專利名稱:脫咖啡因茶葉的生產工藝的制作方法
已知各種茶葉脫咖啡因的方法，以咖啡脫咖啡因而論，可用生咖啡豆作原料。在茶葉脫咖啡因時，必須由發酵產品開始，這種作法對保留香味是很關鍵的，而就提取咖啡因而論，這通常不利的。
已知脫咖啡因的各種工藝，都使用有機溶劑，可是所有的溶劑都有缺點，即大部分的香味也被脫去，而且很難將溶劑從茶葉中完全除去。
聯邦德國專利權說明書2127642號說明了一種茶葉脫咖啡因的工藝，其工藝的第一步是用干燥的超臨界二氧化碳，從干茶葉中除去香料，隨后第二步是用飽和的超臨界二氧化碳選擇萃取咖啡因，以后再烘干茶葉，并對第一步萃取工序中分離出來的香料進行浸漬。用此法萃取應在40至60℃進行，為避免香料受損失，僅在香料抽提出后才用高溫。咖啡因的萃取在200至250巴氣壓下進行。然后將溫度和壓力降到臨界區以下，由二氧化碳中分離咖啡因。
這種工藝最大的缺點是香料必須先在盡可能溫和的的條件下萃取，而后才能在較為苛刻的分離條件下將咖啡因萃取出來。這種工藝其它的缺點是需要兩道操作工序。最后用減壓和降溫來分離咖啡因同樣是很費力的，因為以后必須消耗大量的能量，才能使二氧化碳再度進入臨界范圍。
據聯邦德國書2637197號，曾試圖克服后者的缺點而要用離子交換劑，從超臨界范圍的二氧化碳中分離咖啡因，可是已知的茶葉萃取的兩道工序仍保留末變，使用的條件是40℃和200巴。
本發明的一個目的，是提供實際上更簡化的一步工序生產脫咖啡因的茶葉，此法只是有選擇地萃取咖啡因，而不同時萃取茶葉中的香料。用二氧化碳為萃取劑時，也不需要溫度和壓力在超臨界和次臨界之間變化。
因此根據本發明提出一種工藝，用二氧化碳萃取法生產脫咖啡因的茶葉，其壓力和溫度是臨界的，用水將茶葉調配成含水量占重量的15%至50%，用飽和的二氧化碳在壓力260至350巴、溫度50℃至70℃條件下一次萃取，最佳溫度是在60℃至70℃。在規定的壓力范圍內，用活性碳將咖啡因從含咖啡因的二氧化碳中分離，由此得到的不含咖啡因的二氧化碳再循環使用于脫去咖啡因的茶葉中，茶葉取出后烘干。
本發明是基于這種令人驚奇的發現即在上述指定壓力和溫度下在維茶葉溫度不變的情況下，有選擇地僅萃取咖啡因實際上是可能的。這樣香料的分離萃取和脫咖啡因茶的再浸漬都可以省去。盡管用了高溫，令人驚奇的是具有敏感性的香料實際上并末產生任何實質上的變化，茶葉實質上仍保留著其原有味道和香味。所以在這種選擇萃取法的基礎上，也能夠不用離子交換劑而用價格便宜的活性碳，從二氧化碳中將萃取的咖啡因抽提出來，盡管聯邦德國書2637197號勸告人們不要用活性碳，因為它的選擇性不高。
至于根據本發明的工藝，通常用于茶葉，事先加水調配到規定的含濕量15%至50%(以重量計)。含濕量的調配能很簡便地完成，只要將規定數量的水加入放在適當攬拌機中的茶葉進行攬拌，使溫度分布均勻。茶葉含水量調到重量的25%至40%為佳，以含水重量占28%至35%效果最佳。
如上所述，二氧化碳是在超臨界條件和飽和狀態下使用的。如上述，壓力必須在260巴至350巴之間，以260巴至300巴為佳，最佳為270巴至290巴。規定溫度范圍50℃至70℃為臨界溫度。如低于50℃的下限，咖啡因萃取總量將急劇下降，用這種工藝操做很不經濟，而且需要的萃取周期長。在超過上限70℃情況下，香味會起不良變化。
二氧化碳的用量由茶葉中萃取咖啡因的總量而定。因為在規定的壓力和溫度條件下，大約每公斤二氧化碳可提取0.2克咖啡因。從茶葉中萃取每克咖啡因，以使用約2～20公斤二氧化碳為佳，最佳用量是約3～10公斤。
萃取通常進行大約2～10小時，以后保持規定范圍內的壓力和溫度，將飽含咖啡因的二氧化碳，輸入與活性碳解觸，以用活性碳填料形式為佳，因此咖啡因吸通入活性碳中。二氧化碳脫去咖啡因后在萃取壓力下，再循環用于萃取過的茶葉上，然后向那兒再通入因萃取而帶出來的差不多同等數量的濕氣。本工藝最好使用幾個萃取高壓釜進行，并聯或串聯均可，并能從工藝循環中單個分離使用。再循環終止后，制出的濕茶葉中咖啡因含量大大降低，其香料含量實際上沒有變化，這種茶葉最好在60℃至80℃溫度下烘干，以后就可以直接飲用。
至于咖啡因吸附在活性碳方面，最好保持溫度50℃至70℃。二氧化碳對萃取過的茶葉再循環使用同時將其加濕，以在50℃至70℃范圍進行為佳，而以60℃至70℃之間最佳。
含有咖啡因的活性碳可用溶劑萃取，用鹽形成法將香料從咖啡因中分離，將香料再加進萃取過的茶葉中去。
茶葉的萃取可在常規的高壓釜中進行，釜中填滿茶葉，二氧化碳沿縱向流過茶葉。這種萃取高壓釜以圓筒形為好，標準的長徑比約為3∶1至8∶1。這種萃取高壓釜構造簡單，通過可揭開的蓋子待萃取物很容易被裝填。
我們發現這樣構造的萃取高壓釜，常常發生不良的填加物料結塊現象，產生這種現象的原因是茶葉和其它天然物質的粒子形狀有高度的附著力。此外工藝參數如溫度、二氧化碳氣體體積流量、壓縮比和液流體積流量變化，都有可能使物料產生結塊。
在疏松的填加物料開始結塊時，流過填加物料的壓力損失加大，因而導致進一步結塊，結果是形成氣道，這就造成了在高壓釜的橫截面上以及高度方面上的萃取的不均勻性，從而大大地延長了必要的萃取周期。
根據本發明所推薦的具體裝置，這些缺點可以克服，其方法是將待萃取物即茶葉按照空心園筒方式排布，萃取以同心軸方式進行，由園筒表面引入不飽和的二氧化碳，在圓筒另一表面聚集的，飽和的二氧化碳再由那兒通過活性碳二氧化碳，主圓筒的外面引入最為有利，由于空心圓筒的形狀適當，這就有可能將活性碳放置在空心園筒的內腔，那兒的流動條件特別有利。
根據推薦的輻射流動方法，由空心園筒這一表面到另一表面輻射流動橫截面連續變化，流通必然朝這個方向進行。這里特別推薦的由外部向內部輻射流動的具體裝置與一般的軸向輻射流動的園筒形高壓釜相比其填加物料表面所受到的氣體沖擊要大15到20倍，而最后內腔的表面受到氣體沖擊要大5倍，這取決于內腔的直徑的大小。在相鄰粒子之間空管氣速和孔道氣速都相對地低，由于在高壓釜中平均駐留時間不變，每個單獨粒子的接觸周期大為增加。
在這個具體裝置中填加物受到的機械應力也大大減少，已知壓力損失與空管速度成平方并與液體的流經途徑直接成正比。由于輻射流動萃取法的二氧化碳的流經途徑僅大約是高壓釜軸向輻射流動的二氧化碳流經途徑的十分之一，因此填加物料受到的壓力也可以避免。
輻射流動式萃取法特別的優越性表現在，由園筒的外罩引入萃取流體，另一個優點是在空心園筒的空心內腔中可以放置活性碳，這樣萃取高壓釜和分離高壓釜之間管道內的壓力損失得以避免，最有利的操作方式就成為可能。
根據本發明為進行輻射式萃取工藝用的具體裝置如圖所示，例如附圖2，包括園筒高壓釜1，萃取劑入口2，蓋子3以及裝置于高壓釜中的萃取劑提取器4，園筒式萃取物容器5，附篩孔罩6、以及安放在園筒軸線上的篩孔萃取劑收集筒7，與萃取劑提取器對接。篩孔萃取劑收集筒7可以呈管形。當萃取流體需要收集，直接由萃取高壓釜經過萃取劑提取器4流向另一個填有活性碳的分離高壓釜時，采用這種形式的收集筒特別有利。然而根據本發明的裝置的特殊表現，萃取劑收集筒7裝填有活性碳，另外裝一個分離高壓釜就成為不必要。萃取物容器5可以有一個環形蓋8，穿過它伸出萃取劑收集筒7。
按照本發明的裝置，待萃取的填料上的流量均勻。
待萃取物的容器5可以固定在高壓釜中，也可以由那兒拆卸，根據這一結構，只有該容器5拆下后才能向園筒形高壓釜進料。萃取劑收集筒7最合理的結構是，填加物填料時，它能從本裝置拆卸下來，這樣就筒化了填加物料出料過程，再更新填加物料前，再把管子插進去。然而這個收集筒也可以固定安裝。
本發明的工藝具體裝置和器件，對待萃取物使用輻射流動法，原則上可用于任何種類的填加物料，它們能夠承受用象二氧化碳這樣的萃取劑進行高壓萃取。
下面舉的例子目的是為了對本發明進行說明，可以參閱附圖，其中
圖1是根據本發明的一種裝置的示意圖，在例子中有詳細的說明，
圖2是根據本發明輻射流動萃取釜的示意圖。
例子
10公斤錫蘭混合型茶葉含有占重量5.9%的水分和占重量3.3%的咖啡因，在攬拌器中用水浸濕，隨后放進萃取高壓釜(E)中。吸附器(A)中加入7公斤活性碳。借助泵P1將二氧化碳由液化貯罐(V)泵出，使萃取高壓釜和吸附器處于200巴壓力下，之后，將流程中的泵P1關掉。開動泵P2以后，二氧化碳經過萃取高壓釜和吸附器進行循環，萃取高壓釜中溫度被熱交換器W1加熱到63℃，萃取取高壓釜內壓力的290巴。吸附器在壓力280巴和溫度61℃運行，2.5小時后，萃取中止，排出萃取高壓釜中的二氧化碳，直到與二氧化碳液化貯罐中的壓力平衡，以后排放進入大氣。由萃取高壓釜中取出茶葉在烘干器中70℃下烘干。所獲得的萃取后的茶葉殘留有占重量4.5%的水份以及占重量0.08%的咖啡因含量。
權利要求
1、用二氧化碳萃取法生產脫咖啡因茶葉的工藝，在壓力和溫度方面是超臨界的，并有水份存在，用水調配茶葉，其含水量占重量的15%～50%，首先在50℃～70℃下，用飽和的二氧化碳，在壓力260巴～350巴情況下萃取，然后用活性碳在同樣壓力范圍內從含咖啡因的二氧化碳中提取咖啡因，之后，除去咖啡因的二氧化碳再循環使用于已萃取過的茶葉，將茶葉從二氧化碳中分離并烘干。
2、根據權項1所述的工藝，其中在萃取前將茶葉調配成含水量占重量的20%～40%。
3、根據權項2所述的工藝，其中在萃取前將茶葉調配成含水量占重量的28%～35%。
4、根據權項1所述的工藝，其中二氧化碳壓力保持在260巴～300巴。
5、根據權項4所述的工藝，其中二氧化碳保持壓力在270巴～290巴。
6、根據權項1所述的工藝，其中萃取在溫度60℃～70℃之間進行。
7、根據權項1所述的工藝，其中由茶葉中提取咖啡因，每克咖啡因使用2～20公斤的二氧化碳。
8、根據權項7所述的工藝，其中由茶葉中萃取每克咖啡因使用了3～10公斤二氧化碳。
9、根據權項1所述的工藝，其中含咖啡因的活性碳用溶劑萃取，用形成法將咖啡因由香料中分離出來，然后香料再加進萃取過的茶葉中。
10、根據上述任何權項所述的工藝，其中將茶葉放入空心圓筒中，以同心軸方式進行萃取，由圓筒的一個表面引入的不飽和二氧化碳，在對面的圓筒表面上收集飽和二氧化碳，通入活性碳中。
11、根據權項10所述的工藝，其中二氧化碳由圓筒的外表面引入并在圓筒上空腔中聚集。
12、根據權項11所述的工藝，其中活性碳置在空心圓筒的內腔中。
13、根據權項1至12所述的脫咖啡因茶的生產工藝，實質上按照前述方法的及所舉的例子，并參照附圖來生產脫咖啡因的茶葉。
14、根據權項1至13所述的任何一項的工藝所生產的脫咖啡因茶葉。
15、完成權項1所述工藝的裝置，包括圓筒形高壓釜帶萃取劑入口，蓋子和放在高壓釜中萃取劑提取器、帶篩孔罩圓筒型萃取物容器，還有安裝在圓筒中軸上的篩孔萃取劑收集筒，這個收集筒與萃取劑提取器對接。
16、根據權項15所述的裝置，其中篩孔萃取劑收集筒做成管型。
17、根據權項16所述的裝置，其中萃取劑收集筒中填裝有活性碳。
18、根據權項15至17所述的裝置，其中萃取物容器有環型蓋，萃取劑收集筒由其中伸出。
19、根據權項15所述的裝置，實質上前面描述過和列舉過例子，而且參考了附圖。
專利摘要
本發明提供一種用二氧化碳萃取法生產脫咖啡因茶葉的工藝，在壓力和溫度方面是超臨界狀態，有水分存在，茶葉被調配成含水分占重量的15％至50％，首先在50℃至70℃下用飽和二氧化碳在壓力260巴至350巴之間進行萃取，然后在相同的壓力范圍內用活性碳將咖啡因從含咖啡因的二氧化碳中提取出來，然后將不含咖啡因的二氧化碳在已萃取過的茶葉上再循環使用，將茶葉由二氧化碳中分離并烘干。 本發明還提供了一種進行這項工藝的裝置。
文檔編號A23F3/36GK85102970SQ85102970
公開日1986年10月15日 申請日期1985年4月20日
發明者埃溫·斯克茨, 海因策·呂迪格爾·福爾布雷希特, 胡貝圖斯·克利馬 申請人:Skm喬斯特博格股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan