Существуют три метода, позволяющие сохранить вкус зерен, удалив из них кофеин.
Для многих людей аромат свежесваренного кофе — это начало прекрасного дня. Но у других кофеин может вызывать головную боль и нервозность . Вот почему многие люди тянутся к чашке без кофеина.
Я профессор химии , который читал лекции о том, почему химикаты растворяются в одних жидкостях, но не растворяются в других. Процессы декофеинизации предлагают прекрасные реальные примеры этих химических концепций. Однако даже лучший метод декофеинизации не удаляет весь кофеин — около 7 миллиграммов кофеина обычно остаются в чашке на 8 унций.
Производители, декофеинирующие свой кофе, хотят удалить кофеин, сохранив все — или, по крайней мере, большую часть — других химических ароматических и вкусовых соединений. Декофеинизация имеет богатую историю , и теперь почти все производители кофе используют один из трех распространенных методов .
Все эти методы, которые также используются для приготовления чая без кофеина , начинаются с зеленых или необжаренных кофейных зерен, которые предварительно увлажняются. Использование обжаренных кофейных зерен приведет к получению кофе с совершенно другим ароматом и вкусом, поскольку этапы декофеинизации удалят некоторые соединения вкуса и запаха, образующиеся во время обжарки.
Метод с использованием углекислого газа
В относительно новом методе с использованием углекислого газа, разработанном в начале 1970-х годов, производители используют CO₂ под высоким давлением для извлечения кофеина из увлажненных кофейных зерен. Они закачивают CO₂ в герметичный сосуд, содержащий увлажненные кофейные зерна, и молекулы кофеина растворяются в CO₂.
После того, как насыщенный кофеином CO₂ отделяется от зерен, производители пропускают смесь CO₂ либо через емкость с водой, либо через слой активированного угля . Активированный уголь — это уголь, нагретый до высоких температур и подвергнутый воздействию пара и кислорода, что создает поры в угле. Этот шаг отфильтровывает кофеин и, скорее всего, другие химические соединения , некоторые из которых влияют на вкус кофе.
Эти соединения либо связываются в порах активированного угля, либо остаются в воде. Производители сушат декофеинизированные зерна с помощью тепла. Под воздействием тепла весь оставшийся CO₂ испаряется. Затем производители могут повторно нагнетать давление и повторно использовать тот же CO₂.
Этот метод удаляет от 96 до 98 процентов кофеина , а полученный кофе содержит лишь минимальный остаток CO₂.
Этот метод, требующий дорогостоящего оборудования для производства и обработки CO₂, широко используется для декофеинизации коммерческого или продаваемого в супермаркетах кофе.
Швейцарский водный процесс
Швейцарский водный метод, впервые примененный в коммерческих целях в начале 1980-х годов , предполагает использование горячей воды для декофеинизации кофе.
Сначала производители замачивают партию зеленых кофейных зерен в горячей воде, которая извлекает из зерен кофеин и другие химические соединения. Это похоже на то, что происходит, когда вы завариваете жареные кофейные зерна — вы помещаете темные зерна в чистую воду, и химикаты, которые придают кофе темный цвет, вымываются из зерен в воду. Похожим образом горячая вода вытягивает кофеин из еще не декофеинизированных зерен.
Во время замачивания концентрация кофеина в кофейных зернах выше, чем в воде, поэтому кофеин переходит из зерен в воду. Затем производители вынимают зерна из воды и помещают их в свежую воду, в которой нет кофеина, — таким образом, процесс повторяется, и больше кофеина переходит из зерен в воду. Производители повторяют этот процесс до 10 раз, пока в зернах почти не останется кофеина . Полученная вода, которая теперь содержит кофеин и любые ароматические соединения, которые растворились из зерен, пропускается через фильтры с активированным углем. Они задерживают кофеин и другие химические соединения аналогичного размера, такие как сахара и органические соединения, называемые полиаминами , в то время как большинство других химических соединений остаются в отфильтрованной воде.
Затем производители используют отфильтрованную воду — насыщенную ароматом, но лишенную большей части кофеина — для замачивания новой партии кофейных зерен. Этот шаг позволяет вкусовым соединениям, потерянным в процессе замачивания, снова войти в зерна. https://youtube.com/watch?v=tAEQ4G-1jTQ%3Ffeature%3Doembed
Швейцарский процесс обработки воды ценится за его отсутствие химикатов и способность сохранять большую часть натурального вкуса кофе. Было показано, что этот метод удаляет от 94 до 96 процентов кофеина.
Методы на основе растворителей
Этот традиционный и наиболее распространенный подход, впервые примененный в начале 1900-х годов , использует органические растворители , которые представляют собой жидкости, растворяющие органические химические соединения, такие как кофеин. Этилацетат и метиленхлорид — два распространенных растворителя, используемых для извлечения кофеина из зеленых кофейных зерен. Существует два основных метода на основе растворителей.
При прямом методе производители замачивают влажные бобы непосредственно в растворителе или в водном растворе, содержащем растворитель. Растворитель извлекает большую часть кофеина и других химических соединений с растворимостью, схожей с растворимостью кофеина, из кофейных зерен. Затем производители извлекают зерна из растворителя примерно через 10 часов и сушат их.
При косвенном методе производители замачивают зерна в горячей воде на несколько часов, а затем вынимают их. Затем они обрабатывают воду растворителем, чтобы удалить из нее кофеин. Метиленхлорид, наиболее распространенный растворитель, не растворяется в воде, поэтому он образует слой поверх воды. Кофеин лучше растворяется в метиленхлориде, чем в воде, поэтому большая часть кофеина остается в слое метиленхлорида, который производители могут отделить от воды.
Как и в швейцарском методе, производители могут повторно использовать «безкофеиновую» воду, что позволяет вернуть некоторые вкусовые соединения, удаленные на первом этапе.
Эти методы удаляют около 96–97 процентов кофеина .
Безопасно ли пить кофе без кофеина?
Один из распространенных растворителей, этилацетат, естественным образом содержится во многих продуктах питания и напитках. Он считается безопасным химикатом для декофеинизации Управлением по контролю за продуктами и лекарствами.
FDA и Occupational Safety and Health Administration посчитали метиленхлорид небезопасным для потребления в концентрациях свыше 10 миллиграммов на килограмм веса вашего тела. Однако количество остаточного метиленхлорида, обнаруженного в жареных кофейных зернах, очень мало — около 2–3 миллиграммов на килограмм . Это значительно ниже пределов FDA .
OSHA и его европейские коллеги ввели строгие правила на рабочих местах, чтобы свести к минимуму воздействие метиленхлорида на работников, участвующих в процессе декофеинизации.
После того, как производители декофеинизируют кофейные зерна с помощью метиленхлорида, они пропаривают зерна и сушат их. Затем кофейные зерна обжаривают при высоких температурах. В процессе пропаривания и обжаривания зерна нагреваются настолько, что остаточный метиленхлорид испаряется. На этапе обжарки также образуются новые химические вещества, придающие аромат, в результате распада химических веществ на другие химические соединения. Они придают кофе его отличительный вкус. Кроме того, большинство людей заваривают кофе при температуре от 190° F до 212 ° F , что является еще одной возможностью для испарения метиленхлорида.
Сохранение аромата и вкуса
Химически невозможно растворить только кофеин, не растворив при этом другие химические соединения в зернах, поэтому декофеинизирование неизбежно удаляет и некоторые другие соединения, которые влияют на аромат и вкус вашей чашки кофе.
Но некоторые методы, такие как швейцарский водный процесс и метод непрямого растворителя, имеют этапы, которые могут повторно ввести некоторые из этих извлеченных соединений. Эти подходы, вероятно, не могут вернуть все дополнительные соединения обратно в зерна, но они могут добавить некоторые вкусовые соединения обратно. Благодаря этим процессам вы можете насладиться чашкой восхитительного кофе без кофеина — если только официант случайно не перепутает кофейники.
Майкл В. Краудер , профессор химии и биохимии, Университет Майами . Эта статья переиздана из The Conversation по лицензии Creative Commons. Прочитать оригинальную статью .The Conversation — независимый источник новостей и мнений, поступающих из академического и исследовательского сообщества. Наша команда редакторов работает с этими экспертами, чтобы делиться их знаниями с широкой общественностью. Наша цель — обеспечить лучшее понимание текущих событий и сложных вопросов, и, как мы надеемся, улучшить качество публичного обсуждения этих вопросов.
Канал Ars Technica
Источник: https://arstechnica.com/science/2024/07/a-chemist-explains-the-chemistry-behind-decaf-coffee/