Кофеин является необходимым веществом, которое используется в медицинских целях. А напитки с его содержанием (чай, кофе, какао) с удовольствием употребляют во всем мире. По своему влиянию на организм его причисляют к стимуляторам нервной деятельности. Процесс выделения кофеина был осуществлен несколькими учеными разных стран еще в 19 веке и описаны его основные свойства.
Способы извлечения кофеина
Существует несколько способов, которые позволяют получить алкалоид из природного сырья. Процесс выведения его из кофе, чая или какао-бобов носит название декофеинизации. В настоящее время его используют с целью получения напитка, не обладающего возбуждающими свойствами.
В случае кофе используют разные методики. Обычно процесс декофеинизирования начинается с обработки необжаренных (зеленых) зерен кофе паром. Затем зерна помещают в раствор, который экстрагирует кофеин, но оставляет другие важные химические вещества в зернах. Процесс экстракции повторяют … пока из зерен не будет удалено до 97 % кофеина, а в случае стандартов Евросоюза — до 99,9 % кофеина по массе. Зерна кофе содержат более четырёхсот химических соединений, которые придают напитку вкус и аромат, поэтому сложно сделать так, чтобы кофеин был удален, а другие компоненты остались в исходных концентрациях.
Если требуется извлечь вещество из зерен кофе, их сначала подвергают обработке паром еще до прожарки. Потом его проводят экстракцию, помещая в специальный раствор, позволяющий удалить кофеин. Процесс повторяется 8-12 раз: таким способом получается убрать из продукта до 97% вещества. При этом остальные компоненты сохраняются, а напиток не теряет своих качеств (вкуса и аромата). Сейчас существует шесть методов патентованного получения декофеинизированного кофе.
Смертельно опасно!
Самым страшным последствием является необратимая умственная деградация
Необходимо как можно раньше распознать зависимость и начать ее лечить.
Процесс Розелиуса
Первый эффективный способ выделения из кофе алкалоида был открыт немецкими изобретателями Розелиусом и Виммером в начале 20 века. Зерна предварительно обрабатывались крепким солевым раствором, а для экстракции использовался бензол. Полученный вид напитка без выраженного бодрящего эффекта после успешно продавался в Европе и США.
Позднее бензол в течение долгого времени применялся наряду с хлороформом и трихлорэтиленом. Но потом этот метод перестал применяться повсеместно по следующим причинам:
- соединения для декофеинизации оказались опасными для здоровья, исследования подтвердили их канцерогенные свойства
- после обработки происходило ухудшение вкусовых характеристик кофе
Тем не менее, принцип процесса Розелиуса для выделения алкалоида используется до сих пор. Только для экстракции берутся другие вещества – вода, метиленхлорид, этиловый эфир уксусной кислоты или сверхкритическая форма углекислого газа.
Швейцарский метод
В 80-х годах прошлого столетия был открыт новый безопасный способ, получивший название Swiss Water, который заключался в применении горячей воды для растворения кофеина. При этом другие химические соединения для экстракции не используются. Температура жидкости не превышает 93 градуса, и такая среда является оптимальной для «раскрытия» зерен. Применение кипятка с этой целью недопустимо, так как он приводит к тому, что алкалоид перестает выходить из сырья в раствор.
После настаивания вода сливается и пропускается через приспособление с угольным сорбентом. Потом она опять добавляется к кофейным плодам. Процесс повторяется до тех пор, пока количество алкалоида становится минимальным. В завершение этой же водой снова заливают зерна, и полученная смесь упаривается. Такой процесс позволяет сохранить все свойства напитка, но считается слишком дорогим.
Прямой способ
Принцип прямого метода для экстракции кофеина заключается в обработке сырья паром на протяжении 30 минут, а потом добавлении органического растворителя. Набухшие от паровых испарений зерна подвергают 10-часовой выдержке в присутствии дихлорметана или этилацетата. Полученная смесь настаивается в чистой воде для устранения химического соединения еще 10 часов, выпаривается и обжаривается классическим способом. Удаление проводится особенно тщательно, чтобы не нанести вреда потребителю.
Непрямой метод
Непрямой способ включает в себя сочетание прямого и швейцарского метода декофеинизации. После замачивания сырья в горячей воде ее сливают и обрабатывают веществом для экстракции. Воду потом используют снова, а кофеин легко выделяют упариванием. Одновременно производится конденсирование и повторное применение экстрагента. Непрямая методика имеет преимущества:
- отсутствует прямой контакт зерна с растворителем
- сохраняется качество (вкус и запах) готового напитка
- более доступна по себестоимости, в отличие от Swiss Water
Профессиональный колл-центр!
Звоните, и вы успеете спасти своего близкого человека!
Каждый день может стать последним!
- Круглосуточно
- Анонимно
- Бесплатно
Применение углекислого газа
Данный способ также начинается с предварительной обработки паром зерен, а потом погружение их в емкость с углекислым газом на 10 часов. При этом он находится в сверхкритическом состоянии под высоким давлением и температурой 31,1 градус.
При данных условиях оксид углерода приобретает жидкие свойства и выступает в качестве растворителя. За выделенное время он выводит кофеин из зерен, при этом остальные вещества в них сохраняются. Потом давление снижают до обычных показателей, газ испаряется, а кофеин отфильтровывается. Иногда смесь прогоняют через активированный уголь, используют способ дистилляции или перекристаллизации.
Методика имеет большой недостаток. Для ее проведения требуется дорогое оборудование, способное нагнетать и поддерживать от 73 до 300 атмосфер давления. Такой агрегат с запорно-регулирующими узлами и емкость с толстыми стенками стоит недешево. Положительным свойством декофеинизации газом считается возможность выводить кофеин не только из кофе, но и другого природного сырья, а также отсутствие токсического влияния экстрагента.
Выделение алкалоида из чая
Одна чашка черного чая имеет в составе около 50 мг кофеина. В зеленом чае его содержание в два раза больше. Уровень алкалоида зависит от ряда факторов и особенностей – места нахождения плантации, количества солнечных дней в период созревания, размера высушенных листочков. Для устранения кофеина в этом случае используется сверхкритический углекислый газ, который не вреден для человека и способен сохранить вкусовые свойства продукта.
Иногда для получения чая без кофеина применяется прямой метод с этилацетатом. Это соединение нетоксично, если его получать из фруктов. Но производители декофеинизированной продукции предпочитают использовать более дешевое синтезированное вещество. После обработки органолептические свойства напитка несколько снижаются.
