download article

Caffeïnevrije koffie

Koffiebonen hebben een caffeïnegehalte van 1 tot 4%. Door de koffie te ontdoen van cafeïne kan 97% van deze cafeïne verwijderd worden. Om cafeïnevrije koffie te verkrijgen (zowel bij gemalen als bij oploskoffie) wordt het cafeïne vooraf uit de gehele boon verwijderd.

Koffiebonen ontdoen van cafeïne kan op drie manieren:

• met extractiemiddelen
• met water
• met superkritisch en vloeibaar koolstofdioxide (CO₂)
  

Met extractiemiddelen

Cafeïne kan uit de koffiebonen verwijderd worden door een organisch extractiemiddel. Cafeïne is namelijk oplosbaar in enkele extractiemiddelen. Als extractiemiddelen worden dichloormethaan (DCM) en ethylacetaat gebruikt. In dichloormethaan is de oplosbaarheid van cafeïne bij 20ºC 8 gram/100 ml. In ethylacetaat is deze oplosbaarheid 2 gram/100 ml. Er zijn meer extractiemiddelen mogelijk, maar deze zijn of niet effectief genoeg of schadelijk voor de gezondheid. De twee gebruikte extractiemiddelen zijn chemisch inert, extraheren geen andere componenten uit de koffie en hebben een laag kookpunt (belangrijk om gemakkelijk cafeïne los te laten).

De extractiemethode omvat drie stappen. De eerste stap is het stomen of dampen van de koffieboon. Door de koffiebonen aan stoom of water bloot te stellen, wordt het vochtgehalte 20-40%. Hierdoor wordt het oppervlak en de celstructuur van de boon doorlaatbaar voor het kristallijne cafeïne

De tweede stap is het extraheren van het cafeïne. De koffiebonen worden, in tegenstroomprincipe, in aanraking gebracht met het extractiemiddel. De cafeïne verlaat de koffieboon en gaat in oplossing in het extractiemiddel. De cafeïnevrije koffiebonen verlaten het oplosgedeelte. Het extractiemiddel wordt in een vacuüminstallatie aan de kook gebracht, door het vacuüm wordt de kookpunt verlaagd naar 70ºC en verdampt het extractiemiddel. De cafeïne blijft achter. Na condensatie kan het extractiemiddel weer opnieuw gebruikt worden. De achtergebleven cafeïne wordt gezuiverd, door middel van herkristallisatie, en verder bewerkt voor toepassingen in voedings- of geneesmiddelen.

Om het extractiemiddel te verwijderen worden de koffiebonen gespoeld met water. Het maximaal toegelaten gehalte aan dichloormethaan is 2 mg/kg product, bij een optimaal proces kan echter een gehalte van 0,3 mg/kg product gehaald worden.

De derde stap is het drogen van de koffieboon. Het drogen van de koffieboon kan plaatsvinden door droge hete lucht over en door de koffiebonen te blazen, in bijvoorbeeld een ronddraaiende trommel onder vacuüm of op een transportband bij atmosferische druk. De cafeïnevrije koffiebonen zijn nu klaar voor verdere bewerking in het tradionele proces voor gemalen koffie of voor oploskoffie.

Met water

Koffiebonen ontdoen van cafeïne kan ook door middel van water. De oplosbaarheid van cafeïne is bij 20ºC vrij laag, maar bij hogere temperaturen als 80ºC is de oplosbaarheid 35-40 gram/100 ml. Groot nadeel van cafeïnevrij maken met behulp van water is dat ook veel andere stoffen oplossen in het water, waardoor het verlies vrij groot is.

De koffiebonen hoeven niet apart bevochtigd te worden, omdat het proces in water plaatsvindt. De koffiebonen worden in een bad gebracht met het warme water. Via verschillende compartimenten wordt steeds meer cafeïne uit de koffiebonen gehaald, tot het gehalte aan cafeïne ten minste 97% gereduceerd is. De duur van dit proces is 8 uur.

Het gebruikte water wordt vervolgens verdampt op een banddroger en in een vacuüm indampinstallatie. Het hierbij verkregen cafeïne wordt gezuiverd en verder bewerkt. Door middel van actief kool en saccharose wordt het verwijderen van cafeïne uit het water vergemakkelijkt.

De cafeïnevrije koffiebonen hoeven niet afgespoeld te worden, omdat het al met water behandeld is. De bonen kunnen gedroogd worden als in voorgaand proces en verder bewerkt worden in de traditionele processen.

Superkritische extractie met koolstofdioxide (CO₂)

Superkritisch vloeibaar koolstofdioxide wordt verkregen door zuiver koofstofdioxide vloeibaar te maken onder een druk van 200 bar. Het vloeibare koolstofdioxide heeft nu vloeistof eigenschappen die vergelijkbaar zijn met water en kan daarom zelfs verpompt worden. Superkritisch koolstofdioxide verwijdert alleen het kristallijne cafeïne uit de koffiebonen.

De koffiebonen wordt eerste bevochtigd tot een vochtgehalte van 20-25%. Hierna worden ze in een druktank gebracht. De druk in de tank is 350 bar. Het superkritische vloeibare koolstofdioxide wordt toegevoegd. In 8 tot 12 uur vind de extractie plaats.

Na de extractie wordt het koolstofdioxide ontdaan van cafeïne. Hiervoor zijn drie methoden beschikbaar.

• Eerste methode is door middel van actieve kool. Het koolstofdioxide laat men over een bed van actieve kool lopen. De actieve kool absorbeert de cafeïne. De cafeïne kan dan echter niet meer verder verwerkt worden.
• Een andere manier om het koolstofdioxide en de cafeïne te scheiden is door sublimatie van het cafeïne. Hiertoe wordt het koolstofdioxide met cafeïne op een fluid bed oven verwarmd. Bij 360ºC gaat het cafeïne vanuit de vloeistoffase direct over in de gasfase. Het gas wordt opgevangen en in een wastoren met water gevangen. Nu kan het cafeïne wel verder bewerkt worden.
• Als derde methode kan de druk afgelaten worden. Hierdoor verdampt het koolzuur en blijft vaste cafeïne over. Het koolzuur kan opnieuw opgevangen worden en daarna opnieuw onder druk gebracht worden, hierdoor is het herbruikbaar. De laatste methode is een eenvoudig principe. Door de grote drukverschillen is het echter niet energiezuinig.
  

De koffiebonen worden na het proces gedroogd, ze hoeven niet eerst schoongespoeld te worden, omdat het koolstofdioxide simpelweg verdampt tijdens het drogen.

---

Geef uw reactie op dit artikel

Alle velden zijn verplicht. Uw persoonlijke informatie wordt niet op de site geplaatst. Hyfoma levert geen machines, maar verwijst alleen naar de bedrijven die de machines leveren. De meeste genoemde bedrijven leveren alleen machines voor de voedselindustrie en produceren geen voedsel.

Naam:		Email:
Functie:		Bedrijf: