Nahrungsmittel | Entkoffeinierung von Kaffeebohnen | Messung von Koffein in Dichlormethan

Eine präzise Bestimmung des Restkoffeins ist wichtig, um Gesundheitsrisiken für Konsumenten auszuschließen

Immer mehr Personen entscheiden sich dafür, ihren Koffeinkonsum zu reduzieren oder ganz darauf zu verzichten. Für entkoffeinierten Kaffee wird daher auch ein erhebliches Marktwachstum von 7 % pro Jahr bis 2027 prognostiziert. Ist bei manchen Menschen in erster Linie die anregende Wirkung von Koffein für diese Entscheidung ausschlaggebend, kann der Konsum von koffeinhaltigem Kaffee bei Anderen ernsthafte gesundheitliche Schäden verursachen. Dazu zählen Menschen mit einer echten Koffeinunverträglichkeit, Herzproblemen, Bluthochdruck, einem empfindlichen Magen, sowie Menschen mit Vorerkrankungen wie Leberzirrhose oder Herzarrhythmien. Auch schwangere und stillende Frauen werden angehalten, Ihren Koffeingenuss zu reduzieren, da dieser das Wachstum des Fötus beeinträchtigen kann.

Diese Personengruppen müssen sich darauf verlassen können, dass der von ihnen konsumierte als koffeinfrei deklarierte Kaffee tatsächlich den in der EU gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwert für Restkoffein von 0,1 % nicht überschreitet. Die Messung des Koffeingehaltes sowohl in der Rohkaffeebohne wie auch in der Lösungsmittelmischung nach der Extraktion ist daher ein kritischer und qualitätsentscheidender Prozessschritt, der präzise und in Echtzeit überwacht werden muss.

Die Entkoffeinierung von Rohkaffeebohnen unterliegt einem aufwändigen Bearbeitungsprozess. Das industrielle Verfahren beinhaltet die Vorbefeuchtung der Bohnen mit Wasser, die Koffeinextraktion und die anschließende Trocknung der Bohnen.

Mit dem organischen Lösungsmittel Dichlormethan kann Koffein sehr selektiv aus der Kaffeebohne extrahiert werden

Eine häufig angewendete Methode zum Entkoffeinieren von Rohkaffeebohnen ist die Extraktion mit Dichlormethan (DCM), da dieses bereits bei niedrigen Temperaturen sehr selektiv Koffein aus den Bohnen lösen kann, so dass alle weiteren Aromastoffe des Kaffees fast unberührt in der Kaffeebohne verbleiben.  

Bei dieser Art der Entkoffeinierung werden die grünen Rohkaffeebohnen zunächst mit Dampf und Wasser in Kontakt gebracht, um ihren Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 % auf bis zu 40 % ihres Gewichts zu erhöhen, und so ihre Struktur für das Lösungsmittel zugänglich zu machen. Anschließend werden die wassergequollenen Bohnen durch Extraktion mit dem organischen Lösungsmittel entweder im Festbett (z. B. Perkolationskolonnenbatterien, Karussellextraktoren) oder in Rührsystemen (z. B. rotierende Trommeln) entkoffeiniert.

Der Gehalt des Koffeins in der Lösungsmittelmischung wird anschließend spektroskopisch gemessen, um zu überprüfen,ob den Bohnen das Koffein vollständig entzogen wurde. Zum Abschluss wird das noch verbliebene Lösungsmittel Dichlormethan durch Bedampfung aus den Bohnen entfernt und diese wieder getrocknet, so dass sie wieder ihren ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt erhalten.

Unter Anwendung von Online-Messtechnik ist eine engmaschige Überwachung und Steuerung des Prozesses möglich. Mit Hilfe der genauen und zuverlässigen Messdaten wird eine hohe Prozesssicherheit und schlussendlich eine höhere Ausbeute sowie eine sehr gute Produktqualität erzielt. Aufgrund ihrer kompakten Bauweise ist die Sonde einfach in den Prozess integrierbar.