Brevet FR2079261A1 — publié le 19711112

n 2079261 Le véritable café n'est pas bien supporté par toutes les personnes et à toute heure, ceci en raison de sa teneur en caféine. Depuis longtemps déjà, des procédés ont été mis au point 5 pour retirer au café la quasi-totalité de sa caféine. Celle-ci doit être extraite sur le café brut, ou "vert", car les grains torréfiés ne supportent pas aans perte d'arôme l'opération de la "décaféinisation". Le procédé aujourd'hui..le plus généralement utilisé pour la 10 décaféinisation comporte trois étapes : 1°) Gonflement - Les grains de café vert sont traités par la vapeur d'eau sous pression à haute température jusqu'à une teneur en eau d'environ 15 à 30 $>. Les grains gonflent alors fortement. 2°) Extraction - Les grains gonflés sont traités, sous agitation 15 mécanique continue, par un solvant organique de la caféine. On recommande entre autres solvants le benzène, l'ester acétique, 1'isopropanol, le chloroforme, le di- et le trichloréthylène. 3°) Elimination du solvant par la vapeur d'eau - Lorsque la caféine a été en grande partie extraite, les grains retiennent 20 encore des quantités importantes du solvant correspondant, qui doivent être éliminées en totalité. Cette opération est difficile, On traite les grains par la vapeur d'eau sous pression, on laisse détendre, et on répète plusieurs fois l'opération, jusqu'à ce que les grains ne retiennent plus que des traces du sol-25 vant. Les grains encore humides sont ensuite séchés, soit sous vide, soit par de l'air chaud à haute température. Il a maintenant été trouvé que la caféine peut être extraite quantitativement du café "vert" par traitement avec l'anhydride carbonique humide à l'état supracritique. On travaille de préfé-30 rence à une température de 40 à 80°C et sous une pression de 120 à 180 at. La séparation de mélanges au moyen de la phase supracritique d'un tiers composé est déjà décrite au brevet autrichien 255 371. Le fait qu'il soit possible, avec une relative facilité, d'extraire la caféine du café vert humide par une opération 35 d'absorption en phase gazeuse supracritique était inattendu, et cela pour la raison suivante : Le brevet n° 41 362 de la République Démocratique Allemande, et le brevet anglais correspondant n° 1 057 911 ont pour objet un procédé pour la séparation de mélanges de substances au moyen 40 de gaz à l'état supracritique. Dans les exemples 61 et 62 de ces 71 03774 2 2079261 brevets, il est indiqué que les substances se trouvant en solution dans l'eau ou à l'état d'émulsion aqueuse, ne sont que très difficilement entraînées par un gaz à l'état, supracritique. La caféine, dissoute dans l'eau, est au contraire entraînée avec une relative facilité par l'anhydride carbonique gazeux à l'état supracritique, .à-lors que la caféine sèche ne l'est pas. Les deux brevets précités prévoient que le gaz supracritique doit toujours être chimiquement inerte vis-à-vis des substances a, entraîner ou absorber. Les gaz non polaires ne se chargent pas en eau à l'état supracritique. Le gaz carbonique est un gaz non polaire, mais il se charge cependant d'eau à l'état supracritique. Ce phénomène peut être attritoué au fait qu§4'anhydride carbonique se charge à l.'étàt supracritique en étant donné qu'il n'est pas inerte vis-à-vis de l'eau, ce qui peut donc le faire considérer comme chargé en eau: dans la présente description, il sera alors dénommé "anhydride carbonique"(C02) humide à l'état supracritique. L'anhydride carbonique humide à l'état supracritique . n'a plus les propriétés d'un gaz non polaire, mais celles d'un gaz polaire. C'est à cela que doit être attribut sa capacité d'entraînement ou d'absorption de la caféine polaire. Des substances fortement polaires ne sont pas susceptibles d'être entraînées dans des gaz non polaires à l'état supracritique, alors qu'elles le sont aisément dans des gaz polaires à l'état supracritique, tels que par exemple l'ammoniac ou l'éther diméthylique à l'état supracritique. Ainsi, on ne peut pas non plus entraîner la caféine -ïh ses sels dans C02 pur supracritique , mais on peut le faire dans CO^ humide à l'état supracritiqueè Le nouveau procédé de décaféinisation sera décrit sur un exemple de mise en oeuvre, auquel se rapporte la figure annexée. Exemple - Dans le récipient sdus pression A se trouvent, d'une part le café vert B sur une plaque perforée U et, d'autre part, l'eau C dans le fond. Le récipient sous pression est chauffé vers 70° par une double enveloppe à circulation d'eau. Du COg est introduit en D dans le récipien^éous pression, sous une pression d'environ 160 at. et à une température d'environ 70°C. Le C02 passe d'abord en gouttes dans l'eau,- en se chargeant d'eau, et lèche ensuite le café en lui abandonnant d'abord une partie de son eau et en se chargeant lui-même en même temps de caféine. Ainsi chargé d£eau et de caféine, le C02 sort en E du, récipient A 71 03774 3 2079261 et, après avoir traversé l'échangeur de chaleur F, arrive par H dans le récipient sous pression G. La partie supérieure étroite du récipient G est garnie de charbon actif K, et chauffée vers 25° par une chemisai'eau. Dans l'échangeur de chaleur F, le courant de 5 CO^ chargé à l'état supracritique est refroidi de 70° jusque vers 25°, ce qui provoque la liquéfaction de CO2> Le COg à l'état supracritique se charge, vers 70°, d'eau en quantité plusieurs fois supérieure à celle qui résulterait de la tension de vapeur de l'eau, en tant que pression partielle, dans le 10 00^ gazeux à l'état supracritique. Au moment de la liquéfaction du C02 dans l'échangeur, il se sépare en même temps de l'eau à l'état liquide, car celle-ci est très peu soluble dans le C02 liquide à la température de 25°C. Dans le séparateur sous pression G passe donc un courant for-*15 mé, pour une faible part d'eau, et pour la majeure partie de C02 liquide avec la caféine dissoute. L'anhydride carbonique et l'eau traversent librement le charbon actif, alors que la caféine y est retenue quantitativement. L'anhydride carbonique C02 liquide et l'eau sortent en L du récipient sous pression G, passent par le ro-20 binet M, la pompe de circulation N, l'échangeur de chaleur F, et retournent au récipient A. Le robinet 0 est fermé pendant l'extraction de la caféine. Quand l'extraction de la caféine est terminée, on ferme le robinet M et on ouvre le robinet 0. Il ne sort alors du récipient 25 G sous pression par P, que le C02 liquide. En même temps, on vide par le robinet H l'eau se trouvant encore dans le récipient A. Du C02 sec à l'état supracritique entre alors dans le récipient A, où il se charge de l'eau que le café vert a absorbéo pendant l'extraction de la caféine. Cette eau se rassemble à la base du réci-30 pient sous pression G et peut être extraite par le robinet S. Lorsque le séchage est terminé, le C02 est évacué par le robinet T, et le café brut décaféiné, prêt à être torréfié, est vidé pneumatiquement par le flasque d'ouverture. Le récipient sous pression A fonctionne avantageusement à une 35 température de 40 à 80°C environ et sous une pression de 120 à 3?80 atmosphères. L'extraction de la caféine dure de 5 à 30 heures, et le séchage subséquent de 1/2 à 5 heures. L'opération s'effectue d'autant plus vite que la température est plus haute et la pression plus 40 élevée. 71 03774 4 2079261 Il n'est pas obligatoire de séparer la caféine du circuit fermé de C02 par adsorption sur charbon actif. On peut aussi la séparer par détente du C02 en circulation jusqu'à une pression inférieure à la pression critique de C02, selon un mode de sépa-5 ration , dont le principe est décrit dans les brevets mentionnés plus haut. Mais dans ce cas, le C02 doit être recomprimé par un compresseur. Dans l'exemple décrit de mise en oeuvre du procédé, on n'utilise au contraire que du C0p liquide et un peu d'eau,qui passent en circuit fermé par une pompe à piston ou à engrenages. 10 La décaféinisation du café brut par traitement par C02 li quide, à une température inférieure à la température critique de C02 et sous la pression correspondante, n'est pas avantageuse car on extrait alors des grains, non seulement la caféine, mais aussi des quantités notables d'autres constituants, indispensables à 15 la formation de l'arôme au moment de la torréfaction du café. Dans le procédé suivant l'invention, au contraire,on extrait des grains presque exclusivement la caféine. La teneur résiduelle en caféine peut ainsi être abaissée au-dessous de 0,01$. Le procédé suivant l'invention permet de transformer en une gO seule opération le café brut en café décaféiné prêt à être torréfié. 71 03774 2079261 REVENDICATIONS 1-Procédé d'extraction de la caféine du café vert, caractérisé en ce que l'on extrait la caféine du café par traitement à l'anhydride carbonique humide à l'état supracritique, de préférence en opérant à une température comprise entre 40° et 80°C, et sous une pression comprise entre 120 et 180 atmosphères. 2 - Café décaféiné obtenu par le procédé selon la revendication 1 .