Для многих аромат свежесваренного кофе — это начало прекрасного дня. Но у других кофеин может вызвать головную боль и нервное возбуждение. Поэтому многие предпочитают пить кофе без кофеина.
Я профессор химии, который читал лекции о том, почему химические вещества растворяются в одних жидкостях и не растворяются в других. Процессы декофеинизации служат отличными примерами из реальной жизни, демонстрирующими эти химические концепции. Однако даже самый лучший метод декофеинизации не удаляет весь кофеин — в 200-граммовой чашке обычно остаётся около 7 миллиграмм кофеина.
Производители кофе хотят удалить кофеин, сохранив при этом всё или, по крайней мере, большинство других химических соединений аромата и вкуса. У процесса декофеинизации богатая история, и сейчас почти все производители кофе используют один из трёх распространённых методов.
Все эти методы, которые также используются для приготовления чая без кофеина, начинаются с зелёных, или необжаренных, кофейных зёрен, которые предварительно увлажняются. Использование обжаренных зёрен приведёт к тому, что кофе будет иметь совсем другой аромат и вкус, поскольку в процессе декофеинизации удаляются некоторые соединения вкуса и запаха, образующиеся при обжарке.
Метод с использованием углекислого газа
В относительно новом углекислотном методе, разработанном в начале 1970-х годов, производители используют CO₂ под высоким давлением для извлечения кофеина из увлажнённых кофейных зёрен. Они закачивают CO₂ в герметичный сосуд с увлажнёнными кофейными зёрнами, и молекулы кофеина растворяются в CO₂.
После того как CO₂, содержащий кофеин, отделён от бобов, производители пропускают CO₂ смесь либо через контейнер с водой, либо через слой активированного угля. Активированный уголь — это уголь, нагретый до высоких температур и подвергнутый воздействию пара и кислорода, в результате чего в нём образуются поры. В результате отфильтровывается 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 зёрна без кофеина с помощью тепла. Под воздействием тепла оставшийся CO₂ испаряется. Затем производители могут повторно нагнетать давление и повторно использовать тот же CO₂.
Этот метод позволяет удалить от 96 до 98 % кофеина, а в полученном кофе остаётся лишь минимальное количество CO₂.
Этот метод, требующий дорогостоящего оборудования для производства и обработки CO₂, широко используется для обескофеинивания кофе коммерческого класса, или кофе из супермаркетов.
Швейцарский водный метод
Швейцарский водный метод, который впервые стал использоваться в коммерческих целях в начале 1980-х годов, предусматривает использование горячей воды для обесфеноливания кофе.
Первоначально производители замачивают партию зелёных кофейных зёрен в горячей воде, которая извлекает из них кофеин и другие химические соединения.
Это похоже на то, что происходит при варке обжаренных кофейных зёрен — вы помещаете тёмные зёрна в чистую воду, и химические вещества, которые обуславливают тёмный цвет кофе, вымываются из зёрен в воду. Точно так же горячая вода вытягивает кофеин из ещё не очищенных от кофеина зёрен.
Во время замачивания концентрация кофеина в кофейных зёрнах выше, чем в воде, поэтому кофеин переходит в воду из зёрен. Затем производители вынимают зёрна из воды и помещают их в свежую воду, в которой нет кофеина, — процесс повторяется, и ещё больше кофеина переходит из зёрен в воду. Производители повторяют этот процесс до 10 раз, пока в бобах не останется почти никакого кофеина.
Полученная вода, в которой теперь содержится кофеин и любые ароматические соединения, растворившиеся в бобах, проходит через фильтры из активированного угля. Они задерживают кофеин и другие схожие по размеру химические соединения, такие как сахара и органические соединения, называемые полиаминами, позволяя большинству других химических соединений оставаться в отфильтрованной воде.
Затем производители используют фильтрованную воду, насыщенную ароматом, но лишённую большей части кофеина, для замачивания новой партии кофейных зёрен. Этот шаг позволяет потерянным в процессе замачивания ароматическим соединениям вновь попасть в зёрна.
Швейцарский водный процесс ценится за отсутствие химикатов и способность сохранять большую часть натурального аромата кофе. Доказано, что этот метод позволяет удалить от 94 до 96 % кофеина.
Методы на основе растворителей
В этом традиционном и наиболее распространённом методе, впервые применённом в начале 1900-х годов, используются органические растворители — жидкости, которые растворяют органические химические соединения, такие как кофеин. Этилацетат и метиленхлорид — два распространённых растворителя, используемых для извлечения кофеина из зелёных кофейных зёрен. Существует два основных метода извлечения кофеина с помощью растворителей.
При прямом методе производители замачивают влажные зёрна непосредственно в растворителе или в водном растворе, содержащем растворитель.
Растворитель извлекает из кофейных зёрен большую часть кофеина и других химических соединений, сходных по растворимости с кофеином. Примерно через 10 часов зёрна извлекают из растворителя и сушат.
При непрямом методе производители замачивают зёрна в горячей воде на несколько часов, а затем вынимают их. Затем они обрабатывают воду растворителем, чтобы удалить из неё кофеин. Метиленхлорид, самый распространённый растворитель, не растворяется в воде, поэтому он образует слой поверх воды. Кофеин лучше растворяется в хлористом метилене, чем в воде, поэтому большая часть кофеина остаётся в слое хлористого метилена, который производители могут отделить от воды.
Как и в случае с методом швейцарской воды, производители могут повторно использовать «бескофеиновую» воду, которая может вернуть часть ароматических соединений, удалённых на первом этапе.
Эти методы удаляют от 96 до 97 % кофеина.
Безопасно ли пить кофе без кофеина?
Один из распространённых растворителей, этилацетат, содержится во многих продуктах питания и напитках. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) считает его безопасным химическим веществом для декофеинизации.
FDA и Управление по охране труда и здоровья признали метиленхлорид небезопасным для употребления в концентрациях, превышающих 10 миллиграмм на килограмм веса вашего тела. Однако количество остаточного метиленхлорида, обнаруженного в обжаренных кофейных зёрнах, очень мало — около 2-3 миллиграммов на килограмм. Это намного меньше пределов, установленных FDA.
OSHA и её европейские коллеги устанавливают строгие правила на рабочих местах, чтобы свести к минимуму воздействие метиленхлорида на работников, занятых в процессе декофеинизации.
После того как производители обесфеноливают кофейные зёрна с помощью метиленхлорида, они обрабатывают их паром и сушат. Затем кофейные зёрна обжаривают при высокой температуре. В процессе пропаривания и обжаривания зёрна нагреваются настолько, что остатки метиленхлорида испаряются. В процессе обжарки также образуются новые вкусовые химические вещества в результате распада химикатов на другие химические соединения. Они придают кофе характерный аромат.
Кроме того, большинство людей варят кофе при температуре от 190 до 212°F, а это ещё одна возможность для испарения метиленхлорида.
Сохранение аромата и вкуса
Химически невозможно растворить только кофеин, не растворив при этом другие химические соединения в зёрнах, поэтому при декофеинизации неизбежно удаляются некоторые другие соединения, которые придают аромат и вкус вашей чашке кофе.
Однако некоторые методы, такие как швейцарский водный процесс и метод непрямого растворения, предусматривают этапы, которые могут восстановить некоторые из этих извлечённых соединений. Эти методы, вероятно, не могут вернуть все лишние соединения обратно в зёрна, но они могут добавить некоторые вкусовые соединения.
Благодаря этим процессам вы сможете выпить чашечку вкусного кофе без кофеина, если только ваш официант случайно не перепутает кофейники.
