Door Claire Gillespie | Bijgewerkt op 24 maart 2022

RomoloTavani/iStock/GettyImages

Cafeïne is een natuurlijk voorkomende alkaloïde die voorkomt in theebladeren en koffiebonen. Hoewel de stimulerende eigenschappen ervan algemeen bekend zijn, zoeken veel consumenten en onderzoekers naar manieren om de verbinding te isoleren voor onderzoek, productiesupplementen of cafeïnevrijmakingsprocessen. Hieronder vindt u een beknopt, deskundig overzicht van de belangrijkste methoden die worden gebruikt om cafeïne uit koffie te extraheren.

TL;DR

Drie reguliere technieken (directe extractie van organische oplosmiddelen, het waterproces en superkritische CO₂-extractie) bieden elk duidelijke voordelen op het gebied van zuiverheid, veiligheid en schaalbaarheid.

Directe extractie van organische oplosmiddelen

Bij deze wijdverbreide industriële aanpak worden koffiebonen eerst gedurende minimaal 30 minuten bevochtigd of gestoomd in een roterende trommel. Deze stap zet de celwanden van de bonen uit, waardoor oplosmiddelen efficiënter kunnen doordringen. De bonen worden vervolgens herhaaldelijk gespoeld met een door de FDA goedgekeurd organisch oplosmiddel zoals dichloormethaan (methyleenchloride) of ethylacetaat. Omdat cafeïne oplosbaar is in deze niet-polaire oplosmiddelen, lost het op terwijl de bonen de meeste smaakstoffen behouden.

Zodra het oplosmiddel verzadigd is, wordt het verwijderd en ondergaan de bonen een tweede stoomcyclus. Het resterende oplosmiddel verdampt, waardoor kristallijne cafeïne achterblijft. De bonen worden vacuümgedroogd om eventuele sporen van oplosmiddelen te verwijderen. Deze methode kan ook worden toegepast op vloeibare koffie; de onmengbaarheid van het oplosmiddel met water creëert een aparte laag, waardoor een gemakkelijke scheiding mogelijk wordt.

Waterprocesmethode

Deze techniek, ook bekend als het ‘Zwitserse waterproces’, maakt gebruik van water op hoge temperatuur (≈100°C) om cafeïne uit de bonen te lekken. Door het eerste weken wordt cafeïne geëxtraheerd, maar worden ook veel oplosbare smaakstoffen verwijderd. Om de smaak te behouden, wordt de oplossing vervolgens door een op koolstof gebaseerd filter geleid dat selectief cafeïnemoleculen vasthoudt en andere smaakcomponenten doorlaat. Nadat de bonen opnieuw in het gefilterde water zijn ondergedompeld, nemen ze het verloren smaakprofiel opnieuw op, wat resulteert in een cafeïnevrij product met minimaal smaakverlies.

Superkritische kooldioxide-extractie

Superkritisch CO₂ gedraagt zich als een hybride tussen een gas en een vloeistof en biedt unieke oplosmiddeleigenschappen. Door zowel de druk als de temperatuur te verhogen, gaat CO₂ over in een superkritische toestand waarin cafeïne selectief wordt opgelost, terwijl de meeste aromatische verbindingen worden gespaard. De koffiebonen worden gespoeld met deze superkritische vloeistof, die vervolgens wordt gefilterd om de opgeloste cafeïne terug te winnen. De CO₂ wordt opnieuw gecomprimeerd en hergebruikt, waardoor het proces zeer efficiënt en milieuvriendelijk is.