Способ извлечения кофеина из растительного сырья

Способ извлечения кофеина из растительного сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

о п-.ие6::-:А ::Э и е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<, 698516

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 261176 (21) 2423804/28-13 (23) Приоритет — (32) 08.12.75 (51) М. Кл.

A 23 F 1/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) США (31) 638. 357 (Ж УД1 66.061.

° 5 (088. 8) Опубликовано 15.11.79. Бюллетень pk 42

Дата опублиновання описания 151179 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Гари Вэйн Фот, Абраам Рудольф Мишкин и Ратиндра Нараян

Руашудури (Ж)А) Иностранная фирма Сосьете де Продюи Нестле С. A. (Швейцария) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОФЕИНА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО

СЬ)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 достигаемому результату является способ извлечения кофеина иэ чая и кофе, заключающийся в экстрагировании кофеина жирсм, отделении декофеиниэированного сырья от жира, регенерации последнего и повторном его использовании (1) .

Однако использование регенерированного жира не позволяет сохранить ароматические свойства растительного 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

150-2 50 С, давлении 1 5-0, 1 мм рт . ст . в течение 0,3-20 мин.

При этом в процессе регенерации над пленкой жира пропускают газообразный носитель, преимущественно пар ®

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 кофеина °

Таким образом, жировой экстрагент можно непрерывно испольэовать для извлечения кофеина иэ растительного сырья .

Важным фактором эффективного и экономичного извлечения кофеина является использование рецирк уляции жира. Для повторного применения испол ьз ова нный 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 путем б 98 >16 носителя требуются и том случае, если регенерацию осуществляют при атмосферном или близком к атмосферному давлению. Однако в вакууме для достижения того же эффекта требуются меньшие количества газа. Оптимальное количество газа зависит также от свободного пространства или объе1 ма, которое окружает жир и может быть заполнено газами, испаряющимся из жира.

Во время указанного процесса жиры подвергаются некоторому разложению, степень котoporo определяется главным образом условиями и продолжительностью регенератинногQ выпаривания.

В частности, триглицериды жирных кислот, из которых в основном состоят жиры, подвергаются гидролизу с выделением свободных жирных кислот. В жире может образоваться целый ряд продуктов окисления. Эти продукты, н частности альдегиды, могут создавать неприятные запахи -и прогорклость, обычные для жиров . Высокое содержание таких свободных жирных кислот и других продуктон распада в жирах нежелательно. Однако эти вредные примеси тоже удаляются н процессе испарения кофеина. Условия, созданные для удаления кофеина из жира, позволяют настолько полно очистить жир, что его можно длительно испольэовать в качестве растворителя кофеина, желательно только изредка добавлять свежый жир для замены небольшого количества его, которое теряется но время осуществления процесса.

Пример 1. Из сырых кофейных зерен кофеин извлекают с помощью кофейного масла .в зоне, состоящей из четырех камерной системы экстрагирования с обратным током. Каждая камера (или ячейка) содержит 6,8 кг зерен сухого веса, содержание влаги в зернах около 45 вес.Ъ . В процессе извлечения кофеина через камеры пропускают кофейное масло, нагретое до 105 С.

Общее весовое отношение масла к зернам составляет 1: 1, экстрагирова-ние осуществляют в течение 8 ч (2 ч на каждый цикл) .

После каждого прохождения рециркулирующего масла через зону выделения кофеина масло предварительно пропускают через зону однократной перегонки для удаления воды, нагреватель, в котором температуру его повышают до 1804 С, зону регенерации и затем охладитель, н котором его температуру понижают до 105 С, сразу после прохождения охладителя и перед возйращением в обратный ток зоны экстрагирования в масло внодят

1 нес.% воды. Зона регенерации состоит из заключенной в кожух насадочной колонны высотой 2 м и диаметром выпаривания, после чего жир можно возвращать н первую зону.

Процесс извлечения кофеина из растительного материала жиром осуществляют известным способом (1) .

Извлечение кофеина из жира осуще ствляют в зоне регенерации после каждого цикла контактирования жира с растительным материалом. Однако регенерацйю можно осуществлять периодически.

Регенерацию насыщенного кофеина жира можно проводить в различных условиях ° Важными моментами для осуществления этого процесса являются температура, давление, толщина пленки жира и время ведения процесса.

Согласно изобретению жир, насыщенный кофеинном, регенерируют испарением кофеина из пленки толщиной менее 20 мм (наиболее предпочтительно менее 3 мм), при температуре 150250 С, давлении 15-0,1 мм рт.ст. в течение О, 3-20 мин (предпочтительно

0,5-5 мин) .

Регенерация при очень низких температурах может сопровождаться сни- 25 жением эффективности процесса, повышение температуры испарения влияет на качество >кира, который разлагается под влиянием высоких температур ° 30

Так как температура регенерации обычно выше, чем температура, при которой происходит дек офеиниз ация растительного сырья (обычно это 0-150 С, причем для водных экстрактов расти- 35 тельных материалов 0-50 С, а для твердых — до 150 С), часто бывает необходимо нагреть жир, содержащий кофеин, перед его поступлением в зону регенерации и охлаждать после 10 выхода из нее. Эти стадии осуществляют с помсщью таких известных средств, как обычные непрямые теплообменники.

Тонкая пленка кофеинсодержащего жира обеспечивает значительное увеличение скорости удаления кофеина.Более того, это увеличение скорости позволяет сократить время, в течение которого жир подвергается действию высокой температуры, в результате экономится жир.

Существует несколько способов получения тонких пленок., наиболее. предпочтительными являются насадочные колонны, представляющие собой компактные устройства, пригодные для формирования больших площадей таких тонких пленок и, кроме того, особенно удобные,для создания и подцержания температур и давлений, 6О необходимых для испарения.

Эффективность регенерации повышают эа счет того что пропускают над кофеинсодержащим жиром или через него гаэноситель Большие количества газа- 5

698516

30

190

17

190

77

190

205

В6

205

100

205

Формула изобретения

15 см. Ее внутренний объем составляет около О, 033 м5, 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 rp naра на 1 кг масла.

Вводимый пар и пары, выделяемые из масла, проходят через выходной клапан, расположенный в верхней части колонны, и конденсируются в камереколлекторе с температурой 30 С. о

Толщина пленки и время пребывания масла в насадочной колонне составляют О, 2 мм и 1, 58 мин .

Эффективность регенерации кофеинсодержащего 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 кислот °

Пример 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 пленки °

1. 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 шийся 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 подо

Р держивают около 55 С для конденсации паров кофеина, выделенных из масла. Для создания давления ниже атмосферного используют механический насос с конденсирующими устройствами, 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 С 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.

Пример 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, ре50 генерацию осуществляют путем выпаривания жира в пленке, толщина которой не превышает 20 мм, пт и температуре 150-250 С, давлении 15-0,1 мм рт.ст. в течение 0,3-20 мин.

55 2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в процессе регенерации над пленкой жира пропускают газообразный носитель, преимущественно пар.

60 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент СССР М 576897, кл. A 23 F 1/10, 1975 (прототип) .