Voor veel mensen is de geur van vers gezette koffie het begin van een geweldige dag. Maar cafeïne kan bij anderen hoofdpijn en kriebels veroorzaken. Dat is de reden waarom veel mensen in plaats daarvan naar een cafeïnevrij kopje grijpen.
Ik ben een scheikundeprofessor die lezingen heeft gegeven over waarom chemicaliën in sommige vloeistoffen wel en in andere niet oplossen. Cafeïnevrije processen bieden geweldige voorbeelden uit de praktijk van deze chemische concepten. Zelfs de beste cafeïnevrije methode verwijdert echter niet alle cafeïne; er blijft doorgaans ongeveer 7 milligram cafeïne achter in een kopje van 8 ounce.
Fabrikanten die hun koffie cafeïnevrij maken, willen de cafeïne verwijderen terwijl ze alle (of in ieder geval de meeste) andere chemische geur- en smaakverbindingen behouden. Cafeïnevrij maken heeft een rijke geschiedenis en nu gebruiken bijna alle koffieproducenten een van de drie gebruikelijke methoden.
Al deze methoden, die ook worden gebruikt om cafeïnevrije thee te bereiden, beginnen met groene of ongebrande koffiebonen die vooraf zijn bevochtigd. Het gebruik van gebrande koffiebonen zou resulteren in koffie met een heel ander aroma en een heel andere smaak, omdat de cafeïnevrije stappen een deel van de aroma’s en geuren zouden verwijderen die tijdens het branden ontstaan.
Kooldioxide methode
Bij de relatief nieuwe kooldioxidemethode, ontwikkeld begin jaren zeventig, gebruiken producenten CO₂ onder hoge druk om cafeïne uit bevochtigde koffiebonen te extraheren. Ze pompen CO₂ in een afgesloten bakje met daarin bevochtigde koffiebonen, en de cafeïnemoleculen lossen op in de CO₂.
Nadat de cafeïnehoudende CO₂ van de bonen is gescheiden, leiden producenten het CO₂-mengsel door een bak met water of over een bed van actieve kool. Actieve kool is koolstof die tot hoge temperaturen is verhit en is blootgesteld aan stoom en zuurstof, waardoor poriën in de koolstof ontstaan. Deze stap filtert cafeïne en hoogstwaarschijnlijk andere chemische verbindingen eruit, waarvan sommige de smaak van de koffie beïnvloeden.
Deze verbindingen worden ofwel gebonden in de poriën van de actieve kool, ofwel blijven in het water achter. Fabrikanten drogen cafeïnevrije bonen met behulp van hitte. Onder hitte verdampt het resterende CO₂. Producenten kunnen vervolgens de CO₂ opnieuw op druk brengen en opnieuw gebruiken.
Deze methode verwijdert 96 tot 98 procent van de cafeïne en de resulterende koffie bevat slechts minimale rest-CO₂.
Deze methode, waarvoor dure apparatuur nodig is om CO₂ te maken en te verwerken, wordt veel gebruikt voor het cafeïnevrij maken van commerciële koffie of supermarktkoffie.
Zwitsers waterproces
De Zwitserse watermethode, die begin jaren tachtig aanvankelijk commercieel werd gebruikt, maakt gebruik van heet water om koffie cafeïnevrij te maken.
Aanvankelijk weken producenten een partij groene koffiebonen in heet water, waardoor cafeïne en andere chemische verbindingen uit de bonen worden gehaald.
Het lijkt een beetje op wat er gebeurt als je gebrande koffiebonen zet: je doet de donkere bonen in schoon water en de chemicaliën die ervoor zorgen dat de koffie donker wordt, komen uit de bonen vrij in het water. Op dezelfde manier extraheert heet water cafeïne uit bonen die nog niet cafeïnevrij zijn gemaakt.
Tijdens het trekken is de concentratie cafeïne in de koffiebonen hoger dan in het water, waardoor de cafeïne vanuit de bonen in het water komt. Vervolgens halen de producenten de bonen uit het water en doen ze in vers, cafeïnevrij water. Zo herhaalt het proces zich en komt er meer cafeïne uit de bonen in het water. Fabrikanten herhalen dit proces tot wel tien keer, totdat er bijna geen cafeïne meer in de bonen zit.
Het resulterende water, dat nu cafeïne en eventuele smaakstoffen bevat die uit de bonen zijn opgelost, wordt door actieve koolfilters geleid. Deze vangen cafeïne en andere chemische verbindingen van vergelijkbare grootte op, zoals suikers en organische verbindingen die polyaminen worden genoemd, terwijl de meeste andere chemische verbindingen in het gefilterde water achterblijven.
Producenten gebruiken vervolgens gefilterd water – verzadigd van aroma maar zonder de meeste cafeïne – om een nieuwe partij koffiebonen te trekken. Door deze stap kunnen smaakstoffen die tijdens het weekproces verloren zijn gegaan, opnieuw in de bonen terechtkomen.
Het Zwitserse waterproces wordt gewaardeerd om zijn chemicaliënvrije aanpak en zijn vermogen om het grootste deel van de natuurlijke smaak van de koffie te behouden. Er is aangetoond dat deze methode 94 tot 96 procent van de cafeïne verwijdert.