Entkoffeinierter Kaffee

Posted:  April 27th, 2008 by:  wolfram comments:  1

Da ich aktuell leider wenig Zeit für neue Artikel habe, sollte dieser Beitrag ursprünglich ein einfaches Thema behandeln und schnell veröffentlicht sein. Leider war ich bei der Wahl des Themas nicht so geschickt, denn das Thema entkoffeinierter Kaffee verlangt förmlich nach einer tieferen Betrachtung der Materie, zumindest dann, wenn man nicht pauschalisierte Aussagen treffen möchte.

Koffein

Der Konsument hat oftmals nicht die Möglichkeit des direkten Vergleichs eines entkoffeinierten Kaffees gegen einen nicht entkoffeinierten Kaffee der gleichen Sorte. Sortenreine Kaffees sind häufig erhältlich, allerdings selten in beiden Varianten. Wer hingegen die Möglichkeit besitzt, selbst Kaffee zu rösten, kann und sollte diesen Vergleich durchführen, um die geschmacklichen Unterschiede durch eine Verkostung selbst zu erfahren.

Prinzipiell bieten sich zwei unterschiedliche Methoden für einen Vergleich an.

  • Man röstet beide Kaffees zu einem identischen Röstgrad, bei annähernd gleicher Temperatur und einem annähernd gleichen Röstprofil.
  • Man investiert die Zeit und röstet beide Kaffees zu ihrem jeweiligen Optimum, Rösttiefe, -temperatur und -profil können voneinander abweichen.

Im ersten Fall ist es sehr wahrscheinlich, dass man für keinen der beiden Kaffees den optimalen Röstgrad trifft, da man auf eine gezielte Charakterausbildung durch eine Optimierung des Röstprofils verzichtet, oder das man den idealen Röstgrad für einen der Kaffees trifft, nicht aber für den anderen. Auch wenn die verwendeten Rohkaffees der gleichen Sorte entspringen, so kann sich deren Beschaffenheit vor der Röstung deutlich unterscheiden. Dies hängt maßgeblich von den Verarbeitungsschritten nach der Ernte ab. Besonders beim entkoffeinierten Kaffee wird der Wasserhaushalt durch den Prozess der Entkoffeinierung stark verändert, der Feuchtigkeitsgrad und auch die Beschaffenheit der Bohne weichen von denen eines nicht entkoffeinierten Kaffees ab. Ein weiterer Faktor kann die unterschiedliche Bohnengröße der beiden Kaffees sein, die immer einen Einfluss auf das Röstprofil hat. Der Vergleich der Kaffees nach der ersten Methode fällt daher meistens ungerecht aus.

Ein fairer Vergleich, der das jeweils “beste” erzielbare Ergebnis des jeweiligen Kaffees mit dem des anderen vergleicht, ist über die zweite Methode möglich. Aus diesem Grund tendiere ich zu dieser Methode, da man hier ein aussagekräftigeres Bild erhält. Der “Nachteil” ist der größere Zeitaufwand für die Proberöstungen und Verkostungen, bei denen man allerdings viel über den Charakter der Kaffees und dessen Veränderung durch die Röstparameter lernen kann.

Der direkte geschmackliche Vergleich eines entkoffeinierten Kaffees mit einem nicht entkoffeinierten Kaffee zeigt deutliche Unterschiede. Der entkoffeinierte Kaffee ist flacher, die Aromen sind weniger intensiv und der Körper ist geringer.

Um genauer zu verstehen, was diese Veränderung bewirkt und abschätzen zu können, wie groß der Unterschied ist (abgesehen von meiner subjektiven Wahrnehmung), habe ich den Prozess der Entkoffeinierung genauer betrachtet. So theoretisch wie bei meinem letzten Beitrag über die Maillard Reaktion möchte ich an dieser Stelle nicht werden, auch wenn es ohne einen ausführenden Hintergrund nicht gehen wird.

Koffein ist eine der aktivsten Substanzen in Kaffee und trägt stark zum Gesamtgeschmack bei. Ein Herauslösen dieses Anteils muss zwangsläufig die geschmacklichen Eigenschaften des Kaffees verändern. Besonders interessant erscheint in diesem Zusammenhang die Frage, wie groß der Anteil an Aromen ist, die während des Verarbeitungsprozesses der Entkoffeinierung zusätzlich verloren gehen.

Hintergrund der Entkoffeinierung ist eine Unverträglichkeit des Koffeins, die bei manchen Menschen auftreten kann. Aus diesem Grund wurde bereits sehr früh begonnen Prozesse zur Entkoffeinierung zu entwickeln. Meier, Roselius und Wimmer entwickelten bereits 1908 einen Prozess zur Entkoffeinierung, der von der Kaffee Handels AG (Kaffee-HAG) eingesetzt wurde [1]: die Entkoffeinierung mittels Lösungsmitteln.

Insgesamt werden in der Literatur drei Methoden zur Entkoffeinierung von Kaffee genannt. Bei jeder dieser Methoden handelt es sich um die Behandlung von rohem Kaffee, vor dem Röstprozess. Grund für die Behandlung vor dem Röstprozess ist, dass erst während des Röstprozesses die Aromabildung stattfindet und eine nachträgliche Behandlung zu gravierenden Aromaverlusten führen würde. Für eine ausführliche Beschreibung des Röstprozesses und der dabei ablaufenden Veränderungen möchte ich auf meinen letzten Beitrag über die Maillard Reaktion verweisen.

Folgende Methoden werden zur Entkoffeinierung von Rohkaffee eingesetzt.

  • Entkoffeinierung mittels Lösungsmittel
  • Entkoffeinierung mittels Wasser
  • Entkoffeinierung mittels überkritischem Kohlendioxid

Eine vierte Methode wird in der Promotionsschrift von Henning Marckmann [3] behandelt. In der Promotionsschrift wird die Entkoffeinierung von aufkonzentrierten Kaffeelösungen (Kaffeekonzentrat) behandelt. Abgesehen von einigen allgemeinen Informationen über den Entkoffeinierungsprozess ist der in der Promotionsschrift behandelte Prozess daher uninteressant, da dieser auf die industrielle Herstellung von Instantkaffee und daraus hergestellten Produkten zielt.

Bei der Entkoffeinierung mittels Lösungsmitteln wurden in den Anfangszeiten sehr giftige Lösungsmittel, wie Benzol oder Trichlorethylen, eingesetzt, die heute nicht mehr zulässig sind und durch Dichlormethan (DCM) ersetzt wurden. Der hierbei zulässige Grenzwert von DCM im gerösteten Kaffee beträgt 2 mg je Kilogramm [2]. Parallel hierzu kommt Ethylacetat zum Einsatz. Ethylacetat ist im Gegensatz zu DCM brennbar und die Aufnahmefähigkeit von Koffein ist geringer [3], aus diesem Grund wird es weniger häufig verwendet. Der Verarbeitungsprozess zur Entkoffeinierung des Rohkaffees umfasst die Schritte des Vorquellens, der Extraktion des Koffeins, der Reinigung und der Trocknung der Kaffeebohnen. Das Vorquellen wird durch eine Behandlung mit Wasserdampf begonnen, wodurch die Oberflächenstruktur der Kaffeebohnen erweitert wird und diese Feuchtigkeit besser aufnehmen. Der eigentliche Quellvorgang wird durch die Zugabe von 20% bis 40% an Wasser und einer Ruhezeit erreicht, bei dem das Wasser von den Bohnen aufgenommen wird. Durch den hohen Wassergehalt wird der Grad der Abgabe (Diffusion) des Koffeins aus der Bohne hinaus deutlich erhöht. Bei der Extraktion werden die Bohnen mit dem Lösungsmittel in Kontakt gebracht, dass vermehrt Koffein aufnimmt, dieses durch eine Abscheidung wieder entzogen bekommt und dem Kreislauf der Entkoffeinierung wieder zugeführt wird. Die anschließende Reinigung der Bohnen geschieht wiederum mittels Wasserdampf, gefolgt von einer Trocknungsphase.

Der Prozess der Entkoffeinierung mittels Wassers verzichtet auf eine Vorbehandlung mit Dampf und nutzt Wasser als Lösungsmittel, welches unbedenklich bezogen auf die gesundheitlichen Auswirkungen ist. Problematisch ist die weniger selektive Auslösung der Stoffe aus der Kaffeebohne. Während ein Lösungsmittel gezielt einen Stoff im besonderen Maße auslösen kann, werden in Wasser alle wasserlöslichen Stoffe gleichmäßig ausgelöst. Um diesen Effekt zu minimieren wird versucht, dass verwendete Wasser mit den Bestandteilen anzureichern, die man nicht aus der Bohne auslösen möchte (Sättigung).

Bei der Entkoffeinierung mittels überkritischem Kohlendioxid wird mit Kohlendioxid als Extraktionsmittel gearbeitet. Überkritisch bedeutet, dass das Kohlendioxid in einen Aggregatzustand gebracht wird, der an der Grenze zwischen flüssig und gasförmig liegt, wodurch die Eigenschaften beider Aggregatzustände vorhanden sind. Die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid hat sich aus verschiedenen Gründen als positiv erwiesen. Die Substanz ist ungiftig, nicht brennbar, leicht zu beschaffen und kostengünstig. Aus Sicht der Verarbeitung und ökonomischen Gesichtspunkten ist dies ideal, ebenso wie die Möglichkeit die Höhe der Extraktion gezielter steuern zu können. Zudem verflüchtigt sich Kohlendioxid unter normalen Umgebungsbedingungen und verlässt behandelte Bohnen rückstandslos. Kohlendioxid löst zudem gezielt Koffein aus und nur in geringem Maße andere Bestandteile. Auch die Entkoffeinierung mittels überkritischem Kohlendioxid erfordert ein Vorquellen mittels Wasser. Die anschließende Behandlung mittels überkritischem Kohlendioxid liegt bei circa zehn Stunden, gefolgt von einer Trocknungsphase.

In allen zuvor beschriebenen Fällen ist problematisch, dass nicht nur das Koffein ausgelöst wird, sondern auch zahlreiche andere Bestandteile des Kaffees. Diese Bestandteile sind ebenfalls wasserlöslich und tragen zur Aromabildung bei. Von den beschriebenen Verfahren liefert die Extraktion mittels überkritischem Kohlendioxid die besten Ergebnisse, da eine gezieltere Auslösung des Koffeins erfolgt und die Auslösung sonstiger Bestandteile verringert wird.

Geschmackliche Unterschiede der beschriebenen Verfahren zueinander sind minimal [4], wenn die Entkoffeinierung richtig durchgeführt wurde. Typische Fehlaromen bei einer fehlerhaft durchgeführten Entkoffeinierung sind:

  • “Kochgeschmack” nach der Röstung
  • Flaches Aromaprofil
  • Wenig/kaum Körper

Quellen:

[1] J. Meyer, L. Roselius, K. Wimmer: Treatment of Coffee. US Patent 897,763, 1908.
[2] Verordnung über die Verwendung von Extraktionslösungsmitteln und anderen technischen Hilfsstoffen bei der Herstellung von Lebensmitteln. Anlage 2, Beschränkt verwendbare Extraktionslösemittel, November 1991.
[3] H. Marckmann: Überkritische Extraktion von aufonzentrierten Kaffeelösungen in Hochdruckkolonnen. Aachen, Shaker Verlag, 2005, S. 5-7.
[4] A. Illy, R. Viani: Espresso Coffee, The Science of Quality. London, Elsevier Academic Press, 2005, S. 142-147.

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Posted By: Der Star unter den Spezies 2008: die koffeinfreie Kaffee-Pflanze | we drink coffee On: May 25, 2009 At: 8:45 pm

[…] Tipp: Einen sehr ausführlichen Beitrag über entkoffeinierten Kaffee findet man im Blog von Wolfredo. […]