Войти
Декофеинация - это удаление кофеина из кофейных зерен, какао, листья чая и другие вещества, содержащие кофеин. Напитки без кофеина обычно содержат 1-2% от исходного содержания кофеина, а иногда и 20%. Продукты без кофеина обычно называют кофе без кофеина .
Фридлиб Фердинанд Рунге впервые выделил чистый кофеин из кофейных зерен в 1820 году., после того, как поэт Гете услышал о его работе над экстрактом белладонны и попросил его провести анализ кофейных зерен. Хотя Рунге удалось выделить соединение, он мало что знал о химии самого кофеина и не стремился использовать этот процесс в коммерческих целях для производства кофе без кофеина.
Для удаления кофеина могут использоваться различные методы. Эти методы применяются перед обжаркой и могут использовать органические растворители, такие как дихлорметан или этилацетат, сверхкритический CO 2 или воду для экстракции кофеина из бобов. при этом прекурсоры ароматизаторов остаются как можно ближе к их исходному состоянию.
Первый коммерчески успешный процесс удаления кофеина был изобретен немецким продавцом Людвиг Розелиус с сотрудниками в 1903 году, после того как Людвиг заметил, что груз кофейных зерен, случайно вымоченных в морской воде, потерял большую часть своего содержания кофеина, но не потерял большую часть своего вкуса. Процесс был запатентован в 1906 году и включал пропаривание кофейных зерен с различными кислотами или основаниями с последующим использованием бензола в качестве растворителя для удаления кофеина. Кофе без кофеина таким образом продавался как Kaffee HAG после названия компании Kaffee Handels-Aktien-Gesellschaft (Торговая компания кофе) в большей части Европы, как Café Sanka в Франции, а позже как кофе марки Sanka в US. Café HAG и Sanka теперь являются всемирными брендами Kraft Foods.
1914 г. Американская газета реклама кофе Kaffee HAG без кофеина Методы, аналогичные первым метод, разработанный Розелиусом, по-прежнему доминирует и иногда известен как метод прямого использования органических растворителей. Однако из-за проблем со здоровьем, связанных с бензолом (который сегодня признан канцерогеном ), в коммерческих процессах теперь вместо этого используются альтернативные растворители, такие как дихлорметан или этилацетат. Необжаренные (зеленые) бобы сначала обрабатываются паром, а затем промываются растворителем, который извлекает кофеин, при этом другие составляющие в значительной степени не затрагиваются. Процесс повторяется от 8 до 12 раз до тех пор, пока содержание кофеина не будет соответствовать требуемому стандарту (97% кофеина удаляется согласно стандарту США или 99,9% без кофеина по массе согласно стандарту ЕС).
Другой вариант метода Розелиуса - метод косвенного использования органических растворителей. В этом методе вместо непосредственной обработки бобов их сначала замачивают в горячей воде на несколько часов - по сути, получается крепкий кофейник - затем удаляют, а оставшуюся воду обрабатывают растворителями (например, дихлорметаном или этилацетатом), чтобы извлеките кофеин из воды. Как и в других методах, кофеин можно затем отделить от органического растворителя простым выпариванием. Та же вода повторно используется в этом двухэтапном процессе с новыми партиями зерен. Равновесие достигается после нескольких циклов, при которых вода и бобы имеют схожий состав, за исключением кофеина. После этого кофеин - единственный материал, удаляемый из зерен, поэтому крепость кофе или другие ароматизаторы не теряются. Поскольку вода используется на начальном этапе этого процесса, косвенный метод удаления кофеина иногда называют «обработанным водой». Этот метод был впервые упомянут в 1941 году, и люди приложили огромные усилия, чтобы сделать процесс более «естественным» и основанным на воде, найдя способы перерабатывать кофеин из воды таким образом, чтобы избежать использования органических растворителей.
Мешок зеленых кофейных зерен, декофеинизированных с помощью процесса Swiss Water Альтернативный метод удаления кофеина из кофе - процесс Swiss Water. В этом процессе не используются органические растворители, вместо этого для удаления кофеина из зерен используется только вода. Этот метод впервые был разработан в Швейцарии в 1933 году и коммерциализирован Coffex SA в 1980 году. Затем процесс Swiss Water был внедрен компанией Swiss Water Decaffeinated Coffee Company из Бернаби, Британская Колумбия, Канада, в 1988 году.
В процессе используется экстракт зеленого кофе (GCE) для механизма экстракции кофеина. Экстракт зеленого кофе - это раствор, содержащий водорастворимые компоненты зеленого кофе, за исключением кофеина, получаемый путем замачивания зеленых кофейных зерен в горячей воде с последующей фильтрацией через фильтр с активированным углем для удаления молекул кофеина. Свежие зерна, содержащие как кофеин, так и другие компоненты, добавляются в раствор GCE, где перепад градиента давления между GCE (который не содержит кофеина) и зеленым кофе (который богат кофеином) заставляет молекулы кофеина мигрировать из зеленый кофе в ГЦЭ. Поскольку GCE насыщен другими водорастворимыми компонентами зеленого кофе, только молекула кофеина мигрирует в GCE; другие водорастворимые кофейные элементы остаются в зеленом кофе. Затем новый обогащенный кофеином раствор GCE пропускают через фильтры с активированным углем, чтобы снова удалить кофеин, и процесс повторяется. Для достижения конечной цели по остаточному содержанию кофеина в непрерывном периодическом процессе требуется 8–10 часов.
Известный пищевой инженер Торунн Аттераас Гарин также разработал процесс удаления кофеина из кофе.
Зеленые кофейные зерна замачивают в растворе горячей воды / кофе для вытягивания кофеина на поверхность зерен. Затем зерна переносятся в другой контейнер и погружаются в кофейные масла, полученные из использованной кофейной гущи, и оставляются для замачивания.
После нескольких часов воздействия высоких температур триглицериды в маслах удаляют кофеин, но не вкусовые элементы, из зерен. Бобы отделяются от масел и сушатся. Кофеин удаляется из масел, которые повторно используются для удаления кофеина из другой партии бобов. Это метод прямого контакта с кофеином.
Специалисты по пищевым продуктам также обратились к сверхкритическому диоксиду углерода в качестве средства удаления кофеина. Разработанный Куртом Зозелем, ученым из Института Макса Планка, он использует CO 2, нагретый и находящийся под давлением выше его критической точки, для извлечения кофеина. В этом процессе зеленые кофейные зерна обрабатываются на пару, а затем добавляются в сосуд высокого давления. Смесь воды и диоксида углерода (CO 2) циркулирует через сосуд при 300 атм и 65 ° C (149 ° F). При этой температуре и давлении CO 2 представляет собой сверхкритический флюид со свойствами, находящимися на полпути между газом и жидкостью. Кофеин растворяется в CO 2 ; соединения, влияющие на аромат сваренного кофе, в значительной степени нерастворимы в CO 2 и остаются в зернах. В отдельном сосуде кофеин очищают от CO 2 дополнительным количеством воды. CO 2 затем рециркулируют в сосуд высокого давления.
Для обеспечения качества продукции производители необходимы для тестирования кофейных зерен без кофеина, чтобы убедиться, что концентрация кофеина относительно низкая. По стандартам США требуется снижение содержания кофеина не менее чем на 97%. В Канаде содержится менее 0,1% кофеина в кофе без кофеина и менее 0,3% в растворимом кофе без кофеина. Для этого многие кофейные компании предпочитают использовать высокоэффективную жидкостную хроматографию для количественного измерения количества кофеина, остающегося в кофейных зернах. Однако, поскольку ВЭЖХ может быть довольно дорогостоящим, некоторые кофейные компании начинают использовать другие методы, такие как спектроскопия в ближней инфракрасной области (БИК). Хотя ВЭЖХ очень точна, БИК-спектроскопия намного быстрее, дешевле и в целом проще в использовании. Наконец, другой метод, который обычно используется для количественного определения оставшегося кофеина, включает ультрафиолетовую видимую спектроскопию, которая может быть очень полезной для процессов декофеинизации, которые включают сверхкритический CO 2, как CO 2 не поглощает в УФ-видимом диапазоне.
Контролируемое исследование десяти образцов приготовленного без кофеина кофе из кафе показало, что некоторое количество кофеина осталось. От четырнадцати до двадцати чашек такого кофе без кофеина будет столько же кофеина, сколько в одной чашке обычного кофе. Чашки кофе объемом 473 мл (16 унций) содержали кофеин в диапазоне от 8,6 до 13,9 мг. В другом исследовании популярных марок кофе без кофеина содержание кофеина варьировалось от 3 мг до 32 мг. Чашка обычного кофе на 237 мл (8 унций) содержит 95–200 мг кофеина, а порция в 355 мл (12 унций) Coca-Cola содержит 36 мг.
И то, и другое. В этих исследованиях было проверено содержание кофеина в кофе, сваренном в магазине, и было сделано предположение, что кофеин может быть остатком обычного кофе, а не кофе с низким содержанием кофеина.
По состоянию на 2009 г. кофейные зерна, не содержащие кофеина, все еще продолжались. Термин «Decaffito» был придуман для описания этого типа кофе без кофеина и зарегистрирован в Бразилии.
Перспективы для кофе типа Decaffito были продемонстрированы открытием Coffea charrieriana, естественно не содержащего кофеина., о котором сообщалось в 2004 году. Он имеет дефицитный ген кофеинсинтазы, что приводит к накоплению теобромина вместо его преобразования в кофеин. Либо этот признак может быть передан другим растениям кофе путем скрещивания их с C. charrieriana, либо эквивалентный эффект может быть достигнут путем выключения гена синтазы кофеина в нормальных растениях кофе.
Чай также может быть без кофеина, обычно с использованием процессов, аналогичных прямому методу или процессу CO 2, как описано выше. Процесс окисления чайных листьев для создания черного чая («красный» в культуре китайского чая ) или листьев чая улун из зеленых листьев не влияет на количество кофеин в чае, хотя подвиды чайного растения (например, Camellia sinensis sinensis против Camellia sinensis assamica ) могут отличаться по естественному содержанию кофеина. Молодые листья и почки содержат больше кофеина на вес, чем более старые листья и стебли. Хотя процесс CO 2 является благоприятным, поскольку он удобен, невзрывоопасен и нетоксичен, сравнение обычного зеленого чая и зеленого чая без кофеина с использованием сверхкритического диоксида углерода показало, что большинство летучих неполярных соединений (таких как линалоол и фенилацетальдегид ), ароматизирующие соединения зеленого и цветочного цветов (такие как гексаналь и (E) -2-гексеналь), а также некоторые неизвестные соединения исчезли или уменьшились после удаления кофеина.
В дополнение к процессу экстракции CO 2 чай может быть также очищен от кофеина с использованием обработки горячей водой. Оптимальные условия достигаются за счет контроля температуры воды, времени экстракции и соотношения листьев к воде, при более высоких температурах, равных 100 ° C или выше, умеренном времени экстракции 3 минуты и соотношении массы листа к воде на объем удаленных 1:20 83 % содержания кофеина и сохранено 95% от общего количества катехинов. Катехины, разновидность флаванолов, вносят вклад в аромат чая и, как было показано, увеличивают подавление мутагенов, которые могут привести к раку.
И кофе, и чай содержат танины, которые отвечают за их вяжущий вкус, но чай в нем почти в три раза меньше танинов, чем в кофе. Таким образом, удаление кофеина из чая требует большей осторожности для поддержания содержания танинов, чем удаление кофеина из кофе, чтобы сохранить этот аромат. Сохранение танинов желательно не только из-за их вкуса, но и потому, что они обладают антиканцерогенными, антимутагенными, антиоксидантными и антимикробными свойствами. В частности, танины ускоряют свертывание крови, снижают артериальное давление, снижают уровень липидов в сыворотке и модулируют иммунную реакцию.
Определенные процессы во время нормального производства могут помочь напрямую снизить содержание кофеина или просто снизить скорость, с которой это происходит. высвобождается на протяжении каждой инфузии. Несколько примеров в Китае, где это очевидно, есть во многих приготовленных чаях пуэр, а также в более сильно обожженных улунах горы Уи ; обычно называют «чжунхуо» (средний огонь) или «цзухуо» (высокий огонь).
Общепринятая статистика гласит, что чашка обычного черного (или красного) чая содержит 40-50 мг кофеин, примерно половина содержимого чашки кофе.
Хотя считается, что обычная методика отказа от короткого (30-60 секунд) заваривания значительно снижает содержание кофеина в последующем заварке за счет некоторой потери исследования вкуса, исследования показывают, что пятиминутное заваривание дает до 70% кофеина, а второе заваривание содержит на одну треть кофеина первого (около 23% общего количества кофеина в листьях).
Технологический портал 
Кофейный портал 