Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Wissenschaft und Forschung: Ausgabe 10/2014, 06.10.2014

Tee auf natürliche Weise entkoffeinieren

Zur Herstellung von qualitativ hochwertigem entkoffeiniertem Tee waren bisher organische Lösungsmittel nötig. Doch der Wunsch vieler Verbraucher nach natürlich hergestellten Lebensmitteln und Getränken war der Grund für die erfolgreiche Entwicklung eines innovativen Verfahrens durch die Fachstelle Inhaltsstoffe des ILGI.

Fachhochschulen sind als wissenschaftliche Institutionen für viele Aufgaben zuständig. Sie bilden nicht nur Fach- und Führungskräfte aus, sondern sind auch wichtige Partner für die Industrie. So auch das Institut für Lebensmittel- und Getränkeinnovation, ILGI, der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, ZHAW, in Wädenswil. Im Rahmen eines dreijährigen, durch die KTI geförderten Forschungsprojekts konnte das Team um Norbert Fischer ein alternatives Entkoffeinierungsverfahren entwickeln. Dieses darf der Hersteller wegen der Verwendung von Wasser und geeigneter physika­lischer Verfahrensschritte als natürlich bezeichnen.

Am Anfang stand die Chemie.

Das mittelständische Unternehmen Infré aus Semsales ist seit Jahrzehnten mit seinem entkoffeinierten Tee erfolgreich auf internationalen Märkten vertreten. Für die Entkoffeinierung verwendet es das zugelassene Lösungsmittel Dichlormethan. Doch die zunehmende Sensibilisierung der Verbraucher hinsichtlich organischer Lösungsmittel führte zu den Bestrebungen der Teespezialisten, eine Alternative zu finden, die sie als natürlich bezeichnen können. Erste Versuche am Zentrum für Inhaltsstoff- und Getränkeforschung, die ein Innovationsscheck der SATW förderte, legten die Basis für den erfolgreichen Antrag eines KTI-Projekts. Im Rahmen weiterer Versuche zeigte sich, dass ein rein wässriges Entkoffeinierungsverfahren in Kombination mit speziellen Adsorbenzien zur Abtrennung des Koffeins geeignet sein könnte, die von Infré geforderte sensorische Qualität zu erreichen.

Wasser als natürliches Lösungsmittel.

Was zunächst paradox erscheinen mag, hat sich jedoch als praktikable Lösung erwiesen. «Um Tee zuzubereiten, werden die Blätter mit heis­sem Wasser übergossen und nach der gewünschten Ziehdauer aus dem Wasser genommen. Zurück bleiben Blätter, die viele Geschmacks- und Aromastoffe an das Wasser abgegeben haben. Es scheint somit widersinnig zu sein, Tee mit Wasser zu entkoffeinieren und Gefahr zu laufen, nicht nur das Koffein zu entfernen, sondern auch das gewünschte Aroma zu verlieren. Das Kernelement der Überlegung war somit die Rückführung des entkoffeinierten, wässrigen Teeextrakts», erklärt der Fachstellen- und Projektleiter Norbert Fischer. Bei einem Koffeingehalt von 4 Prozent ist es naheliegend, dass eine einmalige Extraktion das Koffein nicht auf die geforderte Menge von 0,1 bis maximal 0,4 Prozent senken kann. Im Labor entwickelten die Wissenschaftler ein Verfahren, bei dem sie durch eine mehrstufige Extraktion jedes Mal dem wässrigen Teeextrakt das Koffein entziehen und den Teeaufguss wieder zurückführen. «Wir nutzen somit den Teeaufguss als Extraktionslösung, der wir beim Adsorptionsprozess das Koffein entziehen, ohne Geschmacks- und Aromastoffe zu verlieren. Diese führen wir jedes Mal dem Tee wieder zu und können mit dieser Methode den Koffeingehalt auf die vorgegebene Menge reduzieren», so der ZHAW-Forscher.

Simulation im Labor.

Während des Projekts konnten die Forscher mit einem umfassenden Untersuchungsprogramm wichtige Prozessparameter wie Temperaturen, Verweilzeit, Beladung und Extraktionssequenz ermitteln. Erst durch die Kombination der richtigen Extraktionsparameter mit dem besten Adsorbens liess sich ein Prozessablauf im Labor simulieren, der die Chance auf eine industrielle Realisierung bietet. Das Ergebnis war nicht nur ein entkoffeinierter Tee, sondern ein Produkt, das auch sensorisch den Industriepartner überzeugte.

Auf dem Weg zur Kommerzialisierung.

Nach der dreijährigen Projektphase ist das Verfahren im Labormassstab soweit ausgereift, dass der Industriepartner mit den Wissenschaftlern den nächsten Schritt machen möchte. «Wir wollen das Verfahren in den nächst grösseren Massstab übertragen und einen funktionierenden Prototypenprozess entwickeln. Dazu haben wir zusammen mit Infré und einem weiteren Indus­triepartner einen Folgeantrag bei der KTI eingereicht», so der Projektleiter. Sollte die KTI das Projekt bewilligen und sollte der Prozessprototyp erfolgreich etabliert werden, käme es beim Teespezialisten zu grossen Veränderungen. Denn für das Betreiben des neuen Verfahrens wäre eine neue Fabrikhalle und eine völlig neue Anlage nötig.

Damit könnte Infré auch gleich dem zukünftigen Kapazitätsproblem entgehen, das sich durch die stetig steigenden Umsätze mittlerweile abzeichnet. «Für unseren Partner ist nicht nur der nationale Markt wichtig. Sein entkoffeinierter Tee ist auch in grossen internationalen Märkten vertreten, sodass die bestehende Fabrikation bald nicht mehr ausreicht», erklärt Fischer.

Studentische Unterstützung.

Gemäss dem Lehrauftrag einer Hochschule hat auch die Fachstelle am ILGI Studierende in Teilaspekte des Forschungsprojekts im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten integriert. Federführend unter den Studierenden war Carlo Weber, der im Rahmen dieses Forschungsprojekts seine Masterarbeit verfasst hat. Neben dem erfolgreichen Abschluss des KTI-Projekts konnten Studierende eine Reihe erfolgreicher Arbeiten verfassen. Schliesslich hatten die Wissenschaftler auch die Chance, eine Patentanmeldung bezüglich dieses innovativen Verfahrens einzureichen.


Weitere Informationen: Institut für Lebensmittel- und Getränkeinnovation, ZHAW, Norbert Fischer, Leiter Fachstelle Inhaltsstoffe, Carlo Weber, wissenschaftlicher Assistent, Martin Hodler, Präsident des Verwaltungsrats, Infré SA




Extraktion von Koffein und wasserlöslichen Ingredients


Adsorption von Koffein und Rückführung des koffeinfreien Extrakts


Desorption von Koffein und Regeneration des Adsorbens