Декофеинизация кофе¶
Декофеинизация — технологический процесс удаления кофеина из зелёных (сырых) кофейных зёрен перед их обжаркой. Существует несколько промышленных методов, различающихся используемым растворителем или физическим принципом воздействия; при этом удаляется не только кофеин, но и часть других веществ, что сказывается на вкусе готового напитка.
¶Химическая основа
Кофеин (1,3,7-триметилксантин) — алкалоид группы пуринов, содержащийся в зёрнах кофейного дерева в количестве 1—2 % от массы сухого вещества. Молекула кофеина хорошо растворяется в воде и ряде органических растворителей, что и позволяет извлекать её из зерна.
В зелёном зерне кофеин находится в комплексе с хлорогеновыми кислотами. При нагревании и увлажнении структура зерна разрыхляется, поры раскрываются, и кофеин переходит в растворимое состояние — это принципиальное условие любой технологии декофеинизации.
¶Основные методы
¶Швейцарский водный процесс (Swiss Water)
Разработан в 1930-х годах, промышленное внедрение — с 1980-х. Зёрна погружают в горячую воду, в которой кофеин и другие водорастворимые компоненты (сахара, аминокислоты, часть кислот) переходят в раствор. Затем кофеин из раствора извлекается активированным углём: поры угля пропускают молекулы кофеина, но задерживают молекулы более крупных вкусовых соединений. Обезкофеиненная вода, насыщенная вкусовыми компонентами, используется повторно для обработки новой партии зёрен — зерно «отдаёт» кофеин, но не вымывает собственные вкусовые вещества, поскольку вода уже ими насыщена. Метод не применяет органических растворителей; кофеин удаляется на 99,9 %.
¶Метод с использованием этилацетата
Этилацетат — органический эфир, который естественным образом присутствует во фруктах (в том числе в кофе). Зёрна предварительно увлажняют паром, затем обрабатывают раствором этилацетата, растворяющим кофеин. Растворитель отгоняется при нагревании. В Европе этот метод традиционно маркируется как «натуральный», поскольку этилацетат считается веществом природного происхождения. Стоимость процесса ниже, чем у водного метода.
¶Метод с использованием дихлорметана
Дихлорметан (хлорметан, CH₂Cl₂) — сильный растворитель кофеина, применявшийся в промышленности с середины XX века. Зёрна увлажняют и многократно обрабатывают растворителем, после чего подвергают нагреву для удаления остатков летучего вещества. По технологической эффективности метод превосходит другие: кофеин извлекается избирательно, вкусовые компоненты сохраняются лучше. Однако токсичность растворителя и общественная настороженность привели к сокращению его применения в ряде стран.
¶Метод с использованием сверхкритического CO₂
В зерно под давлением 70—300 атм подаётся углекислый газ, переходящий в сверхкритическое состояние — газообразное вещество с плотностью жидкости. Сверхкритический CO₂ обладает высокой селективностью: проникает в зерно, связывает молекулы кофеина и выводит их наружу. После снижения давления CO₂ испаряется, не оставляя следов. Метод считается экологичным и даёт продукт высокого качества, но требует дорогостоящего оборудования.
¶Метод с использованием воды (прямой водный процесс)
Зёрна многократно вымачивают в горячей воде, растворившей кофеин и часть вкусовых веществ. Затем вода фильтруется через ионообменные смолы, удерживающие кофеин. Обеднённая вода возвращается к зёрнам, которые восстанавливают утраченные компоненты по градиенту концентрации. Процесс не требует органических растворителей.
¶Влияние на вкус
Любая декофеинизация затрагивает не только кофеин: вместе с ним удаляются часть сахаров, аминокислот и хлорогеновых кислот, участвующих в формировании вкуса и аромата. В результате кофе без кофеина обычно отличается более мягкой, менее насыщенной кислинкой и слабым ароматом. Степень различий зависит от метода: сверхкритический CO₂ и швейцарский водный процесс считаются наиболее бережными.
¶Объёмы производства
По данным отраслевых оценок, на декофеинированный кофе приходится около 10 % мирового рынка. Крупнейшие производители декофеинированной продукции — Мексика, Колумбия, Бразилия; значительная доля зёрен перерабатывается на экспорт в Европу и Северную Америку.
¶Маркировка
На упаковке декофеинированный кофе маркируется обозначениями: «decaf», «без кофеина», «99,9 % кофеина удалено». Требования к маркировке в разных странах различаются: в США FDA допускает продукт с остаточным содержанием кофеина до 0,1 % от исходного объёма.
¶Кофеин в растворимом кофе
При производстве растворимого кофе декофеинизация выполняется на стадии экстракции: зелёные зёрна обрабатывают до обжарки, после чего из них готовят экстракт, который сушат распылением или лиофилизацией. Существуют технологии, в которых кофеин удаляется непосредственно из готового экстракта — это позволяет получать как обычный, так и декофеинированный растворимый кофе из одной линии сырья.
Источники:
- Кларк Р. Дж., Востокова М. «Кофе: химия, качество и ценность»
- Illy A., Viani R. «Espresso Coffee: The Science of Quality»
- Международная организация кофе (ICO), статистические обзоры
- Публикации Swiss Water Decaffeinated Coffee Company