Metody izolace kofeinu z kávových zrn

Pro mnoho lidí je káva každodenním rituálem - ať už pro její chuť, aroma, nebo povzbuzující účinky. Ale co když chcete kávu bez kofeinu? Dekofeinizace je proces, při kterém se ze zelených (nepražených) kávových zrn odstraňuje kofein. Způsob, jakým se z kávových zrn kofein odstraní, ovlivňuje nejen chuťový profil, ale i zdravotní vnímání a cenu konečného produktu.

Kofein patří do skupiny alkaloidů s purinovou strukturou - konkrétně do skupiny methylových derivátů xanthinu. Kofein je obsažen v kávových zrnech (1 - 2 %) a kakaových bobech. Kofein bývá také označován podle výskytu v různých rostlinách jako guaranin (obsažený guaraně, což jsou semena rostliny paulinie nápojné), matein (obsažený v maté, což je jihoamerický nápoj připravovaný z lístků stále zeleného stromu cesmíny paraguayské) nebo thein (obsažený v čaji - konkrétně v listech čajovníku, 3 - 5 %). Kofein působí na centrální nervovou soustavu jako stimulátor, dočasně potlačuje únavu a probouzí bdělost. Kofein má zároveň ale také diuretické účinky, při pravidelném užívání se ovšem vytváří tolerance těmto účinkům, tudíž při pravidelném užívání nápojů obsahujících kofein nedochází k dehydrataci.

Historie dekofeinizace

Historie kávy bez kofeinu sahá až do počátku 20. století, kdy se začala zvyšovat poptávka po kávě bez kofeinu. V té době byla káva oblíbeným nápojem a mnoho lidí si chtělo vychutnat chuť kávy bez povzbuzujících účinků kofeinu. První způsoby odstraňování kofeinu z kávy byly hrubé a často vedly ke ztrátě chuti a aroma. Průmyslová dekofeinizace byla poprvé úspěšně provedena v roce 1905 německou společností Café HAG.

V roce 1903 vyvinul německý obchodník Ludwig Roselius postup pro odstraňování kofeinu z kávy, který spočíval v namáčení zelených kávových zrn do benzenu, toxické chemikálie. Tento postup sice účinně odstraňoval kofein, ale zanechával v kávě zbytkovou chuť a vůni. Proto byly vyvinuty další metody, které používaly jiná rozpouštědla, například trichlorethylen a methylenchlorid.

V šedesátých letech 20. století byly vyvinuty nové metody, které k extrakci kofeinu používaly místo chemikálií vodu. Jedna z těchto metod, nazývaná Swiss Water Process, se používá dodnes a spočívá v namáčení zelených kávových zrn v horké vodě za účelem extrakce kofeinu. Voda pak prochází přes uhlíkový filtr, který kofein odstraní.

Čtěte také: Vlastnosti dřevovláknité izolace – požární odolnost

Současné metody dekofeinizace

V současnosti existují různé způsoby odstraňování kofeinu ze zelených kávových zrn. Proces odstraňování kofeinu z kávy se provádí vždy před pražením, a to také proto, že káva během všech metod přichází do kontaktu s vodou. Po pražení je důležité kávu skladovat v suchu. Ze zdravotního a chuťového hlediska patří mezi nejšetrnější vodní procesy a CO₂ extrakce.

1. Chemická rozpouštědla

Methylenchlorid a ethylacetát jsou dvě hlavní chemikálie používané k odstraňování kofeinu z kávových zrn v chemickém procesu. Tato metoda je nejrozšířenější a především nejlevnější metodou extrakce kofeinu.

a. Methylenchlorid (DCM)

• Methylenchlorid (také dichlormethan či DCM) je těkavá chemická sloučenina, která se mimo jiné používá i jako odmašťovač či odstraňovač nátěrů.
• Methylenchlorid je rozpouštědlo, které se aplikuje na zrna, váže se na kofein a následně je odplaveno oplachem vodou.
• Ač byl methylenchlorid spojován s řadou zdravotních rizik, Americký úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) označil riziko za „v podstatě neexistující“. Methylenchlorid se navíc vypařuje již při teplotě 40 °C a vzhledem ke skutečnosti, že se káva praží při teplotách kolem 200 °C, je nepravděpodobné, že by po procesu zůstaly jakékoli zbytky této látky v konečném šálku kávy.
• Pomocí methylenchloridu je z kávy odstraněno až 97 % kofeinu.

b. Ethyl-acetát (EA)

• Použití ethyl-acetátu k odstraňování kofeinu je považováno za přírodnější a bezpečnější cestu, neboť jej nalezneme například i ve zrajících jablkách nebo ostružinách. Lze jej získat fermentací cukrové třtiny či ovoce, ale lze jej vyrobit i chemicky. Někdy se tato metoda označuje jako "přírodní" chemická.
• Ethylacetát, přírodní sloučenina nacházející se v ovoci, má podobný účinek jako methylenchlorid. Zrna se namočí, ethylacetát váže kofein a následně se zrna opláchnou.
• Nevýhodou ethyl-acetátu je jeho charakteristický zápach, který může v kávě přetrvat, jedná se totiž o jednu ze základních látek octa.
• Tento proces může způsobit změny v chuti kávy. Tyto chemické metody jsou relativně efektivní při odstraňování kofeinu, ale zanechávají zbytky těchto chemikálií v kávě.

Přímá a nepřímá metoda chemické dekofeinizace

Každou z těchto látek lze k dekofeinizaci využít přímou či nepřímou metodou.

• Nepřímá metoda (Swiss prep): Kávová zrna se máčí v téměř vroucí vodě po několik hodin, čímž dojde k extrakci kofeinu, ale i dalších chuťových prvků a olejů ze zrna. Poté se zrna vyjmou z vody a přesunou se do nádoby s daným rozpouštědlem na zhruba 10 hodin, při čemž se molekuly rozpouštědla vážou s molekulami kofeinu. Tato výsledná kapalina se poté zahřeje, aby došlo k vypaření rozpouštědla a kofeinu. Nakonec se zrna vloží zpět do této kapaliny, aby znovu vstřebaly oleje a chutě.
• Přímá metoda: Spočívá v napařování kávových zrn po dobu zhruba 30 minut, čímž dojde k jejich nabobtnání a rozšíření pórů. Následně jsou opakovaně proplachovány rozpouštědlem zhruba 10 hodin za účelem extrakce kofeinu. Kapalina je potom vypuštěna a kávová zrna jsou opět napařena, aby došlo k odstranění zbytku látek.

2. Dekofeinizace oxidem uhličitým (CO₂)

Tato metoda je šetrná a 100% přírodní metoda dekofeinizace kávy, která zachovává plnou chuť a aroma. Využívá kombinace vody a přírodního oxidu uhličitého, díky čemuž si káva uchovává svůj charakter, aniž by došlo k narušení struktury zrn. Tento způsob je ideální pro výběrovou kávu a oblíbený mezi pražírnami, které chtějí nabídnout bezkofeinovou variantu bez kompromisů.

• Tato metoda byla vyvinuta poměrně nedávno vědcem Kurtem Zoselem z německého Institutu Maxe Plancka.
• Využívá místo výše uvedených rozpouštědel oxid uhličitý, který uvolňuje z kávových zrn výhradně kofein, nedochází tedy ke ztrátě jiných důležitých vlastností zrn.
• Kávová zrna se vloží do vody do nádoby z nerezové oceli, která se poté uzavře a utěsní. Následně je do extrakční nádoby vtlačen tekutý oxid uhličitý, který na sebe váže kofeinové molekuly. V návaznosti na to se opět vypustí a přenese do absorpční komory, ve které je postupně snižován tlak a oxid uhličitý se vrací do plynného skupenství.
• Jakmile je proces dekofeinizace dokončen, kávová zrna se vysuší a oxid uhličitý je za použití uhlíkového filtru oddělen od kofeinu a připraven k opětovnému použití.
• Kofein v plynném skupenství následně desublimuje - vytváří se bílé krystalky na horním díle Petriho misky, který je ochlazován kostkou ledu.
• Tlak se poté sníží a CO2 se buď odpaří, nebo projde vodou, ve formě perlivé vody, nebo přes filtry s aktivním uhlím.
• Touto metodou se odstraní 95 až 99 % kofeinu, což znamená, že klasický 250 ml šálek kávy nakonec obsahuje zhruba 4 mg kofeinu.
• Vzhledem k ceně této metody je hojně využívaná k extrakci kofeinu z komerční, méně exotické kávy. Za nejmodernější je považována dekofeinizace superkritickým CO₂ - patent z roku 1970. V prémiovém segmentu stále roste poptávka po CO₂ dekofeinizaci, protože nabízí nejčistší postup, minimální vliv na aroma a možnost certifikace udržitelných postupů.

3. Vodní metody

Extrakce kofeinu vodou se provádí dvěma způsoby: Mountain Water Process (MWP) a Swiss Water Process (SWP). Jsou zcela přírodní a chemicky nezávadné metody, které zachovávají chuťový profil. U některých káv však může dojít ke ztrátě aroma a chutí, pokud není proces dobře kontrolován.

Čtěte také: Kročejová izolace a její použití

a. Mountain Water Process (MWP)

• Metoda Mountain Water Process (MWP) je nepřímou metodou dekofeinizace kávy z mexické společnosti Descamex za použití čisté vody z nejvyšší hory Mexika Pico de Orizaba.
• Zelená zrna se napaří, míchají se s vodou, veškeré rozpustné látky (včetně kofeinu) přejdou do vody, která se poté přes speciální filtr zbaví pouze kofeinu.
• Vodní roztok - nyní již bez kofeinu - se poté znovu zavede k zrnům zelené kávy, která opět absorbují dříve odstraněné aromatické sloučeniny.
• Káva je následně vysušena a připravena na export.
• Výhody: žádné chemické zbytky, minimální vliv na chuť, šetrnost k životnímu prostředí.

b. Swiss Water Process (SWP)

• Bezkofeinové kávy, které využily švýcarskou metodu, najdeme už od roku 1988 a její kořeny sahají ještě dál.
• Jedná se o způsob, ke kterému není třeba žádných chemikálií za využití co možná nejčistší vody.
• Proces se opírá o rozpustnost kofeinu ve vodě a osmózu. Na začátku procesu dekofeinizace se zelená kávová zrna namočí do horké vody, aby se kofein rozpustil. Kofein však není jedinou látkou rozpustnou ve vodě, která se v kávě nachází. Cukry a další chemické složky, které vytvářejí chuť a vůni kávy, se ale také mohou rozpouštět ve vodě.
• Voda, ve které se zrna namáčely, je propuštěna přes filtr s dřevěným uhlím. Kofein je velká molekula a zachytí se tak ve filtru, zatímco cukry, oleje a další chemické prvky obsažené v kávě, které jí dodávají chuť a aroma, projdou a zůstanou ve vodě, čímž vznikne tzv. extrakt ze zelené kávy (Green Coffee Extract - GCE).
• Tato voda napuštěná extraktem ze zelené kávy se nyní používá k namáčení další dávky zelených kávových zrn. Během procesu dekofeinizace se kávová zrna namočí do malého množství GCE, čímž se vytvoří nasycený roztok, pomocí kterého se extrahuje pouze kofein, ostatní důležité sloučeniny však zůstávají nedotčené.
• Poté jsou zrna vysušena na 10,2 % vlhkosti a připravena k pražení.
• Zpočátku bylo za účelem vytvoření extraktu nutné obětovat menší množství kávy, tento je současně třeba pouze „udržovat“ pomocí postupného přidávání čisté vody.
• Zajímavostí je fakt, že při pražení kávy, u níž došlo k extrakci kofeinu vodou, není slyšet „crack“, dochází totiž ke změně buněčné struktury kávových zrn.

4. Sugar Cane Decaf

V posledních letech roste poptávka po zdravějších a přirozenějších variantách kávy, a proto si proces Sugar Cane Decaf získal oblibu. Jedná se o druhou přírodní metodu, která je v posledních letech o něco málo populárnější, protože nejlépe dokáže zachovat původní bohaté chutě kávy. Když uvidíte bezkofeinovou kávu, která byla kofeinu zbavena cukrovou třtinou, bude se pravděpodobně jednat o kávu z Kolumbie. Dekofeinizace pomocí cukrové třtiny někdy také naleznete jako EA dekofeinizaci.

• Sugar Cane Decaf je dvoustupňový proces, při kterém se kofein získává ze zelených kávových zrn pomocí vody a cukrové třtiny.
• Zelené kávová zrna se namočí na několik hodin do horké vody, aby se z nich získal kofein. Tento proces se nazývá macerace a pomáhá uvolnit kofein z kávových zrn.
• Poté se do směsi přidá roztok cukrové třtiny a vody, který působí jako přírodní rozpouštědlo (ethylacetát) a extrahuje kofein z kávových zrn. Roztok cukrové třtiny přitahuje molekuly kofeinu, váže se s nimi a odstraňuje kofein z kávových zrn.
• Kávová zrna zbavená kofeinu se oddělí od roztoku cukrové třtiny. Kávová zrna se poté vysuší, aby se odstranila zbytková vlhkost. Proces sušení probíhá ve vakuových sušárnách, což umožňuje rychlé a stejnoměrné sušení.
• Káva, která prošla tímto procesem, se často označuje jako "přírodně bezkofeinová káva" a má méně chuťových změn než káva odstraňovaná jinými procesy.
• Výhodou procesu Sugar Cane Decaf je, že k extrakci kofeinu se používá přírodní zdroj (cukrová třtina), přičemž v kávě zůstávají přirozené chutě a vůně.
• Kromě toho je tento proces šetrný k životnímu prostředí.

Srovnání metod dekofeinizace

Tabulka níže shrnuje klíčové aspekty různých metod dekofeinizace kávy:

Kofein sublimuje z výše uvedených vzorků (z čajových lístků, z rozemletých zrnek kávy) při teplotě 160 - 170 °C (teplota varu kofeinu je 178 °C) - sublimace je proces přechodu pevné látky na plynnou, aniž by došlo k tání pevné látky (bez průchodu kapalnou fází).

Závěrečné poznámky

S rostoucí spotřebou kávy roste také popularita té bezkofeinové a jinak tomu nejspíš nebude ani v několika dalších letech. Celkově je 12 % veškeré připravované kávy bez kofeinu. Za posledních pár let tu je tedy nárůst o zhruba 2 % a poptávka stále roste. Dost pravděpodobně se také rozšíří dekofeinizace pomocí oxidu uhličitého, protože stále není tak běžná jako například pomocí cukrové třtiny. Zároveň však odstranění kofeinu není tak snadné, jak se může zdát. A ačkoliv jsou tyto přírodní metody šetrnější, než dřívější chemické, stále při nich dochází ke ztrátě některých prospěšných látek, které v kávě můžeme najít. A tak hromadný přesun konzumace k bezkofeinové kávě není potřeba. Bezkofeinová káva totiž neznamená zdravější, ale zkrátka jen bez kofeinu. Kávu můžete připravovat stejně jako kávu s kofeinem. Bezkofeinovou kávu běžně vyhledávají těhotné nebo kojící ženy, pokud však pijete kávu po litrech, výměna třeba i jednoho šálku za bezkofeinový vám nejspíš neuškodí spíš naopak.

Čtěte také: Informace o úpravě povrchu dřevovláknité izolace

tags: #izolace #kofeinu #z #kávových #zrn #postup

Oblíbené příspěvky:

• Drnčení palubky Mondea: Identifikace a náprava
• Využití černého bezu v léčitelství
• I mistr tesař se utne: Analýza
• Jak na montáž podkladního roštu
• kvalitní podlahové krytiny Břeclav