Gedecafeïneerde koffie

Inhoud

Startpagina

Gedecafeïneerde koffie

107–1

Gedecafeïneerde koffie door dr. G.H.D. van der Stegen Sara Lee/D.E. Research and Development

1. 2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 3. 4. 5. 6. 7.

Inleiding Decafeïneringsmethoden Aanvochten van de koffie Extractie Verwijdering van het extractiemiddel en drogen Terugwinning en recycling extractiemiddel Cafeïnewinning Branden, malen en verpakken Warenwettelijke bepalingen Globale samenstelling van zetsel van gedecafeïneerde koffie Consumptie van gedecafeïneerde koffie Gezondheidseffecten Aanvullende literatuur

10 Chemische feitelijkheden

mei 1994

107– 107– 107– 107–

3 4 4 5

107– 107– 107– 107– 107–

5 5 6 6 6

107– 107– 107– 107–

7 7 8 9

tekst/107

Inhoud

Startpagina


1.

107–3

Inleiding

De gewoonte om koffie te drinken heeft zich in de tweede helft van de zeventiende eeuw over Europa verspreid. In alle grote steden van West-Europa ontstonden zogenaamde koffiehuizen of café’s, ook in Amsterdam en Den Haag. In vele landen ontwikkelden deze café’s zich tot ontmoetingsplaatsen die in de maatschappelijke ontwikkelingen van die tijd een belangrijke rol speelden. Vandaar ook dat koffie-consumptie en deze café’s in diverse landen voor langere of kortere tijd verboden werden. Gedecafeïneerde koffie werd pas in het begin van de twintigste eeuw voor het eerst op de markt gebracht en wel vanuit Bremen. Sindsdien heeft de consumptie ervan zich over heel West-Europa en daarbuiten verspreid. Per land bestaan er grote verschillen in consumptie van gedecafeïneerde koffie. In de Westerse landen varieert de consumptie van < 0,2 kg tot circa 1 kg per hoofd per jaar. Het Nederlandse consumptieniveau heeft tot het begin van de jaren tachtig aan de lage kant van deze range gezeten. Daarna is er een stijging opgetreden. Het feit dat de smaak van gedecafeïneerde koffie veel dichter bij die van normale koffie is gekomen, heeft zeker aan deze stijging bijgedragen. Een andere factor is de toename van het aantal mensen ouder dan vijftig jaar in de Nederlandse bevolking. Met name deze groep consumeert veel gedecafeïneerde koffie. Het belangrijkste effect van cafeïne is de milde stimulering van het centrale zenuwstelsel, waarschijnlijk doordat cafeïne zich aan de adenosine-receptoren in de hersenen bindt. Hierdoor verbetert het concentratievermogen en de reactiesnelheid en kan slaap verdreven worden. Overmatige consumptie van cafeïne, met name laat op de avond, kan bij daarvoor gevoelige personen leiden tot problemen om in slaap te vallen. Recentelijk is met name aan Nederlandse universiteiten onderzoek gedaan naar mogelijke effecten van cafeïne op het serumcholesterol-gehalte bij de mens.


mei 1994

tekst/107

Inhoud

Startpagina

107–4 2.


Decafeïneringsmethoden

Koffie maakte zijn intrede in de wereld van de chemie toen J.W. van Goethe een aantal koffiebonen schonk aan de Duitse chemicus Ferdinand Runge die er in 1820 als eerste de actieve stof, het cafeïne, uit isoleerde. Behalve in koffie komt cafeïne ook voor in thee (in de oude literatuur is dan ook sprake van theïne). Tezamen met onder andere theobromine behoort cafeïne tot de zogenaamde methylxanthines. Theobromine komt vooral voor in cacaoprodukten en in mindere mate ook in thee. O

H N

H

O H3C

N

O

CH3 N

O

N

N

O

N

H

N

CH3 0886-001

N

N

N

O

N

N

H

CH3

CH3

xanthine

cafeïne (1,3,7-trimethylxanthine)

theobromine (3,7-dimethylxanthine)

Na eerder onderzoek en patenten van onder andere Nicolai, Detiefsen, Meyer en Wimmer is het dr. L. Roselius die bijna een eeuw later decafeïnering van koffie op commerciële schaal weet uit te voeren. In principe wordt decafeïnering nog steeds volgens hetzelfde basisproces verricht, namelijk aanvochten van de koffie, extraheren van de cafeïne, verwijderen van het extractiemiddel, drogen van de koffie en het terugwinnen van het extractiemiddel. In de loop van deze eeuw is men diverse malen op andere extractiemiddelen overgegaan en is het proces stap voor stap verder ontwikkeld en verbeterd. Alle in Europa toegepaste methoden gaan uit van ruwe, ongebrande, bonen. 2.1.

Aanvochten van de koffie

De ruwe koffie die bij levering uit de produktielanden een vochtgehalte van 10-14 % heeft, wordt met stoom en/of water aangevocht tot 30-60 % vocht. Het doel hiervan is het complex waarin cafeïne kristallijn aanwezig is (cafeïne-kalium-chlorogenaat-complex) op te 10 Chemische feitelijkheden

mei 1994

tekst/107

Inhoud

Startpagina


107–5

lossen en tevens om de structuur van de koffieboon te openen waardoor het cafeïne-molecule door de boon kan diffunderen en kan worden geëxtraheerd. 2.2.

Extractie

De tweede stap is de eigenlijke extractie van de cafeïne uit de koffiebonen met behulp van een geschikt extractiemiddel. Op commerciële schaal worden daarvoor in Europa toegepast dichloormethaan, ethylacetaat, superkritisch koolstofdioxide (druk > 73 atm. en temperatuur > 31 °C) en water danwel een cafeïnevrij waterig extract van ruwe koffie. Het extractieproces kan zowel in de vorm van een tegenstroom-batterij-extractie als in herhaalde ladingsgewijze extractie uitgevoerd worden. 2.3.

Verwijdering van het extractiemiddel en drogen

Zodra de cafeïne zover verwijderd is dat aan de warenwettelijke norm voldaan wordt, kan het laatste extractiemiddel afgetapt worden en dient de gedecafeïneerde koffie ontdaan te worden van restanten extractiemiddel. Afhankelijk van de aard van het toegepaste extractiemiddel betreft dit uitstomen, druk aflaten of wassen met schoon water. Als laatste processtap volgt het drogen van de gedecafeïneerde koffie tot een vochtgehalte van circa 12 %. 2.4.

Terugwinning en recycling extractiemiddel

Het met cafeïne beladen extractiemiddel wordt van zijn cafeïne ontdaan en opnieuw gebruikt. Voor de oplosmiddelen dichloormethaan en ethylacetaat wordt dit gedaan door middel van verdamping, waarbij het oplosmiddel in gesloten systeem opnieuw wordt gebruikt. Voor superkritisch koolstofdioxide en waterig extractiemiddel wordt meestal actieve kool toegepast om de cafeïne te adsorberen waarna ook deze extractiemiddelen opnieuw worden gebruikt. 10 Chemische feitelijkheden

mei 1994

tekst/107

Inhoud

Startpagina

107–6 2.5.


Cafeïnewinning

In de meeste gevallen wordt ook de cafeïne teruggewonnen en door middel van waterige omkristallisatie gezuiverd, waarna zij verkocht wordt aan onder andere de softdrinkindustrie en de farmaceutische industrie. In het geval actieve kool als adsorptiemiddel werd gebruikt, is het meestal niet rendabel de cafeïne terug te winnen. 2.6.

Branden, malen en verpakken

De aldus geproduceerde gedecafeïneerde ruwe koffie wordt vervolgens net als gewone koffie, gebrand, gemalen en onder vacuüm verpakt of geëxtraheerd en via vriesdrogen of sproeidrogen verwerkt tot oploskoffie. Decafeïneren vóór het branden heeft het voordeel dat het kwetsbare koffiearoma pas na het decafeïneringsproces gevormd wordt, waardoor een eindprodukt verkregen kan worden dat wat smaak betreft vergelijkbaar is met cafeïnehoudende koffie. 3.

Warenwettelijke bepalingen

De bepalingen van het Koffiebesluit van de Nederlandse Warenwet betreffen de gebrande koffie en bepalen onder andere dat koffie „. . . . . . . . de behoorlijk gereinigde en gerooste zaadkern van de koffieboon (soorten van het geslacht Coffea) . . . .” moet zijn. Gebrande koffie mag maximaal 5 % vocht, terwijl gemalen koffie maximaal 8 % vocht mag bevatten. Het gehalte aan waterextraheerbare stof moet minimaal 22 % bedragen, gebaseerd op de droge stof. Het gehalte aan minerale as mag maximaal 6 % bedragen, waarvan maximaal 1 % chloride. Specifiek voor gedecafeïneerde koffie stelt het Koffiebesluit voorts dat het restcafeïnegehalte maximaal 0,1 % op de droge stof mag zijn (voor oploskoffie maximaal 0,3 %). Ter vergelijking, het cafeïnegehalte van gewone koffie bedraagt 1-2,5 % en in Nederlandse koffie gemiddeld 1,5 %. 10 Chemische feitelijkheden

mei 1994

tekst/107

Inhoud

Startpagina


107–7

Ook worden eisen gesteld aan het gehalte aan achtergebleven extractiemiddel (residuelimiet). In de EG-richtlijn inzake het gebruik van extractiemiddelen bij de produktie van levensmiddelen worden onder andere ethylacetaat, ethanol en koolstofdioxide toegestaan voor diverse toepassingen. Specifiek voor het decafeïneren van koffie zijn voorts toegestaan methylacetaat (residuelimiet 20 ppm), methylethylketon (residulimiet 20 ppm) en dichloormethaan (residulimiet 2 ppm). 4.

Globale samenstelling van zetsel van gedecafeïneerde koffie

Koffie is een natuurprodukt; de samenstelling is dus onderhevig aan fluctuaties. Voor de koffie zoals die geconsumeerd wordt, worden twee verschillende botanische soorten gebruikt, de Arabica- (Coffea arabica L.) en de Robusta-koffie (Coffea canephora). Ook de zetsterkte van de koffie kan nog variëren. Vanwege al deze factoren kan alleen een globale samenstelling voor de gedecafeïneerde koffie, zoals geconsumeerd, gegeven worden. Afgezien van melk en suiker bevat zo’n zetsel (uitgaande van 40 g gedecafeïneerde koffie per liter) ongeveer 14 gram droge stof per liter, waarvan 3,5 g polysacchariden, 2,5 g organische zuren/anionen, 2 g mineralen (waarvan circa 0,8 g kalium), 1 g schijnbaar eiwit, 0,5 g trigonelline, 4,5 g zgn. melanoïdinen (verzamelgroep van vooral partieel gecaramelliseerde koolhydraten), circa 0,05 g aromastoffen en 0,05 g overigen, waaronder 4 mg/l niacine. Een kop gedecafeïneerde koffie (ongeveer 115 ml) bevat nog circa 3 mg cafeïne, tegen circa 75 mg in een kop normale koffie. In de zetsels is normaliter niet meer te traceren welk oplosmiddel voor het decafeïneren van de ruwe koffie is gebruikt, enerzijds vanwege de zeer lage restniveau’s na decafeïneren, anderzijds omdat die rest ook nog voor het grootste deel in het koffiedik achterblijft. 5.

Consumptie van gedecafeïneerde koffie

In Nederland werd in het begin van de jaren tachtig ongeveer 2 % van alle koffie als gedecafeïneerde koffie gedronken. Na een duide10 Chemische feitelijkheden

mei 1994

tekst/107

Inhoud

Startpagina

107–8


lijke stijging lijkt het marktaandeel gedecafeïneerd zich in de laatste jaren te stabiliseren rond de 10 %. In statistiek-termen betekent dit ongeveer een halve kop per hoofd per dag. Het merendeel van de gedecafeïneerde koffie wordt in Nederland door de consument gekocht als vacuüm verpakte, gemalen koffie en thuis gezet in een koffiezetapparaat met het bekende papierfilter. De consumptie van gedecafeïneerde koffie is in Nederland gelijkelijk gespreid over consumenten die uitsluitend gedecafeïneerde koffie en consumenten die zowel gedecafeïneerde als cafeïnehoudende koffie drinken. In de hogere leeftijdscategorie is er wel sprake van een hogere consumptie van gedecafeïneerde koffie. Het feit dat veel mensen naarmate ze ouder worden minder makkelijk gaan slapen, zal hier wellicht niet vreemd aan zijn. 6.

Gezondheidseffecten

Mogelijke effecten van de consumptie van (gedecafeïneerde) koffie op serumcholesterol werden recentelijk onderzocht aan de Erasmus Universiteit waar gedurende 9 weken aan een groep van 30 proefpersonen gedecafeïneerde koffie en cafeïnetabletten (een tablet van 75 mg cafeïne/kop) en aan de vergelijkingsgroep van 32 proefpersonen gedecafeïneerde koffie en placebotabletten (lactose) gegeven werd. Aan de Universiteit van Nijmegen liet men een groep van in totaal 45 proefpersonen gedurende 2 × 6 weken normale danwel gedecafeïneerde koffie drinken. In beide studies werd geen effect van cafeïne op serumcholesterol gevonden. Andere tests aan beide universiteiten hebben laten zien dat niet cafeïne maar de methode van zetten bepalend is voor een cholesteroleffect. Uit verder onderzoek onder andere aan de Landbouwuniversiteit in Wageningen is inmiddels bekend dat de bepalende factor in de koffie-olie zit. Bij de in Nederland gebruikelijke methode van filterkoffie (meer dan 90 % van de huishoudelijke gezette koffie) komt deze niet in het zetsel terecht, maar blijft in het filter achter. Bij tests met filterkoffie werd ook geen effect op serumcholesterol gevonden. Dit was wel het geval met zogenaamde „kookkoffie”, waarbij geen filter wordt gebruikt. 10 Chemische feitelijkheden

mei 1994

tekst/107

Inhoud

Startpagina


107–9

In andere Europese landen liggen de consumptiepatronen voor gedecafeïneerde koffie soms verrassend anders. Zo bedraagt in Duitsland het aandeel van gedecafeïneerde koffie circa 15 % van de totale koffiemarkt, terwijl dit percentage in de Scandinavische landen lager dan 1 % is. In de meeste Westeuropese landen wordt overwegend vers gezette koffie gedronken. In het Verenigd Koninkrijk en Spanje wordt overwegend gedecafeïneerde oploskoffie geconsumeerd. 7.

Aanvullende literatuur

–

Koffie Informatieboek, Vereniging van Koffiebranders en Theepakkers. Koffie van Planter tot Brander, brochure van de Vereniging van Koffiebranders en Theepakkers. G. Schaafsma, De samenstelling van koffie in Nederland: cafeïne, mineralen, sporenelementen en vitaminen. Voeding 50 (1989) 223. A. Bak, Coffee and cardiovascular risk; an epidemiological study. Proefschrift, Erasmus Universiteit 1990. M. van Dusseldorp en M. B. Katan, Het effect van koffie op het serumcholestrolgehalte. Ned. Tijdschr. Geneeskd. 134 (1990) 2325-7. M. van Dusseldorp, Coffee, Bloodpressure and serumlipids. Proefschrift Universiteit Nijmegen, 1991. P. Dekker, C. G. M van het Reve, A. P. den Hartog, Koffieverbruik en koffiegewoonten in Nederland. Voeding 54 (1993), 6-9. M. N. Clifford end K. C. Willson (eds.), Coffee Botany, Biochemistry and Production of Beans and Beverage. Croom Helm, London (1987). H. G. Maier (ed.), Kaffee. Verlag Paul Parey, Berlin (1981), ISBN 3-489-61414-3. Meer informatie is ook verkrijgbaar bij het Coffee Science Information Centre (COSIC) in Oxford (UK). Desgewenst kan de Vereniging van Koffiebranders en Theepakkers hierbij behulpzaam zijn.

– – – – – – – – –


mei 1994

tekst/107

Gedecafeïneerde koffie

Recommend Documents