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物理學：超臨界和亞臨界有什麼區別？

在自然界中，物質以三種不同的形式存在，具體取決於周圍的溫度和壓力條件：固體、液體和氣體。但也有其他更奇特的狀態僅適用於某些條件下的某些材料。
 
二氧化碳 (CO2) 被稱為純氣體，因為它由單個分子組成。在大氣條件下（海平面為 1,013 bar，溫度為 15°C），CO2 以氣態存在。我們呼吸的空氣也含有 0.04% 的二氧化碳。
 
然而，可以通過改變其周圍的壓力和溫度條件來改變純氣體的狀態。例如，我們可以通過創造特定條件將 CO2 從氣態變為液態。這稱為液化。而且這個過程是可逆的，這意味著二氧化碳也可以恢復到原來的狀態，這就是所謂的汽化。
 
還有一種附加狀態，稱為超臨界狀態。在這種狀態下，CO2 變成液體，同時具有氣體的物理和化學性質。這處於中間狀態，只有在高於 73.8 巴（臨界壓力）的壓力和高於 31°C（臨界溫度）的溫度下才有可能。超臨界二氧化碳萃取是一種成熟的技術，也用於咖啡的脫咖啡因。
 


超臨界 CO2的圖形表示
 

在這些特定條件下，CO2 具有獨特的性質，介於氣體和液體之間。

CR3 在亞臨界條件下使用液態 CO2

這就是 CR3 如此創新的地方。與其他工廠不同，CR3 使用稱為亞臨界狀態的不同狀態。與超臨界 CO2 相比，亞臨界 CO2 需要較低的溫度和壓力條件（23°C 和 70 到 80 巴之間的壓力），這對我們咖啡生產商來說是一個主要優勢，因為它對生咖啡的其他成分的危害較小，同時保持最佳的芳香特徵。
 


亞臨界 CO2 的圖形表示

根據 Jan Schwital 的說法，“液態二氧化碳在對咖啡因的選擇性和質量方面具有出色的特性。
咖啡因的高選擇性是以低溶解能力為代價的，導致提取時間長（長達 7 天）。
但是，如果您通過加工前後生咖啡之間的最小變化來定義過程的質量，我們確實相信我們的過程提供了最好的結果，並且質量不言自明。”
 

一個 4 步過程
1蒸。首先，將生咖啡放入罐中並用水蒸氣處理。該步驟在脫咖啡因之前進行，並通過使咖啡豆膨脹和更易滲透以用於液態二氧化碳的提取來製備咖啡豆。
2 然後將咖啡豆置於亞臨界條件下與液態 CO2 接觸。在萃取過程中，液態二氧化碳不斷從咖啡豆中吸取咖啡因。咖啡因溶解在液態二氧化碳中。
由於 CO2 對咖啡因具有非常高的選擇性，因此幾乎不會溶解其他成分，因此質量非常高。
3 然後液態二氧化碳流將咖啡因帶入一個單獨的罐中，在那里二氧化碳被蒸發成氣態。
因此，二氧化碳失去了對咖啡因的親和力。純化後的 CO2 然後被轉化回液態（通過壓縮），然後返回到脫咖啡因罐以開始新的循環。
4 一旦咖啡因含量達到低於 0.08%（根據歐洲法規，無咖啡因咖啡的最大允許咖啡因含量為 0.1%），取出咖啡豆並使用真空和暖風床乾燥。


CR3 中的脫咖啡因咖啡工藝# （圖片來源：BELCO）
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