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咖啡因的生产工艺及市场研究报告

第一章：咖啡因概述

咖啡因理化性质

咖啡因caffeine,化学名为3,7一二氢-1,3,7一三甲基一1H-嘌呤一2,6一二酮

3,7一dihydro一1,3,7一trimethyl一1H-purine一2,6一dione,又称1,3,7一三甲

基黄嘌呤1,3,7-Trimethylxanthine、咖啡碱Guaranine、茶素Theine,拉丁文名称为

Caffeinum;

咖啡因有无水品和有水品两种形式,有水品带一分子结晶水,它们的结构式、分子式、

分子量及CAS号分别为:

无水品:

分子式:CHNO分子量:194.19CASN0.:58-08-2

81042

有水品:

分子式:分子量:212.21CASN0.5743一12一4

咖啡因性状为白色或带极微黄绿色,柔韧有丝光的针状结晶,升华精制得六角形棱柱

状晶体;熔点238℃,178℃升华;在133Pa压力下,于160--165℃升华得很快;每克咖啡

因可溶于46m1水,5.5ml热水80℃,1.5m1沸水,66m1乙醇,22m1热乙醇,50m1丙酮,5.

5m1氯仿,530ml乙醚,100ml苯或22m1沸苯.极易溶于吡咯及含水40%的四氢吠喃.溶于乙

酸乙醋,微溶于石油醚.本品在水中的溶解度,按苯甲酸盐、肉桂酸盐、柠檬酸盐、水杨酸

盐依次增加;咖啡因的盐酸盐、硫酸盐、磷酸盐.均易溶于水或醇,并分解成游离碱和酸.

文献综述

人工合成法

咖啡因由Runge于1820年从可可豆中提得,后来又从茶叶中提取;其化学结构由

Stenhouse研究确定,1899年,Fische首先合成;国内1950年从茶叶中提取得到咖啡

因,1958年采用合成法生产,主要有两种工艺合成路线：

1以氯乙酸为原料经成盐,氰化,酸化等处理,然后与二甲脲进行缩合反应,最后经亚

硝化、还原、甲酞化、甲基化等反应合成咖啡因;

2氰基乙酸首先与尿素缩合、环合、酸化、还原后,经亚硝化、还原、甲酰化、甲基

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化等反应合成咖啡因;

天然植物提取法

1溶剂萃取法

溶剂萃取法主要是利用咖啡因易溶于乙醇、热水、氯仿等溶剂中的特性,将咖啡因从

天然植物内提取出来;工艺一般分为浸取、除杂、脱色、重结晶等步骤;

2升华法

升华法是利用咖啡因在温度大于100℃时具有升华的性质,将其由含咖啡因植物体中

分离出来;常见的流程有两种:1升华提取一去杂一重结晶一咖啡因,2浸提一去杂一升华

一咖啡因;

溶剂萃取法与升华法的分别并不是绝对的,溶剂萃取法工艺中的精制可以使用升华

的手段,同样,升华法工艺中也同样会采用溶剂萃取的手段来提取或精制咖啡因.

3超临界萃取法

20世纪80年代的“联邦德国专利说明书”第3415844号所述的方法,

首次使一步去除茶叶中的咖啡因成为可能;一次去除效果是这样达到的:在26-35MPa压力

及温度最高不超过70℃的条件下,用潮湿的二氧化碳对含水量按重量计为15%-50%的茶叶

进行萃取,再在同样的压力范围内用活性炭从含有咖啡因的二氧化碳中除去咖啡因,然后

回收萃取了的茶叶上方的不含咖啡因二氧化碳,并将茶叶与二氧化碳相分离,然后把茶叶

干燥;这种方法的唯一缺点是提取时间较长,二氧化碳的用量较大;但经过各种改进,这个

缺点已基本克服了;对于一定的去除咖啡因程度而言,改进后的一步法的萃取时间可以大

大缩短,使投入的二氧化碳量显着降低;而且就茶叶味道及芳香味而言,与在空间上分开

进行咖啡因提取和用一种吸收剂分离咖啡因而生产的茶叶在实际上毫无差别;.此后,对

脱咖啡因的加工过程的改进,比较成功的是20世纪90年代美国通用食品公司的索尔·诺

曼卡特兹等开发的半连