对许多人来说,新鲜冲泡的咖啡香气是美好一天的开始。但对另一些人来说,咖啡因会引起头痛和紧张。因此,许多人会选择脱咖啡因的咖啡(简称脱因咖啡/免因咖啡)。
脱咖啡因的过程正是化学物质在某些液体中溶解而在其他液体中不溶解的真实例子,然而即使是最好的脱咖啡因方法,也不能完全去除咖啡因——每8盎司的咖啡中通常还会剩下大约7毫克的咖啡因,因此脱因咖啡也被称作低因咖啡。
生产商在脱咖啡因时希望去除咖啡因,同时保留所有或大部分其他化学香味和风味化合物。脱咖啡因有着丰富的历史,现在几乎所有的咖啡生产商都使用三种常见的方法之一。
所有这些方法,也用于制作脱咖啡因茶,都是从预先润湿的未烘焙咖啡生豆开始。使用烘焙过的咖啡豆会使咖啡的香气和味道大不相同,因为脱咖啡因步骤会去除一些在烘焙过程中产生的风味和气味化合物。
二氧化碳法
在1970年代初开发的相对较新的二氧化碳法中,生产商使用高压CO₂从润湿的咖啡豆中提取咖啡因。他们将CO₂泵入装有润湿咖啡豆的密封容器中,咖啡因分子溶解在CO₂中。
一旦含咖啡因的CO₂与咖啡豆分离,生产商将CO₂混合物通过一个装有水的容器或活性炭床。活性炭是经过高温加热并暴露于蒸汽和氧气的碳,这样会在碳上形成孔隙。这一步过滤掉咖啡因,以及可能的其他化学化合物,其中一些会影响咖啡的风味。
这些化合物要么被活性炭的孔隙捕获,要么留在水中。生产商使用热量干燥脱咖啡因后的咖啡豆。加热时,任何剩余的CO₂都会蒸发。生产商可以重新加压并重复使用相同的CO₂。
这种方法去除96%至98%的咖啡因,并且得到的咖啡只有极少的CO₂残留。
这种方法需要昂贵的设备来制造和处理CO₂,广泛用于脱咖啡因商业级或超市级咖啡。
瑞士水处理法
瑞士水处理法(也叫瑞士水洗)最初在1980年代初商业化,使用热水来脱咖啡因。
最初,生产商将一批咖啡生豆浸泡在热水中,热水会从咖啡豆中提取咖啡因和其他化学化合物。
这有点像冲泡烘焙咖啡豆时的情况——将深色的豆子放入清水中,导致咖啡深色的化学物质从豆子中浸出到水中。类似地,热水将咖啡因从尚未脱咖啡因的豆子中抽出。
在浸泡过程中,咖啡豆中的咖啡因浓度高于水中的浓度,因此咖啡因从豆子中进入水中。然后生产商将豆子从水中取出,放入不含咖啡因的清水中——这个过程重复进行,更多的咖啡因从豆子中移到水中。生产商重复这个过程最多10次,直到豆子中几乎没有咖啡因。
含有咖啡因和从豆子中溶解出的风味化合物的水会通过活性炭过滤器。这些过滤器会捕捉咖啡因和其他大小相似的化学化合物,如糖类和称为多胺的有机化合物,而允许大部分其他化学化合物留在过滤后的水中。
然后生产商使用这过滤后的水——充满风味但几乎不含咖啡因——来浸泡新一批咖啡豆。这一步让在浸泡过程中丢失的风味化合物重新进入咖啡豆。1
瑞士水处理法因其无化学物质的方法和保留大部分咖啡天然风味的能力而受到推崇。这种方法已被证明可以去除94%到96%的咖啡因。
溶剂法
这种传统且最常见的方法,最早在20世纪初进行,使用有机溶剂,这些溶剂是能溶解如咖啡因等有机化合物的液体。乙酸乙酯和二氯甲烷是两种常用的从咖啡生豆中提取咖啡因的溶剂。有两种主要的溶剂法。
在直接法中,生产商将湿润的咖啡豆直接浸泡在溶剂中或含有溶剂的水溶液中。
溶剂从咖啡豆中提取出大部分咖啡因和其他与咖啡因溶解度相似的化学化合物。生产商然后将咖啡豆从溶剂中取出约10小时并干燥。
在间接法中,生产商将咖啡豆在热水中浸泡几小时后取出。然后他们用溶剂处理水,以去除水中的咖啡因。最常见的溶剂二氯甲烷不溶于水,因此会在水面上形成一层。咖啡因比在水中更容易溶解在二氯甲烷中,因此大部分咖啡因会留在二氯甲烷层中,生产商可以将其与水分离。
如同瑞士水法一样,生产商可以重复使用“无咖啡因”水,这可能会返还在第一步中去除的一些风味化合物。
这些方法去除大约96%至97%的咖啡因。
饮用低因咖啡是否安全?
一种常用的溶剂乙酸乙酯,天然存在于许多食品和饮料中。美国食品和药物管理局(FDA)认为它是一种安全的脱咖啡因化学物质。
FDA和美国职业安全与健康管理局(OSHA)认为二氯甲烷在体重每公斤超过10毫克的浓度下是不安全的。然而,烘焙咖啡豆中残留的二氯甲烷量非常小——约2至3毫克每公斤。这远低于FDA的限量。
OSHA及其欧洲同行有严格的工作场所规则,以最大限度地减少脱咖啡因过程中接触二氯甲烷的工人。
在使用二氯甲烷脱咖啡因后,生产商会蒸煮和干燥咖啡豆。然后咖啡豆会在高温下烘焙。在蒸煮和烘焙过程中,咖啡豆会热到足以使残留的二氯甲烷蒸发。烘焙步骤还会通过化学物质分解产生新的风味化合物。这些化合物赋予咖啡独特的风味。
此外,大多数人会在87至100摄氏度之间冲泡咖啡,这也是二氯甲烷蒸发的另一个机会。
保持香气和风味
在化学上不可能只溶解出咖啡因而不溶解咖啡豆中的其他化学化合物,因此脱咖啡因不可避免地会去除一些对咖啡香气和风味有贡献的化合物。
但一些技术,如瑞士水处理法和间接溶剂法,有步骤可以重新引入一些这些被提取的化合物。这些方法可能无法将所有额外的化合物返回到豆子中,但它们可能会加入一些风味化合物。
感谢这些工艺,你可以享用美味的咖啡而不含咖啡因——除非你的服务员不小心弄错了咖啡壶。