Birçok insan için taze demlenmiş kahvenin aroması harika bir günün başlangıcıdır. Ancak kafein bazı kişilerde baş ağrısı ve gerginliğe neden olabilir. Bu yüzden pek çok insan kafeinsiz (decaf) bir fincan tercih ediyor.
Kafeinsizleştirme süreçleri, bu kimya kavramlarına gerçek hayattan harika örnekler sunuyor. Ancak en iyi kafeinsizleştirme yöntemi bile kafeinin tamamını ortadan kaldırmaz — yaklaşık 240 ml bir fincanda genellikle yaklaşık 7 miligram kafein kalır.
Kahvelerini kafeinsizleştiren üreticiler, diğer kimyasal aroma ve lezzet bileşiklerinin tamamını veya en azından çoğunu korurken kafeini çıkarmak isterler. Kafeinsizleştirmenin zengin bir geçmişi vardır ve artık neredeyse tüm kahve üreticileri üç yaygın yöntemden birini kullanmaktadır.
Kafeinsiz çay yapımında da kullanılan tüm bu yöntemler, önceden nemlendirilmiş yeşil veya kavrulmamış kahve çekirdekleriyle başlar. Kavrulmuş kahve çekirdeklerinin kullanılması çok farklı bir aroma ve tada sahip bir kahveyle sonuçlanacaktır çünkü kafeinsizleştirme adımları kavurma sırasında üretilen bazı tat ve koku bileşiklerini ortadan kaldıracaktır.
Karbondioksit Yöntemi
1970'lerin başında geliştirilen nispeten yeni karbondioksit yönteminde, üreticiler nemlendirilmiş kahve çekirdeklerinden kafein elde etmek için yüksek basınçlı CO₂ kullanmaktadır. CO₂'yi nemlendirilmiş kahve çekirdeklerini içeren kapalı bir kaba pompalarlar ve kafein molekülleri CO₂ içinde çözülür.
Kafein yüklü CO₂ çekirdeklerden ayrıldıktan sonra, üreticiler CO₂ karışımını ya bir su kabından ya da bir aktif karbon yatağından geçirirler. Aktif karbon, yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılmış ve karbonda gözenekler oluşturan buhar ve oksijene maruz bırakılmış karbondur. Bu adım, kafeini ve büyük olasılıkla bazıları kahvenin lezzetini etkileyen diğer kimyasal bileşikleri filtreler.
Bu bileşikler ya aktif karbonun gözeneklerine bağlanır ya da suyun içinde kalır. Üreticiler kafeinsiz çekirdekleri ısı kullanarak kurutur. Isı altında, kalan CO₂ buharlaşır. Üreticiler daha sonra aynı CO₂'yi yeniden basınçlandırabilir ve yeniden kullanabilir.
Bu yöntem kafeinin yüzde 96 ila 98'ini ortadan kaldırır ve elde edilen kahvede yalnızca minimum CO₂ kalıntısı vardır.
CO₂ üretimi ve kullanımı için pahalı ekipmanlar gerektiren bu yöntem, ticari sınıf veya süpermarket kahvelerinin kafeinsizleştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Swiss Water Process
İlk olarak 1980'lerin başında ticari olarak kullanılan İsviçre suyu yöntemi, kahveyi kafeinsizleştirmek için sıcak su kullanır.
Başlangıçta, üreticiler bir grup yeşil kahve çekirdeğini sıcak suda bekleterek hem kafeini hem de diğer kimyasal bileşikleri çekirdeklerden çıkarır.
Bu, kavrulmuş kahve çekirdeklerini demlediğinizde olana benzer — koyu renkli çekirdekleri berrak suya koyarsınız ve kahvenin koyu rengine neden olan kimyasallar çekirdeklerden suya sızar. Benzer bir şekilde, sıcak su henüz kafeinsizleştirilmemiş çekirdeklerden kafeini çeker.
Islatma sırasında kahve çekirdeklerindeki kafein konsantrasyonu sudakinden daha yüksektir, bu nedenle kafein çekirdeklerden suya geçer. Üreticiler daha sonra çekirdekleri sudan çıkarır ve içinde kafein bulunmayan taze suya yerleştirir; böylece süreç tekrarlanır ve daha fazla kafein çekirdeklerden suya geçer. Üreticiler, çekirdeklerde neredeyse hiç kafein kalmayana kadar bu işlemi 10 defaya kadar tekrarlıyor.
Artık kafein ve çekirdeklerden çözünen herhangi bir aroma bileşiğini içeren sonuçtaki su, aktif kömür filtrelerinden geçirilir. Bunlar kafeini ve şekerler ve poliamin adı verilen organik bileşikler gibi benzer büyüklükteki diğer kimyasal bileşikleri yakalarken, diğer kimyasal bileşiklerin çoğunun filtrelenmiş suda kalmasına izin verir.
Üreticiler daha sonra aromaya doymuş ancak kafeinin çoğundan yoksun filtrelenmiş suyu yeni bir parti kahve çekirdeğini ıslatmak için kullanır. Bu adım, ıslatma işlemi sırasında kaybolan aroma bileşiklerinin çekirdeklere yeniden girmesini sağlar.
Swiss Water Process, kimyasal içermeyen yaklaşımı ve kahvenin doğal aromasının çoğunu koruma kabiliyeti nedeniyle ödüllendirilmektedir. Bu yöntemin kafeinin yüzde 94 ila 96'sını giderdiği gösterilmiştir.
Solvent Bazlı Yöntemler
İlk olarak 1900'lerin başında yapılan bu geleneksel ve en yaygın yaklaşımda, kafein gibi organik kimyasal bileşikleri çözen sıvılar olan organik çözücüler kullanılır. Etil asetat ve metilen klorür, yeşil kahve çekirdeklerinden kafein elde etmek için kullanılan iki yaygın çözücüdür. Solvent bazlı iki ana yöntem vardır.
Doğrudan yöntemde, üreticiler nemli çekirdekleri doğrudan çözücüye veya çözücü içeren bir su çözeltisine batırır.
Çözücü, kafein ve kafeine benzer çözünürlüğe sahip diğer kimyasal bileşiklerin çoğunu kahve çekirdeklerinden çıkarır. Üreticiler yaklaşık 10 saat sonra çekirdekleri çözücüden çıkarır ve kurutur.
Dolaylı yöntemde, üreticiler çekirdekleri birkaç saat sıcak suda beklettikten sonra çıkarırlar. Daha sonra kafeini sudan uzaklaştırmak için suyu çözücü ile muamele ederler. En yaygın çözücü olan metilen klorür suda çözünmez, bu nedenle suyun üstünde bir tabaka oluşturur. Kafein metilen klorürde suda olduğundan daha iyi çözünür, bu nedenle kafeinin çoğu üreticilerin sudan ayırabileceği metilen klorür tabakasında kalır.
İsviçre suyu yönteminde olduğu gibi, üreticiler "kafeinsiz" suyu yeniden kullanabilir ve bu da ilk adımda çıkarılan aroma bileşiklerinin bir kısmını geri verebilir.
Bu yöntemler kafeinin yaklaşık yüzde 96 ila 97'sini uzaklaştırır.
Kafeinsiz Kahve İçmek Güvenli midir?
Yaygın çözücülerden biri olan etil asetat, birçok yiyecek ve içecekte doğal olarak bulunur. Gıda ve İlaç İdaresi tarafından kafeinsizleştirme için güvenli bir kimyasal olarak kabul edilir.
FDA ve Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi, metilen klorürün vücut ağırlığınızın kilogramı başına 10 miligramın üzerindeki konsantrasyonlarda tüketilmesini güvenli bulmamıştır. Bununla birlikte, kavrulmuş kahve çekirdeklerinde bulunan kalıntı metilen klorür miktarı çok azdır — kilogram başına yaklaşık 2 ila 3 miligram. FDA'nın sınırlarının oldukça altındadır.
OSHA ve Avrupa'daki muadilleri, kafeinsizleştirme sürecine dahil olan işçilerin metilen klorüre maruz kalmasını en aza indirmek için katı işyeri kurallarına sahiptir.
Üreticiler kahve çekirdeklerini metilen klorür kullanarak kafeinsizleştirdikten sonra çekirdekleri buharda pişirir ve kuruturlar. Daha sonra kahve çekirdekleri yüksek sıcaklıklarda kavrulur. Buharlama ve kavurma işlemi sırasında çekirdekler, kalan metilen klorürün buharlaşmasını sağlayacak kadar ısınır. Kavurma aşaması ayrıca kimyasalların diğer kimyasal bileşiklere parçalanmasından yeni lezzet kimyasalları üretir. Bunlar kahveye kendine özgü tadını verir.
Ayrıca, çoğu insan kahvesini 87° C ila 100° C arasında demler, bu da metilen klorürün buharlaşması için başka bir fırsattır.
Aroma ve Lezzetin Korunması
Çekirdeklerdeki diğer kimyasal bileşikleri de çözmeden sadece kafeini çözmek kimyasal olarak imkansızdır, bu nedenle kafeinsizleştirme kaçınılmaz olarak bir fincan kahvenizin aromasına ve lezzetine katkıda bulunan diğer bazı bileşikleri ortadan kaldırır.
Ancak Swiss Water Process ve dolaylı çözücü metodu gibi bazı teknikler, çıkarılan bu bileşiklerin bazılarını yeniden kazandırabilecek adımlara sahiptir. Bu yaklaşımlar muhtemelen tüm ekstra bileşikleri çekirdeklere geri veremez, ancak bazı lezzet bileşiklerini geri ekleyebilirler.