Способ извлечения кофеина из растительного сырья

(51) М. Кл. А 23 Р 1/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Иностранцы Гари Вэйн Фот, Абраам Рудольф Мишкин и Ратиндра Нараян РуашудуриИностранная фирмаСосьете де Продюи Нестле С. А. (Швейцария)(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОФЕИНА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГОСЬ)РЬ Я Изобретение относится к технике извлечения кофеина из растительного сырья, в частности иэ чая и кофе.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является способ извлечения кофеина иэ чая и кофе, заключающийся в экстрагировании кофеина жирсм, отделении декофеиниэированного сырья от жира, регенерации пос О леднего и повторном его использовании (1 ,Однако использование регенерированного жира не позволяет сохранить ароматические свойства растительного 1 н материала, в частности кофейных и чайных напитков.Целью изобретения является сохранение ароматических свойств декофенизированного сырья прй использовании регенерированного жира.Для достижения этой цели регенерацию осуществляют путем выпаривания жира в пленке, толщина которой не . превышает 20 мм, при температуре 150-250 С, давлении 15-0,1 мм рт.ст. в течение 0,3-20 мин.При этом в процессе регенерации над пленкой жира пропускают газообразный носитель, преимущественно пар Е В соответствии с изобретением нерастворимый в воде жир используют для экстрагирования кофеина иэ растительного сырья, После экстракции насыщенный кофеином жир регенерируют для дальнейшего использования путем выпаривания кофеинаТаким образом, жировой экстрагент можно непрерывно испольэовать для извлечения кофеина иэ растительного сырья.Важным фактором эффективного и экономичного извлечения кофеина является использование рециркуляции жира, Цля повторного применения использованный жир должен быть подвергнут обработке для снижения содержания в нем кофеина, иначе его способность к экстракции кофеина из растительного сырья снизится. Способность к поВторному использованию достигается обеспечением двух различных эон обработки жира В первой зоне жир экстрагирует кофеин из растительного материала, с которым он находится в контакте. От,деленный от декофеинизированного материала жир, насыщенный кофеинси, поступает в зону регенерации путемвыпаривания, после чего жир можновозвращать в первую зону,Процесс извлечения кофеина израстительного материала жиром осуществляют известным способом 11) .Извлечение кофеина из жира осуществляют в зоне регенерации послекаждого цикла контактирования жирас растительным материалом . Однакорегенерацйю можно осуществлять периодически.Регенерацию насыщенного кофеинажира можно проводить в различных условиях. Важными моментами для осуществления этого процесса являютсятемпература, давление, толщина пленки жира и время ведения процесса .15Согласно изобретению жир, насыщенный кофеинном, регенерируют испарением кофеина из пленки толщинойменее 20 мм (наиболее предпочтитель -но менее 3 мм, при температуре 150250 ф С, давлении 15-0,1 мм рт.ст . втечение О, 3-20 мин (предпочтительно0,5-5 мин) .Регенерация при очень низких температурах может сопровождаться снижением эффективности процесса, повышение температуры испарения влияет на качество кира, который разлагается под влиянием высоких температур30Так как температура регенерацииобычно выше,чем температура,при которой происходит декофеинизация растительного сырья (обычно это 0-150 фС,причем для водных экстрактов растительных материалов 0-50 С, а длятвердых - до 150 С), часто бываетнеобходимо нагреть жир, содержащийкофеин, перед его поступлением взону регенерации и охлаждать после щвыхода из нее, Эти стадии осуществляют с помсщью таких известных средств, как обычные непрямые теплообменники.Тонкая пленка кофеинсодержащегожира обеспечивает значительное увеличение скорости удаления кофеина.Более того, это увеличение скоростипозволяет сократить время, в течениекоторого жир подвергается действиювысокой температуры, в результатеэкономится жир.Существует несколько способовполучения тонких пленок Заиболее.предпочтительными являются насадочные колонны, представляющие собойкомпактные устройства, пригодныедля формирования больших площадейтаких тонких плевок и, кроме того,особенно удобные,для создания иподцержания температур и давлений, 60необходимых для испарения.ЭФфективность регенерации повышают эа счет того что пропускают над кофеинсодержащим жиром или через негогаэноситель Большие количества газа- )5 носителя требуются в том случае,если регенерацию осуществляют приатмосферном или близком к атмосферному давлению, Однако в вакууме длядостижения того же эффекта требуются меньшие количества газа, Оптимальное количество газа зависит такжеот свободного пространства или объема, которое окружает жир и можетбыть заполнено газами, испаряющимсяиз жира,Во время указанного процесса жирыподвергаются некоторому разложению,степень которого определяется глав -ным образом условиями и продолжительностью регенеративного выпаривания.В частности, триглицериды жирных кислот, из которых в основном состоятжиры, подвергаются гидролизу с выделением свободных жирных кислот. Вжире может образоваться целый рядпродуктов окисления, Эти продукты,в частности альдегиды, могут создавать неприятные запахи -и прогорклость,обычные для жиров . Высокое содержание таких свободных жирных кислоти других продуктов распада в жирахнежелательно. Однако эти вредныепримеси тоже удаляются в процессеиспарения кофеина. Условия, созданные для удаления кофеина из жира,позволяют настолько полно очиститьжир, что его можно длительно испольэовать в качестве растворителя кофеина, желательно только изредка добавлять свежый жир для замены небольшого количества его, которое теряется во время осуществления процесса.П р и м е р 1, Из сырых кофейныхзерен кофеин извлекают с помощьюкофейного масла в зоне, состоящейиз четырех камерной системы экстрагирования с обратным током, Каждая камера (или ячейка) содержит 6,8 кгзерен сухого веса, содержание влагив зернах около 45 вес .Ъ . В процессеизвлечения кофеина через камеры пропускают коФейное масло, нагретоедо 105 С.Общее весовое отношение масла кзернам составляет 1:1, экстрагирова ние осуществляют в течение 8 ч (2 чна каждый цикл),После каждого прохождения рециркулирующего масла через зону выделения кофеина масло предварительнопропускают через зону однократнойперегонки для удаления воды, нагреватель, в котором температуру егоповышают до 180 ф С, зону регенерациии затем охладитель, в котором еготемпературу понижают до 105 С, сразу после прохождения охладителя иперед возвращением в обратный токзоны экстрагирования в масло вводят1 вес,% воды. Зона регенерации состоит из заключенной в кожух насадочной колонны высотой 2 м и диаметром698516 10 15 30 190 60 17 190 60 40 190 86 205 86 205 30 100 205 60 Формула изобретения 15 см. Ее внутренний объем составляет около 0,033 м 5, из которых 93 свободное пространство, а остальное пространство занимает кольцевой насадочный материал .Температура кожуха насадочной колонны составляет 210 С, а давление 2,2 мм рт .ст. По мере подачи масла в верхнюю часть колонны в нижнюю ее часть подают пар в расчете 18 гр пара на 1 кг масла.Вводимый пар и пары, выделяемые из масла, проходят через выходной клапан, расположенный в верхней части колонны, и конденсируются в камере- коллекторе с температурой 30 С.оТолщина пленки и время пребывания масла в насадочной колонне составляют 0,2 мм и 1,58 мин.Эффективность регенерации кофеин- содержащего масла составляет 95, а общая эффективность удаления кофеина из сырых зерен 97.Анализ паров, сконденсированных в камере-сборнике, показал, что они состоят, главным образом, из кофеина, воды и смеси жирных кислотП р и м е р 2. Кофеинсодержащее кофейное масло, поступившее из системы экстрагирования примера 1, подвергают воздействию условий сублимации в испарителе для осушенной пленки. Испаритель состоит из стеклянной испарительной трубки диаметром 5 см, площадь осушаемой поверхности около 320 см . Внутри трубки вращаются чеРезультаты показывают значительное повышение эффектиности испарения кофеина с уменьшением толщины пленки1, Способ извлечения кофеина из растительного сырья путем экстрагирования кофеина жиром, отделения декофеинизированного сырья, от жира, регенерации последнего и повторного его использования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сохранения ароматических свойств декотыре тефлоновых лопасти, поддерживая толщину масляной пленки в пределах до 2 мм.Испарительную колонну и питающую колбу обогревают электричеством для поддержания постоянной температуры масла. Температуру конденсатора, установленного внутри трубки подоР держивают около 55 С для конденсации паров кофеина, выделенных из масла. Для создания давления ниже атмосферного используют механический насос с конденсирующими устройствами е Осуществляют ряд циклов регенерации с использованием испарителя для осушенной пленки при скорости подачи масла 3,2 мл/мин. Результаты одного прохода масла через колонну показали, что регенерация при атмосфер" ном давлении требует температуры окола 260 фС для достижения эффективности регенерации 75, Так как давление в колонне снижалось до 1 мм, 500 мкм рт.ст, и 100 мкм рт.ст., температуры, обеспечивающие указанную эффективность, снижались соответственно до 190, 150 и 90 С.П р и м е р 3. Кукурузное масло, содержащее кофеин, извлеченный из водного экстракта-жаренного кофе, используют для определения влияния толщины пленки на эффективность регенерации. Результаты опытов приведены в таблице. феинизированного сырья при использовании регенерированного жира, ре 50 генерацию осуществляют путем выпаривания жира в пленке, толщина которой не превышает 20 мм, пти температуре 150-250 фС, давлении 15-0,1 ммрт.ст. в течение 0,3-20 мин.55 2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в процессе регенерации над пленкой жира пропускаютгазообразный носитель, преимущественно пар.60 Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизеПатент СССР 9 576897,кл. А 23 Г 1/10, 1975 (прототип) .