Добавить новость
ru24.net
News in English
Июль
2024

Retaining flavor while removing caffeine − explaining the chemistry behind decaf coffee

0

For many people, the aroma of freshly brewed coffee is the start of a great day. But caffeine can cause headaches and jitters in others. That’s why many people reach for a decaffeinated cup instead.

I’m a chemistry professor who has taught lectures on why chemicals dissolve in some liquids but not in others. The processes of decaffeination offer great real-life examples of these chemistry concepts. Even the best decaffeination method, however, does not remove all of the caffeine – about 7 milligrams of caffeine usually remain in an 8-ounce cup.

Producers decaffeinating their coffee want to remove the caffeine while retaining all – or at least most – of the other chemical aroma and flavor compounds. Decaffeination has a rich history, and now almost all coffee producers use one of three common methods.

All these methods, which are also used to make decaffeinated tea, start with green, or unroasted, coffee beans that have been premoistened. Using roasted coffee beans would result in a coffee with a very different aroma and taste because the decaffeination steps would remove some flavor and odor compounds produced during roasting.

The carbon dioxide method

In the relatively new carbon dioxide method, developed in the early 1970s, producers use high-pressure CO₂ to extract caffeine from moistened coffee beans. They pump the CO₂ into a sealed vessel containing the moistened coffee beans, and the caffeine molecules dissolve in the CO₂.

Once the caffeine-laden CO₂ is separated from the beans, producers pass the CO₂ mixture either through a container of water or over a bed of activated carbon. Activated carbon is carbon that’s been heated up to high temperatures and exposed to steam and oxygen, which creates pores in the carbon. This step filters out the caffeine, and most likely other chemical compounds, some of which affect the flavor of the coffee.

These compounds either bind in the pores of the activated carbon or they stay in the water. Producers dry the decaffeinated beans using heat. Under the heat, any remaining CO₂ evaporates. Producers can then repressurize and reuse the same CO₂.

This method removes 96% to 98% of the caffeine, and the resulting coffee has only minimal CO₂ residue.

This method, which requires expensive equipment for making and handling the CO₂, is extensively used to decaffeinate commercial-grade, or supermarket, coffees.

Swiss water process

The Swiss water method, initially used commercially in the early 1980s, uses hot water to decaffeinate coffee.

Initially, producers soak a batch of green coffee beans in hot water, which extracts both the caffeine and other chemical compounds from the beans.

It’s kind of like what happens when you brew roasted coffee beans – you place dark beans in clear water, and the chemicals that cause the coffee’s dark color leach out of the beans into the water. In a similar way, the hot water pulls the caffeine from not yet decaffeinated beans.

During the soaking, the caffeine concentration is higher in the coffee beans than in the water, so the caffeine moves into the water from the beans. Producers then take the beans out of the water and placed them into fresh water, which has no caffeine in it – so the process repeats, and more caffeine moves out of the beans and into the water. The producers repeat this process, up to 10 times, until there’s hardly any caffeine left in the beans.

The resulting water, which now contains the caffeine and any flavor compounds that dissolved out from the beans, gets passed through activated charcoal filters. These trap caffeine and other similarly sized chemical compounds, such as sugars and organic compounds called polyamines, while allowing most of the other chemical compounds to remain in the filtered water.

Producers then use the filtered water – saturated with flavor but devoid of most of the caffeine – to soak a new batch of coffee beans. This step lets the flavor compounds lost during the soaking process reenter the beans.

This animation shows the steps to the Swiss water process.

The Swiss water process is prized for its chemical-free approach and its ability to preserve most of the coffee’s natural flavor. This method has been shown to remove 94% to 96% of the caffeine.

Solvent-based methods

This traditional and most common approach, first done in the early 1900s, uses organic solvents, which are liquids that dissolve organic chemical compounds such as caffeine. Ethyl acetate and methylene chloride are two common solvents used to extract caffeine from green coffee beans. There are two main solvent-based methods.

In the direct method, producers soak the moist beans directly in the solvent or in a water solution containing the solvent.

The solvent extracts most of the caffeine and other chemical compounds with a similar solubility to caffeine from the coffee beans. The producers then remove the beans from the solvent after about 10 hours and dry them.

In the indirect method, producers soak the beans in hot water for a few hours and then take them out. They then treat the water with solvent to remove caffeine from the water. Methylene chloride, the most common solvent, does not dissolve in the water, so it forms a layer on top of the water. The caffeine dissolves better in methylene chloride than in water, so most of the caffeine stays up in the methylene chloride layer, which producers can separate from the water.

A few chemical processes can remove the caffeine from coffee beans. Andy Brunning/Compound Interest, CC BY-NC

As in the Swiss water method, the producers can reuse the “caffeine-free” water, which may return some of the flavor compounds removed in the first step.

These methods remove about 96% to 97% of the caffeine.

Is decaf coffee safe to drink?

One of the common solvents, ethyl acetate, comes naturally in many foods and beverages. It’s considered a safe chemical for decaffeination by the Food and Drug Administration.

The FDA and the Occupational Safety and Health Administration have deemed methylene chloride unsafe to consume at concentrations above 10 milligrams per kilogram of your body weight. However, the amount of residual methylene chloride found in roasted coffee beans is very small – about 2 to 3 milligrams per kilogram. It’s well under the FDA’s limits.

OSHA and its European counterparts have strict workplace rules to minimize methylene chloride exposure for workers involved in the decaffeination process.

After producers decaffeinate coffee beans using methylene chloride, they steam the beans and dry them. Then the coffee beans are roasted at high temperatures. During the steaming and roasting process, the beans get hot enough that residual methylene chloride evaporates. The roasting step also produces new flavor chemicals from the breakdown of chemicals into other chemical compounds. These give coffee its distinctive flavor.

Plus, most people brew their coffee at between 190 F to 212 F, which is another opportunity for methylene chloride to evaporate.

Retaining aroma and flavor

It’s chemically impossible to dissolve out only the caffeine without also dissolving out other chemical compounds in the beans, so decaffeination inevitably removes some other compounds that contribute to the aroma and flavor of your cup of coffee.

But some techniques, like the Swiss water process and the indirect solvent method, have steps that may reintroduce some of these extracted compounds. These approaches probably can’t return all the extra compounds back to the beans, but they may add some of the flavor compounds back.

Thanks to these processes, you can have that delicious cup of coffee without the caffeine – unless your waiter accidentally switches the pots.

Michael W. Crowder, Professor of Chemistry and Biochemistry, Miami University

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Свыше 6,5 тысячи жителей Москвы и Московской области получили справки о статусе предпенсионера в клиентских службах регионального Отделения СФР и МФЦ

Мытищинское предприятие ООО «Водомер» получило Диплом победителя в региональном конкурсе «100 лучших товаров России»

В этом году Отделение СФР по Москве и Московской области компенсировало стоимость полиса ОСАГО 1 192 жителям региона

Мытищинское предприятие ООО «Водомер» получило Диплом победителя в региональном конкурсе «100 лучших товаров России»


Радио Romantika рекомендует open-air «Легенды мирового рока»

ГПМ Радио участвует в деловой программе Московского медиафестиваля на ВДНХ

Мегадискотека Детского радио «Дети как звезды!» пройдет 1 сентября в Москве и Санкт-Петербурге

МИД РФ вновь отрицает факт этнической чистки в Нагорном Карабахе


Boeing ‘humiliated’ over upstart rival SpaceX rescuing stuck astronauts | Reporter Replay

Former Jamaica ace hopes new guide for mums in football leads to better support for female players with children

Eleven sensational Premier League transfers that could yet be done including huge deals for Man Utd and Chelsea

Deontay Wilder Rules Out Incredible Comeback Fight Offer: “Not Interested”


Прощальный вечер...

Эгикал на рассвете

Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70

Что-то надвигается...


Drive Zone Online 1.0.0 (502)

10 tips to get started in Star Wars Outlaws

Clair Obscur: Expedition 33 creative director speaks about the dark fantasy RPG's stunning Unreal Engine 5 graphics: 'It’s a key foundation for the studio to really look for the latest technology'

Выживач Tiles of Survive доступен в Google Play 27 стран



Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: В Москве и Московской области 1,6 млн семей получили материнский капитал с начала действия программы

Пиратский «День именинника» отметили в ТРЦ «Нора»

Мегадискотека Детского радио «Дети как звезды!» пройдет 1 сентября в Москве и Санкт-Петербурге

Отделение СФР по Москве и Московской области предостерегает: не поддавайтесь на уловки мошенников!




Амбассадор фонда без кистей рук установил мировой рекорд в дисциплине стронгмен

Мытищинское предприятие ООО «Водомер» получило Диплом победителя в региональном конкурсе «100 лучших товаров России»

Денис Клявер спел в центре Москвы песню о самых близких

Мытищинское предприятие ООО «Водомер» получило Диплом победителя в региональном конкурсе «100 лучших товаров России»


В Совфеде рассказали, как Россия сможет помочь Павлу Дурову

В Шатуре объявлен конкурс на капитальный ремонт котельной

В результате ДТП в Москве погибла женщина и пострадал ребенок

Экс-замглавы МО Попов просил не заключать его под стражу, а избрать другую меру


У Сейбота Уайлда в конце матча с Рублевым начались судороги

Гауфф не оставила шансов Грачевой в первом круге турнира US Open-2024

Эрика Андреева добилась победы на старте Открытого чемпионата США

Теннисист Рублев вышел во второй раунд US Open


В результате ДТП в Москве погибла женщина и пострадал ребенок

Сертификаты на детские товары вручили 15 семьям бойцов СВО в Воскресенске

ЦСКА в серии буллитов обыграл «Витязь» в стартовом матче Кубка мэра Москвы

Госдума рассмотрит законопроект о переименовании Ростова


Музыкальные новости

Аранжировка Песен. Аранжировка Музыки. Создание Аранжировок.

Андрей Губин пообещал вернуться на сцену спустя 19 лет с новым хитом «Покемон»

Крымские каникулы: «Голоса Градского» представили уникальную концертную программу

Концерты сентября в Москве: само собой, Шуфутинский, Big Baby Tape, Баста и не только



Отделение СФР по Москве и Московской области предостерегает: не поддавайтесь на уловки мошенников!

Мегадискотека Детского радио «Дети как звезды!» пройдет 1 сентября в Москве и Санкт-Петербурге

Мытищинское предприятие ООО «Водомер» получило Диплом победителя в региональном конкурсе «100 лучших товаров России»

Мытищинское предприятие ООО «Водомер» получило Диплом победителя в региональном конкурсе «100 лучших товаров России»


Дубль 17-летнего Окишора помог "Динамо" обыграть "Крылья Советов" в Кубке России

Женщина на иномарке залетела под КАМАЗ на М5 "Урал" в Челябинской области

«Единой России» засчитали Москву // Эксперты предсказали партии уверенную победу на выборах в Мосгордуму

Сергей Светлаков бежит в костюме жирафа в трейлере комедии «Беляковы в отпуске»


Иномарка насмерть сбила женщину на востоке Москвы

На Московской в Саратове автобус врезался в автовышку

Суд заключил под стражу обвиняемых в покушении на таксиста в Балашихе

Мэрия Москвы защитила детей от ГИБДД // Полиция и чиновники разошлись в оценках роста детской аварийности


"Путин все понял". На Западе сделали неожиданное заявление о России

В Арктике разворачивается «гонка вооружений». США пытаются препятствовать сотрудничеству РФ и КНР

Владислав Шапша работает в Москве над новым нацпроектом «Кадры»

Михаил Евраев доложил Президенту России Владимиру Путину о развитии Ярославской области




Суд признал законной блокировку сайта независимого саратовского издания


Доктор Юзуп рассказала, как реакция организма на продукты может рассказать о скрытых заболеваниях

Из желудка московской школьницы, любившей есть волосы, достали гигантский полуметровый ком

Форум «Активное долголетие в Подмосковье» прошел в Одинцове

Как увеличить прибыль клиники до 30%, повысив квалификацию врачей


В Киеве обвинили Зеленского в краже денег у пенсионеров

«Они убивали чеченцев». Зеленский заявил, что его окруженцы причастны к ликвидации чеченского спецназа в Киеве

Киев посадит за штурвалы пенсионеров: что еще выпросит Зеленский на предстоящей встрече с Байденом


Тренер «Рубин Ялта» – о Соболеве: наша команда ищет варианты для усиления

Росгвардейцы обеспечили безопасность на футбольных матчах РПЛ в Москве

Форум «Активное долголетие в Подмосковье» прошел в Одинцове

Айрат Даллас о тонкостях выбора спортивного питания для безопасного снижения веса


Лукашенко рассказал, как Беларусь пытаются оторвать от России

Лукашенко заявил, что не позволит белорусской армии воевать за пределами страны

Лукашенко заявил, что не прикажет военным идти воевать за пределы страны

Луκaшeнκο paccκaɜaл, κaκ eгο οтpывaют οт Ροccии



Мэр Москвы рассказал о ходе строительства нового автомобильного моста

Сергей Собянин рассказал, как Москва поддерживает многодетные семьи

Собянин рассказал об открытии нового здания школы №1392 в Филимонковском районе

Собянин: Будем продвигать Москву как новый центр международной киноиндустрии


Москва презентовала аналитический доклад по климатической повестке крупных городов БРИКС

В Арктике разворачивается «гонка вооружений». США пытаются препятствовать сотрудничеству РФ и КНР

Москва представила аналитическое исследование климатической повестки городов БРИКС

Ивановское торнадо: как в центре России 9 июня 1984 года летали дома и коровы


Госдума рассмотрит законопроект о переименовании Ростова

Четыре новых электрички выйдут на маршруты «Рязань-Москва».

В Совфеде рассказали, как Россия сможет помочь Павлу Дурову

Представитель РТФ рассказал о юридических тонкостях оформления факта получения травмы на производстве


Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70

Беспроводной сканер штрих-кодов SAOTRON P05i промышленного класса

КНР и РЖД связывают три буквы — СМП. Арктический экспресс принял эстафету у китайских моряков и повёл по железным дорогам России контейнеры с Севморпути

Денис Мантуров встретился с губернатором Архангельской области Александром Цыбульским


Книжная выставка «Без меня народ не полный…» к 125-летию со дня рождения А.П.Платонова, русского и советского писателя, поэта и публициста, драматурга.

Акция-настроение «С книжных страниц – на большой экран»

«Уходящая натура». Доходность в Севастополе от студий выше, чем в Симферополе

Часть Симферполя без света, Евпатория и часть Ялты без воды


Костромские полицейские поймали подыскивавшего курьеров для участия в мошеннической схеме москвича

Представитель РТФ рассказал о юридических тонкостях оформления факта получения травмы на производстве

В Волоколамске объявлен конкурс на строительство блочно-модульной котельной

«Нужно полностью запретить»: эксперты оценили ограничения на смартфоны в школах












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
US Open

Хачанов проиграл Эвансу в матче первого круга Открытого чемпионата США






RT: Бывшего замминистра обороны Павла Попова доставили в военный суд

К голосованию готовы

Жителей Подмосковья предупредили о неблагоприятных метеоусловиях из-за выбросов

Беременную москвичку и ее мужа-вьетнамца выселили из единственного жилья