زمان مطالعه: 5 دقیقه

کافئین یکی از ترکیبات موجود در قهوه است که عامل انرژی بخشی قهوه نیز می باشد. ولی بعضی از قهوه دوستان برای نوشیدن قهوه این عامل را نمی پسندند و یا نسبت به کافئین حساسیت دارند. به همین منظور قهوه های بدون کافئین تولید شد تا صنعت قهوه بتواند جوابگوی این دسته از علاقمندان قهوه نیز باشد.

کافئین زدایی

به فرآیندی گفته می شود که طی آن کافئین موجود در موادی مانند قهوه،کاکائو و چای حذف و یا به مقدار استاندارد تعیین شده می رسد.

نوشیدنی های کافئین زدایی شده به طور معمول حاوی 1 تا 2 درصد کافئین هستند.

به این نوشیدنی ها اصطلاحا قهوه « بی کافئین » یا « دیکف » (Decaf) می گویند.

دیکف کردن قهوه زمانی انجام می شود که دانه هنوز برشت نشده است.

ما می خواهیم انواع روش های کافئین زدایی قهوه را بررسی کنیم.

فردلیب فردیناد خاهنج اولین جداسازی کافئین خالص از دانه های قهوه را در سال 1820 به درخواست نویسنده مشهور آن دوره گوته انجام داد.

گرچه خاهنج توانست ترکیب ها را جداسازی کند اما به تنهایی اطلاعاتی در مورد شیمی کافئین نداشت همچنین علاقه ای به تجاری سازی این فرآیند هم نداشت.

اولین تولید تجاری این نوع قهوه در سال 1903 توسط بازرگان آلمانی لودویگ روزلیوس اتفاق افتاد.

انواع روشهای کافئین زدایی

در اینجا سه روش معمول و تجاری این فرآیند را توضیح می دهیم.

روش کافئین زدایی با حلال (مرسوم)

در این روش به کمک حلال های دی کلرومتان (CH2Cl2) و اتیل استات (CH3COOC2H5) کافئین زدایی انجام می شود.

گرچه این دو شبیه به هم هستند ولی در کافئین زدایی با اتیل استات، جامدات بیشتری از قهوه از بین می روند.

دو روش مستقیم و غیر مستقیم برای کافئین زدایی برپایه حلال وجود دارد.

روش مستقیم کافئین زدایی با حلال

در این روش بعد از پاکسازی، دانه سبز قهوه در مخزن آب یا بخار شروع به متورم شدن می کند. پس از آن حلال اضافه می شود و کافئین زدایی با بازیایی مواد حلال در دمای تقریبی 70 الی 100 درجه سانتی گراد، آغاز می شود.

فرآیند ادامه پیدا می کند و پس از 8 الی 12 ساعت در مخزن جداگانه، حلال به طور مداوم با مواد تازه تقطیر شده جایگزین می شود سپس حلالِ غنی به مخزن کافئین زدایی بر می گردد.

بعد از انجام فرآیند تصفیه، محلول کافئین به دست آمده انقدر خالص است که در نوشیدنی های کافئین دار استفاده شود. پس از اتمام فرآیند دیکف، حلال های باقی مانده با بخار شدن از بین می روند.

سپس دانه ها خشک شده و جهت ارسال به برشتگر، بسته بندی می شوند.

قهوه های دیکف معمولا رنگ روشن تری نسبت به دانه های سبز غیر دیکف دارند.

روش غیر مستقیم کافئین زدایی با حلال

در این روش دانه ها در معرض تماس مستقیم با دی کلرومتان قرار نمی گیرند.

عصاره اولیه که از شست و شوی دانه های قهوه به دست می آید شامل تمامی ترکیبات حلال در آب از جمله کافئین می باشد. این عصاره درون مخزن جداگانه ای، طی یک فرآیند عصاره گیری مایع از مایع، در حضور حلال دی کلرومتان، کافئین زدایی می شود.

عصاره بدون کافئین بعد از فرآیند کافئین زدایی به دانه های سبز برمیگردد و مجددا فرآیند با دسته دیگری از دانه های سبز تکرار می شود.

توجه داشته باشید که هر اثری از حلال های موجود در فرآیند باید بعدا به وسیله بخار از بین برود. بعد از مرحله خشک شدن دانه برای برشت شدن آماده هستند.

روش کافئین زدایی با دی اکسیدکربن (مدرن)

با ابداع روش کافئین زدایی با کمک دی اکسیدکربن، انقلابی در صنعت کافئین زدایی رخ داد.

در این روش از قدرت حلالیت ویژه گاز دی اکسیدکربن در فشار زیاد برای استخراج کافئین استفاده می کنند.

دی اکسیدکربن در شرایط فیزیکی_شیمیایی فوق بحرانی و در دمای بالای 31 درجه سانتی گراد همچنان بصورت گاز می ماند و اگر فشاری در حدود 200 اتمسفر به آن وارد شود چگالی آن نزدیک به مایع می شود.

در مقایسه با حلال های معمولی، حلالیت کافئین در دی اکسیدکربن فوق بحرانی، کمتر است اما با چندین بار بازیابی گاز در میان دانه های سبز، در نهایت منجر به استخراج کامل کافئین می شود. کافئین در هر چرخه از جریان گاز توسط یک جاذب موثر مانند کربن فعال یا رزین تبادل یونی حذف می شود.

مزیت استفاده از دی اکسیدکربن در استخراج کافئین، این است که سایر ساختارهای عطری و طعمی در دانه سبز قهوه، همچنان باقی می مانند و حل نمی شوند.

روش غیر مستقیم کافئین زدایی با جاذب

این روش مشابه روش غیر مستقیم کافئین زدایی با حلال است با این تفاوت که حلال با ترکیباتِ محلول در آبِ موجود در قهوه، جایگزین می شود.

این محلولِ گرما دیده، کافئین را از دانه عصاره گیری می کند. پس از آن کافئین درون مخزنی جدا به وسیله جاذب های پذیرندۀ کافئین، مانند کربن روکش دار فعال یا میکرورزین های غیر یونی از محلول به طور انتخابی جدا می شود.

این عصاره که اکنون کافئین ندارد مجددا برای بازیابی به مخزن عصاره گیری برگرداننده می شود و فرآیند دوباره انجام می شود.

درصورتیکه تمایل دارید درباره نحوه برشت قهوه های دیکف مطالعه کنید به این مقاله رجوع کنید.

قهوه دیکف در کاپینگ

با آنکه تفاوت طعمی ناچيزي در بين روش هاي مختلف کافئين زدايي وجود دارد، اما اگر فرآيند کافئين زدايي و همچنين برشت سازی به درستي و با دقت انجام شود تفاوت بين فنجان قهوه نرمال و فنجان قهوه دیکف، به حداقل مي رسد.

اگر دقت کافي در فرآوري وجود نداشته باشد و شرايط درستي فراهم نشود در مرحله کاپينگ معمولا معايب زير ديده مي شود:

• در روش کافئين زدايي به کمک دي اکسيدکربن، قهوه ممکن است طعم پختگي (Cooked) داشته باشد که اين شاخصه به ماهيت کلي قهوه بدون کافئين مرتبط است.
• قهوه کافئين زدايي شده به کمک دي اکسيدکربن، فاقد طعم و عطر واضح (Flat) است.
• در روش هاي کافئين زدايي به کمک آب، قهوه کم جان و رقيق است. اين اتفاق به دليل پيوستگي مواد جامد محلول به همراه کافئين مي باشد. (اين عيب معمولا با بالا رفتن درجه برشت نمايان مي شود.)
• قهوه کافئين زدايي شده به کمک اتيل استات، همواره ايراد پختگي (Cooked) در طعم را دارد که مقدار ناچيزي مرتبط با ماهيت قهوه های دیکف است.

روش هاي نوين حذف کافئين و چشم اندازه آنها

با اينکه تحولات و پيشرفت هاي بزرگي در اين امر انتظار نمی رود، اما ممکن است به کمک علم بيولوژي مولکولي و بيوتکنولوژي بتوان درختچه هاي قهوه بدون کافئين طبيعي را توليد کرد که در حدود پنج الي ده سال قابل بهره برداری باشند.

توالي هاي ژني و الگوهاي بيوشيمي قهوه رمز گشايي شده اند و در دسترس هستند به اين ترتيب امکان کشت گياه قهوه بدون کافئين با فن آوري DNA نوترکيب، وجود دارد.

محدودیت های کافئین زدایی

استانداردهای کافئین:

سازمان استاندارد غذایی، حد و حدودی برای کم کردن میزان کافئین قهوه قائل شده است.

در کشور هاي عضو اتحاديه اروپا، حداکثر مقدار مجاز کافئين موجود در دانه قهوه دیکف معادل 0.1 % است و این مقدار در حالت عصاره گیری شده حدود 0.3 % است.

در ايالت متحده آمريکا، حداقل مقدار مجاز کافئين زدايي در قهوه 97% است. (قهوه بدون کافئين داراي خلوص 99.7% است.)

استانداردهای حلال:

هيچ آيين نامه خاصي براي کافئين زدايي غير مستقيم به وسيله کربن روکش دار يا چربي يا روغن هاي موجود تعريف نشده است؛ همچنين محدوديتي براي حلال يا دي اکسيد کربن فوق بحراني موجود در فرآيند وجود ندارد.

• سازمان GMP مقدار مجاز وجود حلال دي کلرومتان در قهوه برشته شده، براي اروپا 2 تا 5 واحد ppm و براي آمريکا جنوبي 10 واحد ppm تعیین کرده است.
• همچنین سازمان GMP به صورت ويژه در رابطه با اتيل استات اعلام کرده است : در ايتاليا مقدار مجاز وجود اتيل استات درون قهوه برشت شده 15 واحد ppm باشد.

مترجم: پرهام کرداری
منابع:

Fischer M., Reimann S., Trovato V. and Redghwell R.J. (2000) Structural
aspects of polysaccharides from arabica coffee. Proc 18th ASIC Coll.,
pp. 91–94.
Flament I. (2002) Coffee Flavour Chemistry. New York: John Wiley.
Folstar P. (1985) Lipids. In R.J. Clarke and R. Macrae (eds), Coffee: Volume 1
– Chemistry. London: Elsevier Applied Science, pp. 203–222.
Folstar P., Pilnik W., de Heus J. G. and Van der Plas H. C. (1975) The com-
position of fatty acids in coffee oil and wax. Lebensm. Technol. 8,
286–288.
Folstar P., Schols H.A., Van der Plas H.C., Pilnik W., Landherr C.A. and Van
Vildhuisen A. (1980) New tryptamine derivatives isolated from wax of
green coffee beans. J. Agric. Food Chem. 28, 872–874.