Nicht alle Menschen vertragen das in Kaffee enthaltene Koffein. Sie reagieren empfindlich auf diese Substanz oder möchten auf den köstlichen Geschmack des braunen Lieblingsgetränks auch in den späten Abendstunden nicht verzichten. Deshalb besteht ein Bedürfnis nach koffeinfreien Kaffeevarianten. Koffeinfreie Kaffeesorten liegen im Trend.
Wir finden sie unter den Bezeichnungen “entkoffeiniert” oder “decaffeinato”, ebenso als “decaffeinated coffee” oder”decaf” in Lebensmittelläden oder online. Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie koffeinfreier Kaffee entsteht? Gibt es Unterschiede in den Verfahren und Prozessen, die Kaffeebohnen von Koffein befreien? In diesem Beitrag erfahren Sie insbesondere mehr zum schonenden CO2-Verfahren bei der Entkoffeinierung von Kaffee.
Allgemeines zur Kaffeeherstellung, zur Qualität von Kaffee und den verschiedenen Kaffeegetränken
Um einen Prozess der Entkoffeinierung zu verstehen, ist es sinnvoll, allgemein etwas über die Herstellung von Kaffee zu wissen. Die meisten von uns kennen Kaffeebohnen.
Wenn wir diese köstlich duftenden Bohnen mit nach Hause nehmen, haben wir es bereits mit der gerösteten Variante zu tun. In ihrer ursprünglichen, rohen Form sind Kaffeebohnen grün. Erst der Röstprozess bei etwa 200 °C- bis 500 °C für einen Zeitraum von rund von 15 Minuten plus macht die Bohnen braun. Gearbeitet wird bei der Röstung mit einem großen Kessel. Nach Ablauf der Röstzeit stoppt einfließendes Wasser den Prozess. Diese weitere Zugabe von Wasser ist allerdings unter Röstern heute umstritten. Manche sehen hier eine Verfälschung der ursprünglichen Qualität und verzichten darauf.
Hersteller von Röstkaffee haben jeweils ihre eigenen Geheimnisse bei der Röstung. Hier kommt es auf jedes Detail ein, damit gewünschte Kaffeesorten entstehen können. Der Röstprozess entscheidet beispielsweise darüber, ob ein Kaffee am Ende viele Bitterstoffe sowie Säuren enthält und wie sich sein Aroma insgesamt entfaltet. Eine Röstung bei niedriger Temperatur und verlängerter Röstzeit führt zu anderen Ergebnissen als die Schockröstung bei maximalen Temperaturen bis zu 500 °C im voll-industriellen Betrieb. Bevor wir unseren Kaffee als flüssiges braun-schwarzes Getränk in der Tasse genießen können, müssen die Bohnen gemahlen werden.
In manchen Fällen mahlt bereits der Hersteller. Hier werden häufig verschiedene Sorten von Kaffeebohnen miteinander vermischt. Wenn wir einen besonders frischen Kaffee genießen wollen, mahlen wir die Kaffeebohnen zu Hause selbst. Der Duft der gerade gemahlen Bohnen ist für einge von uns ein Genuss eigener Art und macht noch mehr Lust auf den Kaffee.
Der Mahlgrad entscheidet darüber, wie Kaffeemehl verwendet wird. Fein gemahlenes Pulver ist geeignet für Mokka und Espresso. Mittelfeine Varianten kennzeichnen den klassischen Filterkaffee. Aufgusskaffee verlangt nach grob gemahlenem Pulver.
Immer ist es beim Thema Mahlen wichtig, die Zeit im Auge zu behalten, in der Kaffeepulver Kontakt mit Wasser hat. Je länger dieser Zeitraum ist, desto gröber sollte das Kaffeemehl gemahlen sein. Zudem gilt, dass die Inhaltsstoffe des Kaffees sich aus feinem Pulver sehr zügig lösen.
Viele Menschen wünschen sich heute besonders hochwertige, natürliche Kaffeebohnen mit einem exzellenten Geschmack und eher mildem Aroma. Einige bevorzugen inzwischen Sorten mit einem Bio-Siegel. Kaffeeliebhaber:innen verfolgen genau nach, wie der Kaffee geröstet wurde. Deshalb erstaunt es nicht, dass Kaffeekenner:innen auch bei der Entkoffeinierung großen Wert auf natürliche und zeitgemäße Verfahren legen. Premium-Kaffeesorten sollen nach dem Entkoffeinieren möglichst authentisch und natürlich sein. Die Entkoffeinierung soll die Bohnen in ihrer Textur und in ihrem Aussehen nicht verändern. Es gibt Verfahren der Entkoffeinierung, die das gewährleisten können. Ein Beispiel ist das Kohlenstoffdioxid-Verfahren.
Grundsätzliches zum Koffein und zur Entkoffeinierung
Koffein ist eine anregende Substanz, die unter anderem in Kaffee, Kakao, Tee, Cola oder Guarana vorkommt. Chemisch isoliert ist Koffein ein reinweißes Pulver mit einem leicht bitteren Geschmack. Den meisten Menschen ist dieses Nervenstimulanz vorwiegend aus dem Genuss von Kaffee und Tee bekannt. Koffein hat im menschlichen Körper unter anderem Auswirkungen auf
- das Zentralnervensystem (anregend)
- die Herzfrequenz (steigernd)
- die Blutgefäße (im Gehirn verengend, auf andere erweiternd)
- den Blutdruck (leicht erhöhend)
- den Darm (gesteigerte Bewegung)
- die Bronchien (erweitert)
- die Bildung von Harn (leicht gesteigert)
- die Magensäure (gesteigerte Produktion) kann Sodbrennen verursachen.
Nicht in jeder Lebenssituation und nicht für jeden Menschen sind diese Wirkungen beim Kaffeegenuss ideal. Viele von uns wünschen sich zum Beispiel in den Abendstunden keine stimulierenden Effekte auf das Nervensystem. Eine schwangere Frau möchte mit Rücksicht auf das Kind und sich selbst vielleicht eher auf Koffein verzichten. Eine Entkoffeinierung kann eine Alternative sein. Sie ermöglicht es, das Aroma und den intensiven Geschmack von Kaffee ohne eine Koffein-Wirkung zu genießen.
Entkoffeinierte Kaffeesorten sind dabei in der Regel nicht völlig frei von Koffein. Keines der bisher bekannten Verfahren zur Entkoffeinierung kann die völlige Befreiung von Koffein gewährleisten. Normale Kaffeebohnen weisen einen Koffeingehalt von 2 bis 5 % auf. Entkoffeinierte Sorten bewegen sich in bestimmten Rahmenbereichen.
In Deutschland darf ein Kaffee nur als entkoffeiniert bezeichnet werden, wenn sein Gehalt an Koffein 0,1 % (exakt 0,08%) nicht übersteigt. In löslichem, koffeinfreien Instant Kaffee darf nicht mehr als 0,3 % Koffein enthalten sein. International sind die Richtwerte für koffeinfreien Kaffee großzügiger gehalten. Sind die Bohnen hier zu 97 % koffeinfrei, gilt der Kaffee als koffeinfreie Variante.
Interessanterweise enthalten bestimmte Arten von Kaffeebohnen von Natur aus weniger Koffein als andere. Bekannt sind hier etwa alle Arabica-Sorten, deren Koffeingehalt geringer ist als bei Robusta-Bohnen.
Die Geschichte der Entkoffeinierung von Kaffee
Bereits Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelte der deutsche Kaffeehändler Ludwig Roselius ein Verfahren zur Entkoffeinierung von Kaffeebohnen, das einen kommerziellen Maßstab erreichte. Roselius war gleichzeitig Gründer der heute noch existierenden Kaffeefirma Hag. Er hatte ein sehr persönliches Motiv, sich mit Verfahren zur Entkoffeinierung zu beschäftigen. Seiner Meinung nach war sein Vater an einer Koffeinvergiftung gestorben.
In der damaligen Zeit waren bereits verschiedene Lösungsmittel bekannt, mit denen man pflanzliche Substanzen lösen konnte. Roselius setzte Benzol ein, um das Koffein aus den Kaffeebohnen zu extrahieren. Er ließ dazu die ungerösteten Kaffeebohnen in einer Salzwasserlösung aufquellen. Danach kam der flüssige Kohlenwasserstoff Benzol zum Einsatz. Die ersten Versuche mit der Entkoffeinierung gelangen.
Es hat allerdings gute Gründe, warum dieses Verfahren heute nicht mehr zur Anwendung kommt. Benzol ist krebserregend. Obwohl Roselius den Weg zur Entkoffeinierung von Kaffee ebnete, war sein Endprodukt zunächst möglicherweise gesundheitsschädlicher für Menschen, als es Koffein je sein kann. Dennoch blieb die Entkoffeinierung mit Benzol lange Zeit das Verfahren der Wahl.
Roselius ließ in der Folge seine Erfindung patentieren und setzte für die nächsten Jahrzehnte den Maßstab bei der Entkoffeinierung mit den Marken Hag in Deutschland und Sanka/Sanca im internationalen Bereich.
Das Interesse an weiteren Prozessen zur Entkoffeinierung von Kaffeebohnen war geweckt. In der Folge wurden andere Techniken entwickelt. Bis es zu zuverlässigen, unbedenklichen und wirtschaftlich tragbaren Ergebnissen kam, verging einige Zeit.
Das Kohlenstoffdioxid-Verfahren und seine Vorteile
Für dieses moderne, sehr hochwertige Verfahren werden keine Lösungsmittel benötigt. Notwendig wird nur eine Substanz, die in unserer natürlichen Umwelt bereits vorhanden ist: CO2 oder Kohlendioxid. Das Kohlenstoffdioxid-Verfahren gilt als besonders schonend für die Kaffeebohnen, deren Aroma und Konsistenz. Kohlendioxid ist auch deshalb in der Umwelt reichlich vorhanden, weil es das Wachstum von Pflanzen befördert. Die Kohlenstoffdioxid-Extraktion ist nicht nur bei der Entkoffeinierung von Kaffee bekannt und beliebt. Auch bei der schonenden Extraktion anderer Pflanzenstoffe – etwa für besonders hochwertige Nahrungsergänzungsmittel – findet die Methode immer mehr Anwendung.
Flüssiges oder überkritisches CO2
Das natürliche CO2 kann beim Kohlenstoffdioxid-Verfahren in unterschiedlichen Formen zum Einsatz kommen. Entweder es ist flüssig oder in einem sogenannten überkritischen Zustand. Überkritisches CO2 hat interessante Eigenschaften. Es befindet sich in einem gasförmigen Zustand, weist aber Eigenschaften einer Flüssigkeit auf. Dieses spezielle CO2 kann entstehen, wenn Druck und Temperatur über dem kritischen Punkt für Kohlenstoffdioxid liegen. Das ist bei einer Temperatur von mehr als 304,13 K-30,980 °C und bei einem Druck von über 73,75 bar der Fall.
Die CO2-Extraktion als Hochdruckverfahren
Im Fokus steht beim Kohlenstoffdioxid-Verfahren die Arbeit mit hohem Druck. Es ist dieser Druck, der dafür sorgt, dass am Ende das Koffein den Bohnen entzogen wird. Der Druck muss bei Werten zwischen 73 und 300 bar liegen, um den Prozess in Gang setzen zu können. Schauen wir uns jetzt die genauen Abläufe beim Kohlenstoffdioxid-Verfahren an.
Die Verfahrensschritte der Entkoffeinierung beim Kohlenstoffdioxid-Verfahren
Zunächst werden die Kaffeebohnen in einem großen Tank angefüllt. Dort werden sie mit Wasserdampf und Wasser befeuchtet. Dieser Befeuchtungsprozess ist eine wichtige Vorbehandlung, der die Wirkung des Kohlenstoffdioxid-Verfahrens erst ermöglicht.
Es vergeht eine kurze Wartezeit, bis die Kammer mit den befeuchteten Kaffeebohnen unter hohen Druck gesetzt wird. Gleichzeitig wird das CO2 zugeführt. Der hohe Druck presst das Kohlenstoffdioxid gewissermaßen durch die Bohnen hindurch. Die Druckverhältnisse werden durch eine starke Komprimierung von CO2 erreicht.
Man würde vielleicht vermuten, dass ein solcher Druck zur Beschädigung oder Zersetzung der Kaffeebohnen führen kann. Unter anderem sorgt die vorher erfolgte Befeuchtung der Bohnen dafür, dass diese den Prozess ohne Schaden überstehen.
Durch das Hindurchleiten des CO2 wird das Koffein aus den befeuchteten Kaffeebohnen leicht herausgelöst. Das gesamte Gemisch wird in der Folge aus der Kammer herausgeleitet und nimmt das Koffein dabei mit. In dem nachfolgenden Prozess der Verdampfung wird Koffein als reines Pulver in einem Extrabehälter aufgefangen. Ein weiterer Vorteil beim Kohlenstoffdioxid-Verfahren ist die Möglichkeit, das extrahierte Koffein an interessierte Dritte zu verkaufen.
Wichtig ist beim Kohlenstörstoffdioxid-Verfahren außerdem, dass es nicht bei einem Durchgang mit dem CO2 bleibt. Das Pressverfahren mit CO2 wird so lange wiederholt, bis innerhalb jeder Bohne der kleinstmögliche Koffeingehalt erreicht wird. Die Werte werden die ganze Zeit über kontrolliert und gemessen. Ist der Zielwert einmal erreicht, wird der Zyklus der Kohlenstoffdioxid-Durchgänge gestoppt. Es schließt sich ein Trocknungsprozess der Bohnen an. Der ursprüngliche Feuchtigkeitsgehalt der Bohnen wird wieder hergestellt. Jetzt können die Kaffeebohnen geröstet werden.
Vorteile beim Kohlenstoffdioxid-Verfahren
Der Verzicht auf Lösungsmittel bei diesem Prozess entspricht den modernen Anforderungen an den Umgang mit Lebensmitteln. Wo keine Lösungsmittel eingesetzt werden, können auch keine Lösungsmittelrückstände verbleiben. Gesundheitsgefahren aufgrund möglicherweise noch unbekannter Eigenschaften lösender Stoffe sind deshalb ausgeschlossen. Der Umgang mit CO2 bei der Entkoffeinieren ist nachhaltig. Kohlenstoffdioxid wird während des gesamten Verfahrens immer wieder komprimiert, kondensiert und erneut eingesetzt.
Mit dem Kohlenstoffdioxid-Verfahren lassen sich die Koffeinwerte in den Kaffeebohnen jederzeit im Prozess nachverfolgen. Die Prozesse werden so lange wiederholt, bis der gewünschte Wert erreicht wird. Der Verdampfungsprozess mit der Bindung des Koffeins ist ein sehr sauberes Verfahren unter kontrollierten Bedingungen. Die Kaffeebohnen verändern sich durch das schonende Kohlenstoffdioxid-Verfahren nicht. Aroma und individuelle Geschmackszusammensetzung bleiben erhalten.
Das CO2-Verfahren gilt auch deshalb als besonders schonend, weil Begleitstoffe in den Kaffeebohnen durch diese Form der Koffein-Extraktion nicht verändert oder vernichtet werden. Wenn man so will, ist eine Entkoffeinieren auf diese Weise die Vollwert-Methode unter den Entkoffeinierungsverfahren. Koffeinfreie Kaffeesorten mit Bio-Siegel sind in der Regel mit dem Kohlenstoffdioxid-Verfahren entkoffeiniert worden. Die CO2-Methode ist hier die anerkannte biologische Verfahrensart, um Kaffeebohnen zu entkoffeinieren.
Hat das Kohlenstoffdioxid-Verfahren auch Nachteile?
Die CO2-Methode bei der Entkoffeinierung von Kaffee ist ein hoch technologisches Verfahren. Es sind ausgereifte Anlagen notwendig, um das Kohlenstoffdioxid-Verfahren durchführen zu können. Die Einrichtung, der Unterhalt und die Nutzung dieser Vorrichtungen sind kostenintensiv.
Durch die verschiedenen notwendigen Zyklen beim Einsatz von Kohlenstoffdioxid in der Entkoffeinierung erweist sich das Kohlenstoffdioxid-Verfahren als zeitaufwendig. Es sind immer wieder Kontrollen notwendig und Messwerte zu nehmen. Diese Aufgaben werden auch bei einer hohen Automatisierung von Menschen ausgeführt. Fachpersonal ist gefragt.
Das Kohlenstoffdioxid-Verfahren ist im Vergleich mit anderen Entkoffeinierungsmethoden aufwendig. Beim Einsatz etwa von Lösungsmitteln sind weniger Prozessschritte notwendig, um die Entkoffeinierung in Gang zu setzen und abzuschließen. Das Kohlenstoffdioxid-Verfahren erfordert immer mehrere Durchläufe.
Es ist deshalb eine Methode, die besonders für hochwertige Kaffeebohnen und Kaffeesorten geeignet ist. Denn der Aufwand beim Kohlenstoffdioxid-Verfahren schlägt sich auch im Preis für die Verbraucher:innen nieder. Derart schonend entkoffeinierte Kaffeevarianten sind teurer als andere.
Das Schweizer-Wasser-Entkoffeinierungsverfahren
1970 entwickelte die Swiss Water Decaffeinated Coffee Company einen Prozess, der durch Einweichen der ungerösteten Kaffeebohnen in heißem Wasser alle wasserlöslichen Stoffe aus den Bohnen herauslöst. Bei diesem Verfahren wird das Koffein in einem Aktivkohlefilter aufgefangen.
In einem nächsten Schritt wird das restliche Kaffeewasser auf weitere rohe Kaffeebohnen geschüttet und in der Folge erhitzt. Es entsteht ein Osmose-Effekt, bei dem immer wieder das Koffein in das gesättigte Wasser abgegeben wird. Osmose steht für Ausgleichsprozesse zwischen Medien, die Stoffe in unterschiedlicher Konzentration enthalten. Hier besteht ein natürliches Bestreben, dass Stoffe aus dem Medium mit höherer Konzentration zu dem mit niedrigerer Konzentration wandern, bis ein Ausgleich entstanden ist. Unter anderem führen auch die Zellen im menschlichen Körper Osmose-Prozesse durch, um bestimmte Stoffe aus der Umwelt der Zelle aufnehmen zu können.
Ein sehr aufwendiger Prozess, der aber mit fast vollständig koffeinfreiem Kaffee belohnt wird. Das Schweizer Wasser-Verfahren verbraucht, wie sein Name sagt, sehr viel Wasser und Energie. Deshalb setzen nur noch wenige Kaffeeröster das Schweizer-Wasser-Verfahren ein.
Chemische Verfahren mit Wasserdampf
Eine weitere Möglichkeit, Kaffeebohnen von Koffein zu befreien, ist die Behandlung mit heißem Wasserdampf und einem Lösungsmittel. Zum Einsatz kommen beispielsweise Dichlormethan oder Ethylacetat. Über das Lösungsmittel wird das Koffein aus Bohnen extrahiert. Es folgt ein rund zehnstündiger Trocknungsprozess, in dem alle Reste von Lösungsmitteln entfernt werden. Die chemische Entkoffeinierung ist nicht unumstritten. Insbesondere Dichlormethan könnte krebserregend sein. Viele Verbraucher legen heute zudem großen Wert auf natürliche Lebensmittel und Prozesse. Insoweit passt die chemische Extraktion nicht mehr unbedingt in die heutige Zeit.
Bei den Verfahren, in denen Lösungsmittel zum Einsatz kommen, unterscheidet man direkte und indirekte Entkoffeinierung. Bei indirekten Verfahren wird der oben bereits beschriebene Osmose-Effekt genutzt. Einem Kaffee-Wasser-Gemisch wird mit einem Lösungsmittel das Koffein entzogen. Bei den direkten Verfahren werden Bohnen für einen bestimmten Zeitraum im Lösungsmittel gebadet.
Ein besonderes Verfahren mit dem Einsatz von einem Lösungsmittel ist das sogenannte Sugar-Cane-Verfahren. Ethylacetat wird dabei aus Zuckerrohrmelasse (Alkohol) und natürlicher Essigsäure hergestellt. Es folgen die weiteren Prozessschritte, die bei der chemischen Entkoffeinierung bereits beschrieben wurden. Der Geschmack der Kaffeebohnen verändert sich durch die verwendete Zuckerrohrmelasse hin zu einer leicht süßlichen Note.
Ethylacetat ist als Lösungmsittel auch in der europäischen Gesetzgebung zur Entkoffeinierung zugelassen. Es begegnet zurzeit keinen gesundheitlichen Bedenken. Hier existieren nicht einmal Grenzwerte für die Aufnahme. Kaffeehersteller, die stark industrialisiert arbeiten und eher im niedrigen bis mittleren Preissegment aufgestellt sind, setzen häufig dieses Lösungsmitttel bei der Entkoffeinierung ein.
Das Triglycerid-Verfahren
Bei der Triglycerid Entkoffeinierung werden die ungerösteten Bohnen in ein Wasserbad eingelegt. Es folgt eine Behandlung der Bohnen in heißem Kaffeebohnenöl für mehrere Stunden. Die in dem Öl enthaltenen Fette (Triglyceride) entziehen das Koffein. Nach der Behandlung wird das Kaffeebohnenöl abgegossen, und die Bohnen werden getrocknet. Auch diese Methode führt zu einem überzeugenden Ergebnis. Die entkoffeinierten Bohnen verlieren nicht an Geschmack oder Aroma. Im großen Stil wird die Methode dennoch nicht angewendet. Kaffeebohnenöl ist ein teurer Rohstoff.
Warum es sich lohnt, zu schonend entkoffeiniertem Kaffee zu greifen
Diese Gründe sprechen dafür, auch bei dem Entkoffeinierungsverfahren genauer hinzusehen:
- Schonend entkoffeinierte Kaffeesorten – zum Beispiel beim Kohlenstoffdioxid-Verfahren – sind frei von Lösungsmitteln.
- Sie entfalten das volle Geschmacks- und Röstaroma hochwertiger Kaffeebohnen.
- Sie erhalten alle in Kaffeebohnen von Natur aus vorhandenen sekundären Pflanzenstoffe und andere Begleitstoffe. Immerhin enthält Kaffee mehr als 1.000 Substanzen, die noch nicht einmal alle erforscht worden sind.
- Auf diese Art entkoffeinierte Kaffeearten lassen sich zu jeder Tageszeit und jeder Lebenssituation sorglos genießen.
Wer auch nach der Entkoffeinierung nicht auf Qualität, Geschmack und Gesundheitswerten von Kaffee verzichten möchte, ist mit schonenden Methoden wie dem Kohlenstoffdioxid-Verfahren am besten bedient. Dieses Verfahren wird von Kaffeeherstellern im Premiumbereich angewendet, da die Methode der Entkoffeinierung ihren Preis hat. Zu den bekanntesten Marken in diesem Feld zählen etwa Lavazza, GEPA, Mocambo, Mokaflor, Schreyögg und Kimbo Caffe.
