DK152561B - Fremgangsmaade til afkoffeinisering af raakaffe - Google Patents

Description

DK 152561 B

Ved praktisk taget alle hidtil anvendte kendte fremgangsmåder til afkoffeinisering af råkaffe ekstraheres koffeinen med organiske opløsningsmidler. En hovedulempe ved disse fremgangsmåder er, at i det mindste spor af opløsningsmidlet forbliver i den behandlede kaffe.

5 Det er endvidere f.eks. fra beskrivelsen til fransk patent nr.

779.451 kendt, for at undgå anvendelsen af organiske opløsningsmidler, at ekstrahere råkaffen med en vandig væske, at udtrække koffeinen af ekstraktet ved adsorption på et adsorptionsmiddel og derpå atter at forene de øvrige ekstraherede råkaffeindholdsstoffer med kaffebønnerne.

10 Ulempen ved disse kendte fremgangsmåder er, at adsorptionsmidlet fortrinsvis aktivt kul, foruden koffeinen også adsorberer andre af råkaffens indholdsstoffer i anseelige mængder, der således går tabt og mangler i den afkoffeiniserede kaffe, der derfor har et for lille indhold af indholdsstoffer.

15 Formålet med opfindelsen er at eliminere denne ulempe.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en fremgangsmåde til afkoffeinisering af råkaffe, ved hvilken koffeinen ekstraheres ved hjælp af en vandig væske og udskilles af væsken ved adsorption på et adsorp-tionsmiddei. Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at adsorptions-20 midlet forud påføres mindst ét vandopløseligt råkaffeindholdsstof, der ikke skal udskilles af væsken og bindes til adsorptionsmidlet, eller et stof med samme molekylestruktur og -størrelse, og at adsorptionsmidlets mætningsgrad med det eller de påførte råkaffeindholdsstoffer indstilles således, at der for det eller de påførte råkaffeindholdsstoffers vedkom-25 mende med undtagelse af koffeinen, hersker adsorptionsligevægt mellem væsken og adsorptionsmidlet, og at dermed udvundet afkoffeiniseret ekstrakt koncentreres og atter forenes med den i mellemtiden tørrede råkaffe, eller at der som vandig væske anvendes afkoffeiniseret ekstrakt til udtrækningen af koffeinen af råkaffen, i hvilket tilfælde koncentra-30 tionen af vandopløselige råkaffeindhoidsstoffer i den koffeinfrie ekstrakt er så høj, at der ud over koffeinen praktisk taget ikke udtrækkes andre vandopløselige råkaffeindholdsstoffer af råkaffen.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opnås, at adsorptionsmidlet ved udskillelsen af koffeinen af den vandige væske med undtagelse af 35 koffeinen praktisk taget ikke ændrer koncentrationen af råkaffeindholdsstofferne i denne væske under adsorptionen.

Fra beskrivelserne til de tyske patenter nr. 553.800 og 567.452 kendes fremgangsmåder til afkoffeinisering af kaffe under anvendelse af et ved påførsel af stoffer forbehandlet adsorptionsmiddel. Ved disse 2

DK 152561B

kendte fremgangsmåder bringes et afkog af risterede kaffebønner i berøring med aktivt kul, der er forbehandlet med kulhydrater eller glycerin. Dermed skulle den ulempe, at det aktive kul sædvanligvis også trækker betydelige andele af aroma- og ekstraktivstoffer ud af 5 kaffeafkoget, være elimineret. Ved anvendelsen af det således forbehandlede aktive kul går det i vand meget let opløselige påførte stof over i kaffeudkoget og blandes med dette. Det påførte stof, f.eks. kulhydrat, er imidlertid et fremmed stof, der ikke findes naturligt i ristet kaffe. På denne måde ændres den naturlige sammensætning af det 10 behandlede kaffeafkog, idet der udtrækkes aroma- og ekstraktivstoffer af dette og tilsættes et fremmed stof. I modsætning hertil påføres adsorptionsmidlet til afkoffeinisering af råkaffe ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse som allerede beskrevet mindst ét råkaffe-indholdsstof til en mætningsgrad af adsorptionsmidlet, ved hvilken der 15 hersker adsorptionsligevægt, hvorved det opnås, dels at adsorptions-midlet ikke udtrækker i det mindst dette råkaffeindholdsstof af den vandige ekstraktopløsning, og deis at det ikke afgiver stoffer herunder også fremmede stoffer til ekstraktopløsningen.

I det følgende forklares enkeltheder ved foretrukne udførelsesfor-20 mer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen eksempelvis nærmere.

Forbehandling af adsorptionsmidlet

Et adsorptionsmiddel, fortrinsvis aktivt kul, påføres i det mindste ét sådant råkaffeindholdsstof, som skal bibeholdes i råkaffen, der skal 25 afkoffeiniseres, eller et stof med lignende kemisk struktur og molekyl-størrelse. Derved opnås, at det aktive, kul, når det senere bringes i berøring med et kaffeekstrat, praktisk taget ikke adsorberer sådanne indholdsstoffer. Det aktive kuls selektivitet hvad angår koffein er således forøget. Den påført mængde kan være så stor, at der allerede i 30 forvejen stort set er ligevægt mellem det aktive kul og i det mindste det pågældende indholdsstof i den opløsning, fra hvilken koffeinen senere skal adsorberes på det aktive kul.

Valget af de stoffer, der forud skal påføres, retter sig i reglen også efter omkostningsmæssige forhold. En påføring af fuldstændig kof-35 feinfrit kaffeekstrakt ville ganske vist være ideel, men kan af omkostningsmæssige grund næppe komme på tale. Som råkaffeindholdsstoffer, der i væsentlig grad adsorberes af aktivt kul, kan navnlig nævnes forskellige sukkerarter samt chlorogensyre. For at reducere det aktive kuls evne til at adsorbere disse stoffer, kan dette i forvejen påføres 3

DK 152561 B

saccharose og/eller glucose og/eller andre kulhydrater. Foruden eller i stedet herfor ville også chlorogensyre være egnet, men denne er imidlertid væsentligt dyrere end f.eks. rørsukker.

Til den forudgående påføring kan en vandig opløsning af påfø-5 ringsstofferne hensigtsmæssigt bringes i berøring med det aktive kul.

Man kan fortrinsvis lede en opløsning af bestemt koncentration ind i en tank, der kan opvarmes, opvarme opløsningen til en bestemt temperatur og derpå pumpe opløsningen ud af tanken og ind i et kredsløb gennem en kolonne aktivt kul. Koncentrationen af påføringsstofferne i opløsnin-10 gen indstilles, som allerede antydet, hensigtsmæssigt på en sådan måde, at der under den senere adsorption af koffein fra en kaffeekstraktopløs-ning med undtagelse af koncentrationen af koffein såvidt muligt bibeholdes en koncentration af ekstraktstoffer af naturlig størrelse i denne opløsning. Forbehandiingsopløsningens temperatur kan være 15 20-10Q°C, fortrinsvis 70-90°C. Ved en kolonne, der indeholder ca. 500 kg aktivt kul, varer denne forbehandling ved en gennemstrømnings-mængde på 5-25 m /h, fortrinsvis 5-10 m /h, i reglen 2-10 timer, fortrinsvis 6-8 timer. Forbehandlingen kan dog også ske uden ompumpning af forbehandlingsopløsningen, idet man lader det aktive kul med opløs-20 ningen stå i en beholder, der er opvarmet til temperaturen.

En fordelagtig virkning på kvaliteten af den færdige, afkoffeinisere-de kaffe og navnlig af dennes farve kan opnås, dersom man yderligere forbehandler det aktive kul med en syre. Syren kan tilsættes til den beskrevne opløsning af påføringsstofferne eller påføres separat i en 25 særskilt opløsning. Som syre kan alle til levnedsmiddelbehandling tilladte syrer, f.eks. eddikesyre, saltsyre, myresyre o.s.v. komme på tale. Fortrinsvis anvendes syrer, der naturligt indeholdes i kaffe. Koncentrationen af syren i opløsningen kan være 0,5-3%.

Efter syrebehandlingen skylles det aktive kul med vand.

30

Adsorption af koffeinen

Grøn kaffe ekstraheres med vand eller en vandig væske, og koffeinen adsorberes fra væsken ved hjælp af det forbehandlede aktive kul. Fortrinsvis blandes en portion kaffe ad gangen i en ekstraktor med 35 procesvæsken, og den vandige ekstraktopløsning pumpes gennem et filter og i kredsløb gennem en eller flere kolonner med aktivt kul, indtil det er koffeinfrit.

Der anvendes fortrinsvis to eller flere adsorptionskolonner, hvor hver kolonne til en så fuldstændig udnyttelse af det aktive kuls adsorp- 4

DK 152561 B

tions kapacitet som muligt anvendes til flere portioner. Hertil føres for hver portion ekstraktopløsningen fra ekstraktoren hensigtsmæssigt først gennem en eller flere allerede anvendte adsorptionskolonner og derefter gennem en kolonne med frisk forbehandlet aktivt kul. Hertil kan man 5 enten anbringe kolonnerne i serie i kredsløb eller efterhånden indkoble dem enkeltvis i kredsløbet. Ved afsluttet adsorption af koffeinen fra en portion kaffe skylles og tømmes den kolonne, der er anvendt i længst tid, fyldes påny med aktivt kul og forbehandles.

Som procesvæske til ekstraktionen af den grønne kaffe kan man 10 ifølge en første udførelsesform anvende en koffeinfri kaffeekstraktopløs-ning, hvis koncentration af kaffeindholdsstoffer er så høj, at der ud over koffeinen ikke udtrækkes andre stoffer af kaffebønnerne, idet koncentrationen af disse i opløsningen er i ligevægt med koncentrationen i kaffebønnerne. Denne ligevægt bibeholdes, idet det forbehandiede 15 aktive kul praktisk taget kun adsorberer koffein fra løsningen. De på denne måde behandlede bønner skal derefter kun tørres.

I andre udførelsesformer anvendes vand som procesvæske. Hensigtsmæssigt anvendes i det mindste som en del af dette vand det skyllevand, med hvilket den længst anvendte adsorptionskoionne er 20 blevet skyllet efter behandlingen af en forudgående portion (jfr. det foranstående), idet dette skyllevand indeholder kaffeekstraktrester. Ved disse udførelsesformer udtrækkes naturligvis foruden koffein også andre ekstraktstoffer af kaffebønnerne, der efter adsorptionen af koffeinen atter skal forenes med bønnerne. Hertil adskilles bønnerne efter adsorp-25 tionen fra ekstraktopløsningen og tørres med varmluft under vacuum til et fugtighedsindhold mellem 10 og 40%. Ekstraktopløsningen koncentreres under vacuum i et destillationsapparat, indtil forholdet mellem indfyldt kaffevægt (kg) og koncentreret ekstraktopløsning (I) har nået en værdi på mellem 5:1 og 5:4, og den koncentrerede ekstraktopløsning føres 30 derefter f.eks. ved 40-100°C, fortrinsvis 60-80°C sammen med de tørrede bønner og optages af disse. Derpå tørres bønnerne atter til det ønskede vandindhold.

Følgende betingelser er formålstjenlige for den beskrevne ekstraktion og adsorption af koffeinen: 35

Procesvæskens gennemstrømningshastighed i kredsløbet gennem ekstrak- 3 tor og adsorptionskolonne(r): 5-25 m /h;

Temperatur: 40-100°C, fortrinsvis 70-90°C;

Varighed: 6-12 timer; 5

DK 152561 B

Forhold mellem procesvæskemængde (vandmængde) og kaffemængde: 1:1 til 5:1.

Den ligeledes beskrevne skylning af den mest mættede adsorptionskolonne efter hver adsorption til genvinding af ekstrakt kan ske som 5 følger: Skylning, eventuelt gentagne skylninger med vand, eventuelt under tilsætning af syre af den også til forbehandlingen af det aktive kul anvendte art. Som skyllevand anvendes hensigtsmæssigt kondensat fra den beskrevne destillation og friskvand. Skyllevandet pumpes fortrinsvis fra en opvarmet skylletank i kredsløb gennem den kolonne med 10 aktivt kul, som er taget ud af drift. S kyl letemperatur: 50-100°C; gen-nemstrømningsmængde: 5-25 m /h; varighed: %-2 timer. Skyllevandet anvendes bagefter som allerede beskrevet som procesvæske til en næste portion.

På den beskrevne måde fås en upåklageligt ristbar koffeinfri råkaf-15 fe af lys farve og med god kop kvalitet med et ekstraktindhold på over 22% og et koffeinindhold på mindre end 0,1% (efter ristning), således som foreskrevet af myndighederne.

Eksempel 20 l en 2500 liters forbehandlingstank indfyldes 2000 I vand, 50 kg rørsukker og 10 kg myresyre 99/100%, hvorefter der opvarmes til 80°C. Denne opløsning ompumpes i 10 timer i kredsløb med en gennemstrøm-ningsmængde på 10 m /h gennem en kolonne med 500 kg aktivt kul. Derefter pumpes hele opløsningen tilbage i forbehandlingstanken. Det 25 aktive kul efterskylles med 1000 I koldt friskvand.

I en ekstraktor med et rumfang på ca. 9000 l indfyldes 2500 kg råkaffe og 7000 I procesvand. Over en pumpe og et filter pumpes væsken henholdsvis ekstraktopløsningen ved 70°C med 15 mVh i kredsløb gennem kolonnen med forbehandlet aktivt kul. Efter 8 timer er ekstrakt-30 opløsningen praktisk taget koffeinfri. Derpå føres hele den vandige ekstraktopløsning ind i et destillationsapparat og koncentreres under vacuum til 1000 I. Bønnerne tørres med varmluft til 30% fugtighed. Derpå føres den koncentrerede ekstraktopløsning og de tørrede bønner atter sammen i ekstraktoren. Bønnerne optager ved 75°C hele ekstraktopløs-35 ningen i løbet af 3 timer. Til sidst tørres bønnerne ved hjælp af varmluft til et fugtighedsindhold på 10%.

Ekstraktindholdet og koffeinindholdet af den ubehandlede råkaffe og den behandlede koffeinfrit råkaffe miltes efter ristning således som foreskrevet ifølge den schweiziske levnedsmiddellov. Den ubehandlede

DK 152561 B

6 kaffe indeholdt efter ristningen 28% ekstrakt og 1,3% koffein. Den samme kaffe, men behandlet på den beskrevne måde, indeholdt efter ristningen 23,5% ekstrakt og 0,04% koffein.

Den kolonne, som er taget ud af drift, skylles 3 gange, hver gang 5 med 2000 I kondensat fra destillationen eller friskvand under tilsætning af 2-4 kg myresyre 99/100% ved 90°C i et tidsrum på 90 minutter i kredsløbet skylletank - kolonne - skylletank. Skyllevandet samles og anvendes som procesvand til en påfølgende portion.

10 15 20 25 30 35

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til afkoffeinisering af råkaffe, hvor koffeinen ekstraheres ved hjælp af en vandig væske og udskilles af væsken ved 5 adsorption på et adsorptionsmiddel, kendetegnet ved, at adsorptionsmidlet forud påføres mindst ét vandopløseligt råkaffeindholdsstof, der ikke skal udskilles af væsken og bindes til adsorptionsmidlet, eller et stof med samme molekylstruktur og -størrelse, og at adsorptionsmidlets mætningsgrad med det eller de påførte rikaffeindholdsstof-10 fer indstilles således, at der for det eller de påførte råkaffeindholdsstoffers vedkommende, med undtagelse af koffeinen, hersker adsorptionsligevægt mellem væsken og adsorptionsmidlet, og at dermed udvundet af koffein iseret ekstrakt koncentreres og atter forenes med den i mellemtiden tørrede råkaffe, eller at der som vandig væske anvendes afkoffei-15 niseret ekstrakt til udtrækningen af koffeinen af råkaffen, i hvilket tilfælde koncentrationen af vandopløselige råkaffeindholdsstoffer i den koffeinfrie ekstrakt er så høj, at der ud over koffeinen praktisk taget ikke udtrækkes andre vandopløselige råkaffeindholdsstoffer af råkaffen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 20 adsorptionsmidlet påføres i det mindste et kulhydrat.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at adsorptionsmidlet påføres saccharose og/eller glucose.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at adsorptionsmidlet desuden påføres syre 25 inden adsorptionen af koffein.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at der som syre anvendes en syre, der naturligt indeholdes i kaffe.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at der som syre anvendes eddikesyre og/eller myresyre og/eller saltsyre.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at adsorptionsmidlet til påføringen bringes i berøring med en vandig opløsning af piføringsstoffet henholdsvis påføringsstofferne.

8. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-,7 35 kendetegnet ved, at ti! ekstraktion og adsorption af koffeinen transporteres den vandige væske i kredsløb gennem en ekstraktor, der indeholder en portion af råkaffen, og gennem i det mindste en kolonne, som indeholder adsorptionsmidlet med forud påført stof.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at DK 152561 B to eller flere absorptionskolonner hver anvendes flere gange pi en sådan mide, at den fra ekstraktoren kommende væske først strømmer gennem i det mindste en kolonne med adsorptionsmiddel, som allerede er anvendt til adsorption af koffein, og derefter strømmer gennem en 5 kolonne med frisk adsorptionsmiddel med påført stof.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at henholdsvis adsorptionskolonnen eller hver adsorptionskolonne efter anvendelsen, når den ikke længere skal anvendes til adsorption af koffein, skylles med vand, og at skyllevandet indeholdende ekstrakt-10 rester derefter anvendes som en del af den vandige væske til ekstrahe-ring af en påfølgende portion af råkaffe. 15 20 25 30 35