Descafeinización

La descafeinización, descafeinado o descafeinación es la eliminación de la cafeína de los granos de café, el cacao, las hojas de té y otros materiales que contienen cafeína. Las bebidas descafeinadas contienen típicamente del 1 al 2 % del contenido original de cafeína y, a veces, hasta el 20 %. Los productos descafeinados se denominan comúnmente descafeinados.

Descafeinado del cafe

Friedlieb Ferdinand Runge realizó el primer aislamiento de cafeína pura de los granos de café en 1820, después de que el poeta Goethe se enterara de su trabajo sobre el extracto de belladona y le solicitara que realizara un análisis sobre los granos de café. Aunque Runge pudo aislar el compuesto, no aprendió mucho sobre la química de la cafeína en sí, ni buscó usar el proceso comercialmente para producir café descafeinado.

Procesos de descafeinado

Se pueden usar varios métodos para descafeinar el café. Estos métodos se llevan a cabo antes del tostado y pueden usar solventes orgánicos como diclorometano o acetato de etilo, CO ₂ supercrítico o agua para extraer la cafeína de los granos, mientras se dejan los precursores del sabor lo más cerca posible de su estado original.

Procesos con disolventes orgánicos

Método directo

El primer proceso de descafeinado con éxito comercial fue inventado por el comerciante alemán Ludwig Roselius y sus compañeros de trabajo en 1903, después de que Ludwig observara que un cargamento de granos de café sumergidos accidentalmente en agua de mar había perdido la mayor parte de su contenido de cafeína sin perder mucho de su sabor. El proceso fue patentado en 1906 e implicó vaporizar granos de café con varios ácidos o bases, y luego usar benceno como solvente para eliminar la cafeína. El café descafeinado de esta manera se vendió como Kaffee HAG después del nombre de la empresa Kaffee Handels-Aktien-Gesellschaft (Coffee Trading Company) en la mayor parte de Europa, como Café Sanka en Francia y más tarde como café de la marca Sanka en los EE. UU. Café HAG y Sanka son ahora marcas mundiales de Kraft Foods.

Los métodos similares a los desarrollados por primera vez por Roselius han seguido dominando y, a veces, se conocen como el método de solvente orgánico directo. Sin embargo, debido a problemas de salud relacionados con el benceno (que hoy en día se reconoce como carcinógeno), los procesos comerciales ahora usan solventes alternativos como el diclorometano o el acetato de etilo. Los granos no tostados (verdes) primero se cuecen al vapor y luego se enjuagan con el solvente que extrae la cafeína, dejando prácticamente intactos otros componentes. El proceso se repite de 8 a 12 veces hasta que el contenido de cafeína cumpla con el estándar requerido (97 % de cafeína eliminada según el estándar de EE. UU. o 99,9 % sin cafeína en masa según el estándar de la UE).

Método indirecto

Otra variación del método de Roselius es el método de solvente orgánico indirecto. En este método, en lugar de tratar los frijoles directamente, primero se remojan en agua caliente durante varias horas y luego se retiran. El agua restante se trata con disolventes (por ejemplo, diclorometano o acetato de etilo) para extraer la cafeína del agua. Como en otros métodos, la cafeína se puede separar del solvente orgánico por simple evaporación. La misma agua se recicla a través de este proceso de dos pasos con nuevos lotes de frijoles. Se alcanza un equilibrio después de varios ciclos, donde el agua y los frijoles tienen una composición similar a excepción de la cafeína. Después de este punto, la cafeína es el único material que se elimina de los granos, por lo que no se pierde la fuerza del café ni otros sabores.Debido a que se usa agua en la fase inicial de este proceso, el descafeinado por método indirecto a veces se denomina "procesado con agua". Este método se mencionó por primera vez en 1941, y la gente ha hecho grandes esfuerzos para hacer que el proceso sea más "natural" y un verdadero proceso a base de agua al encontrar formas de procesar la cafeína del agua de manera que evite el uso de solventes orgánicos.

Proceso de agua suiza

Un método alternativo para eliminar la cafeína del café es el proceso Swiss Water. Este proceso no utiliza solventes orgánicos y, en cambio, solo se usa agua para descafeinar los granos, una técnica desarrollada por primera vez en Suiza en 1933 y comercializada por Coffex SA en 1980. El proceso Swiss Water fue introducido luego por The Swiss Water Decaffeinated Coffee Company de Burnaby., Columbia Británica, Canadá, en 1988.

El proceso utiliza extracto de café verde (GCE) para el mecanismo de extracción de cafeína. El extracto de café verde es una solución que contiene los componentes solubles en agua del café verde excepto la cafeína, que se obtiene remojando los granos de café verde en agua caliente y luego filtrándolos a través de un filtro de carbón activado para eliminar las moléculas de cafeína. Los granos frescos que contienen cafeína y otros componentes se agregan a la solución de GCE, donde la diferencia de gradiente de presión entre el GCE (que es pobre en cafeína) y el café verde (que es rico en cafeína) hace que las moléculas de cafeína migren desde el café verde en la GCE.Debido a que el GCE está saturado con los otros componentes solubles en agua del café verde, solo la molécula de cafeína migra al GCE; los otros elementos del café solubles en agua se retienen en el café verde. La nueva solución GCE rica en cafeína se pasa luego a través de los filtros de carbón activado para eliminar nuevamente la cafeína y se repite el proceso. El proceso por lotes continuo tarda de 8 a 10 horas en alcanzar el objetivo final de descafeinado residual.

El destacado ingeniero de alimentos Torunn Atteraas Garin también desarrolló un proceso para eliminar la cafeína del café.

Proceso de triglicéridos

Los granos de café verde se sumergen en una solución de agua caliente/café para atraer la cafeína a la superficie de los granos. Luego, los granos se transfieren a otro recipiente y se sumergen en aceites de café que se obtuvieron de los posos de café usados ​​y se dejan en remojo.

Después de varias horas de altas temperaturas, los triglicéridos en los aceites eliminan la cafeína, pero no los elementos de sabor de los granos. Los frijoles se separan de los aceites y se secan. La cafeína se elimina de los aceites, que se reutilizan para descafeinar otro lote de frijoles. Este es un método de descafeinado de contacto directo.

Proceso de CO _{2 supercrítico}

Los científicos alimentarios también han recurrido al dióxido de carbono supercrítico como medio de descafeinado. Desarrollado por Kurt Zosel, científico del Instituto Max Planck, utiliza CO ₂, calentado y presurizado por encima de su punto crítico, para extraer la cafeína. En este proceso, los granos de café verde se cuecen al vapor y luego se agregan a un recipiente de alta presión. Una mezcla de agua y dióxido de carbono (CO ₂) se hace circular a través del recipiente a 300 atm y 65 °C (149 °F). A esta temperatura y presión, el CO ₂ es un fluido supercrítico, con propiedades intermedias entre un gas y un líquido. La cafeína se disuelve en el CO ₂; los compuestos que contribuyen al sabor del café preparado son en gran medida insolubles en CO ₂y permanecer en el frijol. En un recipiente separado, se elimina la cafeína del CO ₂ con agua adicional. Luego, el CO ₂ se recircula al recipiente a presión.

Contenido de cafeína del café.

Contenido de cafeína del café descafeinado

Para garantizar la calidad del producto, los fabricantes deben probar los granos de café recién descafeinados para asegurarse de que la concentración de cafeína sea relativamente baja. Se requiere una reducción del contenido de cafeína de al menos el 97% según los estándares de los Estados Unidos. Hay menos del 0,1 % de cafeína en el café descafeinado y menos del 0,3 % en el café instantáneo descafeinado en Canadá. Para ello, muchas empresas cafeteras optan por emplear la cromatografía líquida de alto rendimiento para medir cuantitativamente la cantidad de cafeína que queda en los granos de café. Sin embargo, dado que la HPLC puede ser bastante costosa, algunas empresas cafeteras están comenzando a utilizar otros métodos, como la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR).Aunque la HPLC es muy precisa, la espectroscopia NIR es mucho más rápida, económica y, en general, más fácil de usar. Por último, otro método que normalmente se usa para cuantificar la cafeína restante incluye la espectroscopia ultravioleta-visible, que puede ser muy ventajosa para los procesos de descafeinado que incluyen CO _{2 supercrítico,} ya que el CO ₂ no se absorbe en el rango UV-Vis.

Un estudio controlado realizado en 2006 en la Universidad Estatal de Florida de diez muestras de café descafeinado preparado de cafeterías mostró que quedaba algo de cafeína. De catorce a veinte tazas de este tipo de café descafeinado contendrían tanta cafeína como una taza de café normal. Las tazas de 473 ml (16 onzas) de muestras de café contenían cafeína en el rango de 8,6 mg a 13,9 mg. En otro estudio de marcas populares de cafés descafeinados, el contenido de cafeína varió de 3 mg a 32 mg. Una taza de 237 ml (8 onzas) de café normal contiene de 95 a 200 mg de cafeína, y una porción de 355 ml (12 onzas) de Coca-Cola contiene 36 mg.

Ambos estudios probaron el contenido de cafeína del café preparado en la tienda, lo que sugiere que la cafeína puede ser un residuo del café normal que se sirve en lugar de un café pobremente descafeinado.

El gusto y el sabor de las bebidas no suelen verse comprometidos al pasar por el proceso de descafeinado.

Decafito

A partir de 2009, el progreso hacia el cultivo de granos de café que no contienen cafeína aún continuaba. El término "Decaffito" se acuñó para describir este tipo de café y es una marca registrada en Brasil.

La perspectiva de los cafés tipo Decaffito se mostró con el descubrimiento de la variedad Coffea charrieriana naturalmente libre de cafeína, reportada en 2004. Tiene un gen deficiente de cafeína sintasa, lo que hace que acumule teobromina en lugar de convertirla en cafeína. O este rasgo podría cruzarse con otras plantas de café cruzándolas con C. charrieriana, o podría lograrse un efecto equivalente eliminando el gen de la cafeína sintasa en las plantas de café normales.

Té descafeinado

El té también se puede descafeinar, generalmente usando procesos análogos al método directo o al proceso con CO2 _, como se describió anteriormente. El proceso de oxidación de las hojas de té para crear té negro ("rojo" en la cultura del té chino) u hojas de té oolong de hojas verdes no afecta la cantidad de cafeína en el té, aunque las subespecies de plantas de té (es decir, Camellia sinensis sinensis vs. Camellia sinensis assamica) puede diferir en el contenido de cafeína natural. Las hojas y los brotes más jóvenes contienen más cafeína por peso que las hojas y los tallos más viejos. Aunque el proceso de CO ₂ es favorable porque es conveniente, no explosivo y no tóxico,una comparación entre tés verdes regulares y descafeinados usando dióxido de carbono supercrítico mostró que la mayoría de los compuestos no polares volátiles (como linalol y fenilacetaldehído), compuestos de sabor verde y floral (como hexanal y (E)-2-hexenal) y algunos compuestos desconocidos desapareció o disminuyó después de la descafeinación.

Además del proceso de extracción con CO ₂, el té también se puede descafeinar mediante un tratamiento con agua caliente. Las condiciones óptimas se cumplen controlando la temperatura del agua, el tiempo de extracción y la proporción de hoja a agua, donde las temperaturas más altas son de 100 °C o más, el tiempo de extracción moderado de 3 minutos y una proporción de 1:20 de peso de hoja a agua por volumen eliminado 83 % contenido en cafeína y conserva el 95% del total de catequinas. Las catequinas, un tipo de flavanoles, contribuyen al sabor del té y se ha demostrado que aumentan la supresión de mutágenos que pueden provocar cáncer.

Tanto el café como el té tienen taninos, que son los responsables de su sabor astringente, pero el té tiene alrededor de un tercio del contenido de taninos del café. Por lo tanto, la descafeinación del té requiere más cuidado para mantener el contenido de taninos que la descafeinación del café para conservar este sabor. Conservar los taninos es deseable no solo por su sabor, sino también porque se ha demostrado que tienen propiedades anticancerígenas, antimutagénicas, antioxidantes y antimicrobianas. Específicamente, los taninos aceleran la coagulación de la sangre, reducen la presión arterial, disminuyen el nivel de lípidos séricos y modulan las inmunorespuestas.

Ciertos procesos durante la producción normal pueden ayudar a disminuir el contenido de cafeína directamente, o simplemente disminuir la velocidad a la que se libera en cada infusión. Varios casos en China donde esto es evidente es en muchos tés pu-erh cocidos, así como en oolongs de la montaña Wuyi cocidos más intensamente; comúnmente conocido como 'zhonghuo' (fuego medio) o 'zuhuo' (fuego alto).

Una estadística generalmente aceptada es que una taza de té negro (o rojo) normal contiene de 40 a 50 mg de cafeína, aproximadamente la mitad del contenido de una taza de café.

Aunque se cree que una técnica común de descartar un remojo corto (30 a 60 segundos) reduce mucho el contenido de cafeína de una infusión posterior a costa de cierta pérdida de sabor, la investigación sugiere que un remojo de cinco minutos produce hasta el 70% del cafeína, y un segundo empinado tiene un tercio de la cafeína del primero (alrededor del 23% del total de cafeína en las hojas).