeitung aufrechterhalten wird. Ist der Wassergehalt zu niedrig, so wird der Extraktionsgrad vermindert. Ist der Wassergehalt zu hoch, dann werden die Kosten zur Entfernung des zusätzlichen Wassers zu hoch. Ein bevorzugter minimaler Wassergehalt liegt oberhalb 15 Gew.-%.

Das Extraktionsmittel soll mit den grünen Kaffeebohnen in einer ausreichenden Menge in Kontakt gebracht werden und unter solchen Bedingungen, die wirksam sind, um annehmbare Extraktionsraten und Extraktionsgrade zu erzielen. Vorzugsweise wird die Konzentrations des Koffeins innerhalb des Extraktionsmittels auf ein Niveau unterhalb etwa 0,010 und vorzugsweise unterhalb 0,002 g pro kg Extraktionsmittel gehalten, um eine wirksame Entkoffeinisierungsrate zu erzielen. Die genaue Konzentration hängt jedoch letztendlich von den wirtschaftlichen überlegungen und einer Anzahl von Verfahrensvariablen ab. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die hohe Selektivität von Kohlendioxid für Koffein beibehalten wird, während durch die hohe Lösungskraft des Dimethylsulfoxids die Extraktionsrate erhöht wird. Trotz der hohen Selektivität des erfindungsgemäß verwendeten Extraktionsmittels werden gewisse Kaffeekomponenten, wie Zucker, in unterschiedlichen Graden durch das Extraktionsmittel gelöst. Deshalb ist es bevorzugt, daß man die Konzentration dieser löslichen Materialien in dem Extraktionslösungsmittel auf einem relativ hohen Niveau und vorzugsweise in der Nähe des Sättigungspunktes hält.

Der Sättigungsgrad des Extraktionslösungsmittels mit dem Koffein kann bei einem ausreichend wirksamen niedrigen Niveau bei einem absatzweisen Verfahren gehalten werden, indem man eine ausreichend große Menge des Extraktionsmittels zur Erzielung des gewünschten Entkoffeinisierungsgrades anwendet, wobei das Extraktionslösungsmittel in der Lage ist, das gesamte extrahierte Koffein zu lösen.

Alternativ und vorzugsweise wird ein festes Adsorptionsmittel dem Lösungsmittel zugegeben, welches das Koffein aufnimmt und das Koffein aus der Lösung abzieht, so daß eine wirksame Antriebskraft für die Extraktion des Koffeins aus den grünen Kaffeebohnen aufrechterhalten wird. Bei Verwendung eines festen Adsorptionsmittels soll dieses vorzugsweise hochselektiv gegenüber Koffein, im Gegensatz zu den anderen Komponenten innerhalb der Extraktionslösung, die nach dem Kontakt mit den grünen Kaffeebohnen die verschiedenen Komponenten des Lösungsmittels sowie auch Koffein und die weiteren gelösten Koffeinfeststoffe enthält, sein. Dies kann man dadurch erreichen, daß man als festes Adsorptionsmaterial ein solches auswählt, welches anfangs hochselektiv gegenüber Koffein ist, oder indem man es bis zum Sättigungspunkt mit den anderen löslichen Kaffeestoffen belädt. Gewünschtenfalls kann man die Selektivität des festen Adsorptionsmittels dadurch erhöhen, daß man es mit einem geeigneten koffeinselektiven Überzug versieht, wie dies in der anhängigen US-Patentanmeldung Serial No. 159,725, eingereicht am 16. Juni 1980 mit dem Titel Adsorption Decaffeination" beschrieben wird.

Das Adsorptionsmittel soll in der Lage sein, das Koffein zu adsorbieren, und es muß unter den Verarbeitungsbedingungen physikalisch stabil sein. Zu solchen bekannten Koffeinadsorptionsmitteln gehören Tone gemäß den US-PS'en 2 391 981 und 2 416 484, Zeolithe und Ionenaustauscher gemäß US-PS 3 108 876, hydratisierte Silikate gemäß US-PS 2 375 550, polymere nichtionogene Adsorptionsharze, insbesondere Styrol-Divinylbenzol-makrovernetzte Harze gemäß US-PS 3 531 463 und Aktivkohle, insbesondere feinteilige Aktivkohle von Kokosnußschalen oder Kohle. Alle diese oder auch andere übliche feste Adsorptionsmittel können als solche verwendet werden, wobei jedoch vorzugsweise ein festes Adsorptionsmittel aus der Gruppe Aktivkohle, Ton, hydratisierte Silikate, Zeolithe, Ionenaustauscherharze, nichtionogene Adsorptionsharze und Kombinationen davon ver- wendet werden. Ganz besonders bevorzugt wird Aktivkohle, weil bei dieser ein ausgeglichenes Gleichgewicht zwischen den Kosten und der Wirksamkeit vorliegt.

Das feste Adsorptionsmittel kann in einer ausreichenden Menge angewendet werden, um eine wirksame niedrige Konzentration des Koffeins innerhalb des Extraktionslösungsmittels während der Kontaktzeit zwischen den grünen Bohnen und dem Extraktionsmittel aufrechtzuerhalten. Die genaue Menge des verwendeten festen Adsorptionsmittels hängt sowohl von der Kapazität des Extraktionsmittels als auch von dem festen AdsorPtionsmittel unter den jeweils vorliegenden Kontaktbedingungen ab. Es kann auch vorteilhaft sein, einen größeren überschuß des Adsorptionsmittels zu verwenden, um dadurch die größstmögliche Antriebskraft für die Entkoffeinisierung zu bewirken.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann absatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Ein absatzweises Verfahren hat den Vorteil, daß es einfach ist und daß alles, was man zur Durchführung des Verfahrens tun muß, das Abmischen der Materialien ist. Ein kontinuierliches Verfahren wird jedoch bevorzugt, weil die Gesamtgröße der apparativen Ausrüstung vermindert werden kann und ebenso auch die Verarbeitungszeit. Dadurch, daß man konstant entweder die Extraktionsflüssigkeit oder das feste Adsorptionsmaterial durch die Entfernung des Koffeins abzieht und dann wieder erneuert, kann die Menge des Extraktionsmittels und des festen Adsorptionsmittels minimalisiert werden. Die größte Antriebskraft zum Extrahieren erzielt man, wenn der Strom der Bohnen im Gegenstrom zum Strom des Extraktionsmittels läuft. Dies kann man entweder in einer vollkontinuierlichen Verfahrensweise oder in einer absatzweisen Verfahrensweise mit bekannten Vorrichtungen durchführen.

Ein weiterer Vorteil der kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Verfahrensweise besteht darin, daß man das Lösungsmittel mit den Bohnen in einen kontinuierlich fließenden Strom in Berührung bringen kann und dann über ein getrenntes Bett des festen Adsorptionsmittels leiten kann, wo das Lösungsmittel durch Entfernung des Koffeins erneuert wird. Bei einer solchen Verfahrensweise kann man den Kontakt zwischen den grünen Kaffeebohnen und dem festen Adsorptionsmittel vermeiden.

Ein weiteres Verfahren zum Abtrennen und kontinuierlichen Erneuern des Extraktionslösungsmittels besteht darin, daß man diese vom Kontakt mit den Bohnen abzieht und den Druck des Extraktionslösungsmittels vermindert, um dadurch eine Zweiphasenmischung zu erzielen, in welcher das flüssige Dimethylsulfoxid mit Koffein angereichert ist. Das gasförmige Kohlendioxid wird dann wieder komprimiert und in das Verfahren zurückgeleitet. Auch das Dimethylsulfoxid wird nach der Entfernung des Koffeins zurückgeleitet. Dies kann man durchführen, indem man es entweder verdampft oder mit einem festen Adsorptionsmittel in Berührung bringt. Wie schon vorher angegeben, wird sowohl der Extraktionsgrad wie auch die Qualität des Endproduktes durch die Temperatur beeinflußt. Die Temperatur beeinflußt die Extraktionsrate, die Selektivität der Extraktionslösung und des festen Adsorptionsmittels sowie auch die relative Kapazität der Extraktionslösung und des festen Adsorptionsmittels hinsichtlich der Zurückhaltung des extrahierten Koffeins.

Infolgedessen ist es nicht möglich, eine bestimmte Temperatur oder einen bestimmten Temperaturbereich als universelle Optimalbedingung anzugeben. Man kann jedoch annehmen, daß die zuvor erwähnten Temperaturen ausreichend sind, um unter den meisten Verfahrensbedingungen gute Resultate zu ergeben. Die spezielle Auswahl der Temperatur hängt von den verwendeten Materialien und den Apparaturen und den darin angewendeten Bedingungen ab und kann innerhalb oder außerhalb dieses Bereiches liegen.

Die gesamte Kontaktzeit oder die Verweilzeit innerhalb des Extraktors hängt von den vorerwähnten Faktoren sowie auch von dem gewünschten Grad der Koffeinextraktion ab. Die Wirtschaftlichkeit ist ein wesentlicher Faktor, wobei man berücksichtigen muß, daß sehr lange Kontaktzeiten das Kaffeearoma nachteilig beeinflussen können. Dem Fachmann ist jedoch klar, daß er zwischen diesen Faktoren im nötigen Rahmen ein Gleichgewicht herstellen kann, wobei in dem nachfolgenden Beispiel geeignete Bedingungen genannt werden.

Die erfindungsgemäß entkoffeinisierten grünen Kaffeebohnen können in üblicher Weise geröstet werden, wobei man einen hochqualitativen koffeinfreien Kaffee erhält, und man kann die grünen Bohnen in üblicher Weise abmischen. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, weil man die grünen Kaffeebohnen vor der Entkoffeinisierung nicht anzufeuchten braucht, es nicht nötig ist, die Bohnen vor dem Rösten zu trocknen oder die Röstzeit auszudehnen, um den überschüssigen Feuchtigkeitsgehalt zu entfernen. Dadurch wird die Gesamteffizienz des Verfahrens verbessert und man kann die für das Rösten der Bohnen benötigte Energie vermindern. Da man einen überschußfeuchtigkeitsgehalt nicht zu entfernen braucht, wird auch die Qualität des Endproduktes verbessert. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin auch ein Vorteil, daß man sehr hohe Extraktionsraten mit vorher angefeuchteten Bohnen erzielen kann und trotzdem eine hohe Qualität in dem Endprodukt erreicht.

Im nachfolgenden Beispiel wird die Erfindung beschrieben.

Wenn nicht anders angegeben, sind alle Teile und Prozente auf das Gewicht bezogen.

Beispiel Vier Proben von grünen Kaffeebohnen wurden entkoffeinisiert, indem man sie bis zu acht Stunden in einer unter Druck befindlichen Apparatur, enthaltend 10 g grüne Kaffeebohnen, mit einer Extraktionslösung, die bei einem Druck von 250 bar und einer Temperatur von 800C gahaltenzçurde, mit einer Extraktionsmittellösung in Kontakt brachte. Das Extraktionslösungsmittel wurde kontinuierlich in die Vorrichtung in einer Rate von 8000 g Extraktionslösung pro g der grünen Kaffeebohnen pro h eingeführt. Die vier Proben schlossen sowohl "feuchte" als auch "trockene" Vergleichsproben ein, die in gleicher Weise wie die erfindungsgemäßen "feuchten" und "trockenen" Bohnen verarbeitet wurden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wurde Dimethylsulfoxid (DMSO) in dem Extraktionsmittel in der Nähe des Sättigungspunktes gelöst. In der nachfolgenden Tabelle werden die Testbedingungen und die Ergebnisse angegeben.

Bohnen Geschätzte Zeit (h) Probe Feuchtigkeits- Extraktions- für eine 97,4 %ige gehalt (%) lösung Koffeinentfernung Trocken 7,33 Trockenes CO2 85 (Kontrolle) Trocken 7,33 Trockenes C02 + 85 (Erfirldung) DMSO feucht 50 CO2 gesättigt 4,5 (Kontrolle) mit H2O Feucht 50 CO2 gesättigt 3,0 (Erfindung) mit H20 + D5SSO Die Zahlen in der letzten Spalte zeigen, daß die Zeiten, wie sie erforderlich sind, um eine 97,4 %ige Entkoffeinisierung zu erzielen, durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem man Dimethylsulfoxid in der Extraktionslösung verwendet, erheblich verbessert werden. Diese Zeiten wurden aus den Rohdaten nach einer Standardmethode bestimmt,bei welcher man auf halblogarithmischem Papier den gewünschten Entkoffeinisierungsgrad extrapolierte.


Anspruch[de]

Verfahren zum Entfernen von Koffein aus grünen Kaffeebohnen Patentansprüche 1. Verfahren zum Entfernen von Koffein aus grünen Kaffeebohnen, bei dem man die Bohnen mit einem Koffeinextraktionsmittel aus einer Flüssigkeit oder überkritischem Kohlendioxid eine ausreichende Zeit in Berührung bringt, um wenigstens einen Teil des Koffeins aus den grünen Kaffeebohnen zu entfernen, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man als Extraktionsmittel Dimethylsulfoxid, gelöst in Kohlendioxid, verwendet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Koffeinextraktionsmittel flüssiges Kohlendioxid enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Koffeinextraktionsmittel überkritisches Kohlendioxid enthält.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Bohnen einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 20 Gew.- vor dem Kontakt mit dem Extraktionsmittel haben.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die-Bohnen einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 4 bis 9 Gew.-% vor dem Kontakt mit dem Extraktionsmittel haben.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man in einer weiteren Stufe das Koffeinextraktionsmittel mit einem festen Adsorptionsmittel zur Entfernung wenigstens eines Teils des darin gelösten Koffeins in Berührung bringt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das feste Adsorptionsmittel ausgewählt ist aus Aktivkohle, Ton, hydratisierten Silikaten, Zeolithen, Ionenaustauscherharzen, nichtionogenen Adsorptionsharzen und Kombinationen davon.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man das Koffeinextraktionsmittel in bezug auf lösliche Kaffeekomponenten, die nicht Koffein sind, gesättigt hält.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man als weiteren Schritt das Koffeinextrakt mit einem festen Adsorptionsmittel zur Entfernung wenigstens eines Teils des darin gelösten Koffeins in Berührung bringt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Dimethylsulfoxid in dem Kohlendioxid in einer Menge von wenigstens 10 % des Gewichtes, das für eine vollständige Sättigung unter den Kontaktbedingungen erforderlich ist, löst.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man das Dimethylsulfoxid in dem Kohlendioxid in einer Menge von wenigstens 50 % des Gewichtes, das für eine vollständige Sättigung unter den Kontaktbedingungen erforderlich ist, löst.

12. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Koffeinextraktionsmittel Wasser in einer ausreichenden Menge, um das Extraktionsmittel unter den Kontaktbedingungen zu sättigen, enthält.







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