專利名稱:去除茶葉中咖啡因的方法
本發(fā)明是關(guān)于借助于超臨界氣體，特別是二氧化碳去除茶葉所含咖啡因的一種方法。
已有多種從茶葉中去除咖啡因的方法。例如可用有機(jī)溶劑從茶葉中萃取咖啡因。這種方法的缺點(diǎn)在于其選擇性甚低，即在去除咖啡因的同時(shí)，茶葉中所含的一些重要香料亦被除去。此外，要完全清除所加之溶劑是很困難的，而且從技術(shù)上幾乎也是不可能達(dá)到的。
因此，人們一直試圖用超臨界氣體作為提取劑以代替有機(jī)溶劑。例如在第2127642號(hào)“聯(lián)邦德國(guó)書”中，描述了一種去除茶葉中咖啡因的二步工藝方法。在該方法中，先用干燥的超臨界二氧化碳除去茶葉中的芳香物質(zhì)，繼而用潮濕的超臨界二氧化碳提取咖啡因，將茶葉再次干燥后，把在第一個(gè)提取步驟中分離出的香料重新?lián)饺氩枞~中。
這種工藝的一個(gè)極大缺點(diǎn)在于其操作的二步法，這從技術(shù)上講是很麻煩的，而且需要高的投資和操作費(fèi)用。而且，通過減壓和降溫來分離咖啡因從經(jīng)濟(jì)角度來考慮也是有問題的，因?yàn)樵陔S后為了使二氧化碳再次達(dá)到超臨界范圍，必須耗費(fèi)大量能量。
因此，為了解決這個(gè)問題，據(jù)第2637197號(hào)“聯(lián)邦德國(guó)書”所述，已經(jīng)進(jìn)行了借助于各種離子交換劑從處于超臨界范圍的二氧化碳中除去咖啡因的嘗試。然而，采用這種方法亦無法避免分二步的提取過程。
利用第3415844號(hào)“聯(lián)邦德國(guó)書”所述的方法，首次使一步去除茶葉中的咖啡因變?yōu)榭赡?。一次去除效果是這樣達(dá)到的在260-350巴壓力及溫度最高不超過70℃的條件下，用潮濕二氧化碳對(duì)含水量按重量計(jì)為15-50%的茶葉進(jìn)行萃取，再在同樣的壓力范圍內(nèi)用活性炭從含有咖啡因的二氧化碳中除去咖啡因，然后回收萃取了的茶葉上方的不含咖啡因的二氧化碳，并將茶葉與二氧化碳相分離，再把茶葉干燥。
這種方法的唯一缺點(diǎn)是提取時(shí)間較長(zhǎng)，二氧化碳的用量較大。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是要改進(jìn)第3415844號(hào)“聯(lián)邦德國(guó)書”中所述的去咖啡因工藝，從而提供一種沒有其缺點(diǎn)的工藝方法。
因而，按照本發(fā)明，給出了這樣一種去除茶葉中咖啡因的工藝方法在一個(gè)壓力為255-350巴，溫度為50-80℃的高壓釜中，用潮濕的二氧化碳對(duì)含水量按重量計(jì)為15-50%的茶葉進(jìn)行萃取，隨后利用一種吸收劑從二氧化碳中分離咖啡因，再回收被萃取過的茶葉上方的不含咖啡因的二氧化碳，這里所用的吸收劑，特別是活性炭，是以按重量(相對(duì)于茶葉的干重)計(jì)為5-40%的量分散于待提取的材料中。
我們意外地發(fā)現(xiàn);利用本發(fā)明的工藝，對(duì)于一定的去除咖啡因程度而言，萃取時(shí)間可以大大縮短，或使投入的二氧化碳量顯著降低。
而且，就味道及芳香味而言，用這種方法生產(chǎn)的茶葉和在空間上分開進(jìn)行咖啡因提取和用一種吸收劑分離咖啡因而生產(chǎn)的茶葉在實(shí)際上毫無差別。
按照本發(fā)明，吸收劑以按重量(指茶葉干重)計(jì)為5-40%的量分散于待提取的物料中。
在使用按重量計(jì)少于5%的吸收劑的情況下，吸收劑對(duì)咖啡因的吸收是不充分的，結(jié)果是萃取后的茶葉中具有不希望的較高咖啡因終含量。使用按重量計(jì)大于40%的吸收劑則是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)椴捎冒粗亓坑?jì)超過40%的吸收劑并不能達(dá)到更高程度的吸收作用。另一方面，過量的吸收劑只起裝填物作用，從而在提取用的高壓釜中不必要地占據(jù)了空間。
最好使用活性炭作為吸收劑，但其他吸收劑，如離子交換劑、硅藻土、沸石、活性粘土(active clays)亦可使用。
通過多種不同技術(shù)途徑可以使吸收劑均勻分散于待萃取的物料中。
最簡(jiǎn)單的可行方法是在將茶裝進(jìn)高壓釜中之前將其與吸收劑均勻混合，可使用常用的技術(shù)設(shè)備來到這個(gè)目的。
此外，亦可分層填充高壓釜，即將茶和吸收劑交替地置于高壓釜內(nèi)。
在上述兩種作法的情況下，都證明，使二氧化碳流在其離開高壓釜前再通過一純吸收劑層是有利的，這是為了從氣流中除去任何可能存在的咖啡因。
顯然，在使用這種類型的方法時(shí)，提取之后，必須再將吸收劑從去咖啡因后的茶葉中分離出去。為此，可使用通常的分離方法，如旋風(fēng)分離、氣流篩選、篩分選和電過濾。為能經(jīng)由這些方法而獲得最佳分離效果，吸收劑的顆粒大小與所用茶葉的顆粒大小之間最好有明顯差別。通常吸收劑具有較大的粒徑。另一方面，隨著粒徑度的增大，比表面積就下降，這會(huì)給吸收作用帶來不好的影響。因此，較理想的平均顆粒度范圍是0.1-10毫米。
為了簡(jiǎn)化隨后的將茶葉與吸收劑相分離的過程，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，亦可用對(duì)二氧化碳流無阻礙作用，另一方面又能防止吸收劑漏到萃取區(qū)的材料來覆蓋住吸收劑。比如可將吸收劑填入借助于適宜大的篩眼或開口使二氧化碳流能通過的容器內(nèi)。這些容器既可以固定地裝在高壓釜內(nèi)并能用適當(dāng)裝置在提取之前將其填滿或在提取之后將其排空，又可以在高壓釜裝滿茶葉的情況下均勻地分布于填充物料中。
按照另一種具體作法，可用紡織材料來包裝吸收劑。可將吸收劑裝進(jìn)包、麻袋或管子中并均勻分布于待萃取的物料內(nèi)或分層置放于其中。
唯一重要的是織物孔眼要大到足以使二氧化碳?xì)怏w毫無阻礙地進(jìn)出，但又要小于吸收劑的粒徑，以防止其漏出。
另外一種作法是使用多孔性無機(jī)載體材料來包封吸收劑，如多孔粘土或多孔石墨，這些物質(zhì)被公認(rèn)為能使氣體與活性炭接觸但不能使茶葉與吸收劑如活性炭接觸。
本發(fā)明的工藝方法僅能以超臨界氣體軸向通過高壓釜的方式使用，也能以超臨界氣流徑向通過高壓釜的方式使用。唯一須遵守的一點(diǎn)是可以充填吸收劑的那些容器必須在裝填物料中被置于最佳位置。使用本發(fā)明工藝去除茶葉中所含咖啡因時(shí)，提取1-4小時(shí)就足夠了。
采用本發(fā)明的工藝時(shí)，二氧化碳用量可大幅度下降。從茶葉中每去除一克咖啡因最好使用0.1-3公斤二氧化碳。
利用本發(fā)明的提取工藝，能使去除咖啡因的方法變得經(jīng)濟(jì)得多。由于萃取時(shí)間較短(1-4小時(shí))，二氧化碳用量較小，產(chǎn)量可以大幅度提高。此外，由于咖啡因的去除及吸收可在同一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，所需的設(shè)備費(fèi)用很小，因此，這項(xiàng)工藝特別適合于大規(guī)模使用。
為了說明本發(fā)明，我們給出下列
具體實(shí)施方式 實(shí)施例1
將四公斤市售的咖啡因含量為2.9%的紅茶混合物與按重量計(jì)為10%的活性炭(粒徑1-3mm)相混合，加入按重量計(jì)為40%的水將其濕化。將該混合物裝入圓柱形的萃取高壓釜內(nèi)，隨后在260巴、63℃下用潮濕的超臨界二氧化碳萃取2小時(shí)(二氧化碳?xì)怏w流量為200公斤/小時(shí))，用氣流分篩將茶葉從二氧化碳中分離后，將茶葉干燥。茶葉中咖啡因含量為0.48%，相當(dāng)于83.5%的咖啡因已被除去。
實(shí)施例2
將8公斤同樣的茶葉混合物與按重量計(jì)為25%的同樣粒度的活性炭相混合，加入按重量計(jì)為40%的水使之濕化。提取過程和實(shí)施例1類似，但二氧化碳通過量為該例的一半，提取時(shí)間為1小時(shí)。分離混合物并將茶葉干燥后，可測(cè)得茶葉中咖啡因含量為0.21%(提取程度為92.8%)。增加活性炭的比例，去咖啡因時(shí)間減半，同時(shí)可以獲得更好的效果，二氧化碳的比消耗(按茶葉重量計(jì))被降到八分之一。
權(quán)利要求
1、去除茶葉中咖啡因的工藝方法，該方法是在一個(gè)高壓釜中，用255-350巴壓力及50-80℃溫度的潮濕二氧化碳對(duì)含水量按重量計(jì)為15-50%的茶葉進(jìn)行萃取，隨后借助于吸收劑從二氧化碳中分離出咖啡因，並回收被萃取過茶葉上方的不含咖啡因的二氧化碳，其中該吸收劑是以按茶葉重計(jì)為5-40%的量分布在待萃取的物料中的。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝方法，其中所使用的吸收劑是活性炭。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1或2的工藝方法，其中，吸收劑在裝入高壓釜前，與茶葉均勻地混合。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述工藝方法，其中高壓釜是用茶葉和吸收劑交替地分層裝填的。
5、根據(jù)任一前述權(quán)利要求
的工藝方法，其中，二氧化碳流在離開高壓釜前要通過一個(gè)純吸收劑層。
6、根據(jù)任一前述權(quán)利要求
的工藝方法，其中所使用的吸收劑的粒徑為0.1-10毫米。
7、根據(jù)任一前述權(quán)利要求
的工藝方法，其中，在萃取之后，吸收劑是通過旋風(fēng)分離、氣流篩選、篩分選或電過濾從茶葉中分離出來的。
8、根據(jù)任一前述權(quán)利要求
的工藝方法，其中吸收劑用透氣性材料包封。
9、根據(jù)權(quán)利要求
8的工藝方法，其中使用了填入紡織物做成的包、麻袋或管子中的吸收劑。
10、根據(jù)權(quán)利要求
8的工藝方法，其中吸收劑是被包在多孔性粘土或多孔性石墨中。
11、根據(jù)前述任一權(quán)利要求
的工藝方法，其中超臨界氣體以軸向或徑向通過高壓釜。
12、根據(jù)前述任一權(quán)利要求
的工藝方法，其中，萃取時(shí)間為1-4小時(shí)。
13、根據(jù)任一前述權(quán)利要求
的工藝方法，其中，從茶葉中每除去1克咖啡因使用0.1-3公斤二氧化碳。
14、根據(jù)權(quán)利要求
1所規(guī)定的，本質(zhì)上和說明書中所描述并舉例說明的一樣的去除茶葉中所含咖啡因的工藝方法。
15、根據(jù)權(quán)利要求
1-13中任一項(xiàng)所述的工藝方法所生產(chǎn)的去除了咖啡因的茶葉。
專利摘要
本發(fā)明提供一種去除茶葉中所含咖啡因的工藝；去除過程是在高壓釜中，用255—350巴和50—80℃的潮濕二氧化碳提取含水量按重量計(jì)為15—50％的茶葉中所含的咖啡因，隨后利用吸收劑將咖啡因從二氧化碳中分離，并回收已被萃取過的茶葉上方的不含咖啡因的二氧化碳，其中將按重量計(jì)占茶葉干重5—40％數(shù)量的吸收劑分散于待提取的物質(zhì)中。
文檔編號(hào)A23F5/22GK86103112SQ86103112
公開日1986年10月29日 申請(qǐng)日期1986年5月2日
發(fā)明者胡伯圖斯·克利馬, 厄溫·舒茨, 海茵茨·魯?shù)细瘛の譅柌祭锾?申請(qǐng)人:Skw特羅斯特貝格股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan