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去咖啡因咖啡的化学解释
去咖啡因咖啡保留了风味但去除了大部分咖啡因，本文解释了其中的化学原理。
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，很多人选择喝去咖啡因的咖啡。
作为一名化学教授，我讲授过为什么化学物质在某些液体中溶解而在其他液体中不溶解。去咖啡因的过程提供了这些化学概念的绝佳现实例子。然而，即使是最好的去咖啡因方法，也不会去除所有的咖啡因——一杯8盎司的咖啡通常还会残留大约7毫克的咖啡因。
生产商在去除咖啡因的同时，想要保留全部或至少大部分的其他化学香气和风味化合物。去咖啡因有着丰富的历史，现在几乎所有咖啡生产商都使用三种常见的方法之一。
这些方法也用于制作去咖啡因茶，都是从预先润湿的绿咖啡豆(未烘焙的咖啡豆)开始。如果使用烘焙过的咖啡豆，咖啡会有非常不同的香气和味道，因为去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20世纪70年代初开发的相对较新的二氧化碳方法中，生产商使用高压二氧化碳从润湿的咖啡豆中提取咖啡因。他们将二氧化碳泵入一个装有润湿咖啡豆的密封容器中，咖啡因分子溶解在二氧化碳中。
一旦含咖啡因的二氧化碳与豆子分离，生产商将二氧化碳混合物通过一个装有水的容器或一层活性炭。活性炭是被加热到高温并暴露于蒸汽和氧气中的碳，从而在碳中产生孔隙。这一步过滤出咖啡因和其他可能影响咖啡味道的化合物。
这些化合物要么在活性炭的孔隙中结合，要么留在水中。生产商用热量干燥去咖啡因的豆子。在热量作用下，任何残留的二氧化碳都会蒸发。然后生产商可以重新加压并重复使用相同的二氧化碳。
这种方法去除了96%到98%的咖啡因，结果咖啡只含有极少的二氧化碳残留。
这种方法需要昂贵的二氧化碳生产和处理设备，广泛用于去咖啡因的商业级或超市咖啡。
瑞士水法
瑞士水法在20世纪80年代初首次商业使用，通过热水去除咖啡因。
最初，生产商将一批绿咖啡豆浸泡在热水中，这会提取豆子中的咖啡因和其他化学化合物。
这有点像冲泡烘焙咖啡豆——你把深色豆子放入清水中，导致咖啡深色的化学物质从豆子中浸出到水中。类似地，热水会从尚未去咖啡因的豆子中提取咖啡因。
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进入水中。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任何风味化合物的水通过活性炭过滤器。活性炭过滤器会捕获咖啡因和类似大小的化合物，如糖和称为多胺的有机化合物，同时允许大部分其他化合物留在过滤后的水中。
然后生产商使用饱含风味但几乎不含咖啡因的过滤水浸泡新一批咖啡豆。这一步使在浸泡过程中丢失的风味化合物重新进入豆子。
瑞士水法因其无化学物质的方法和保留大部分咖啡自然风味的能力而受到推崇。该方法已被证明能去除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世纪初使用，通过有机溶剂(如乙酸乙酯和二氯甲烷)去除绿咖啡豆中的咖啡因。有两种主要的溶剂法。
在直接法中，生产商将润湿的豆子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大部分咖啡因和类似溶解度的其他化合物。大约10小时后，生产商将豆子从溶剂中取出并干燥。
在间接法中，生产商将豆子在热水中浸泡数小时然后取出。然后他们处理水以去除咖啡因。二氯甲烷是最常见的溶剂，它不溶于水，因此在水的表面形成一层。咖啡因在二氯甲烷中的溶解度比在水中要好，因此大部分咖啡因留在二氯甲烷层中，生产商可以将其与水分离。
与瑞士水法类似，生产商可以重复使用“无咖啡因”的水，这可能会使在第一步中去除的一些风味化合物回到豆子中。
这些方法去除了大约96%到97%的咖啡因。
去咖啡因咖啡安全吗？
一种常见的溶剂——乙酸乙酯，自然存在于许多食品和饮料中。食品药品管理局(FDA)认为它是一种安全的去咖啡因化学物质。
FDA和职业安全与健康管理局(OSHA)认为二氯甲烷在超过每公斤体重10毫克的浓度下不安全。然而，烘焙咖啡豆中残留的二氯甲烷量非常小——大约每公斤2到3毫克，远低于FDA的限量。
OSHA及其欧洲同行对去咖啡因过程中涉及的工人暴露于二氯甲烷有严格的工作场所规定。
生产商用二氯甲烷去咖啡因后，会蒸煮豆子并干燥。然后咖啡豆在高温下烘焙。在蒸煮和烘焙过程中，豆子会变得足够热，以至于残留的二氯甲烷挥发。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，大多数人冲泡咖啡的温度在190华氏度到212华氏度之间，这是二氯甲烷挥发的另一个机会。
保留香气和风味
在去除咖啡因的同时不溶解出咖啡豆中的其他化合物在化学上是不可能的，因此去咖啡因过程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豆子，但它们可能会增加一些风味化合物。
感谢这些工艺，你可以享用那杯美味的咖啡而不用担心咖啡因——除非你的服务员不小心把咖啡壶弄混了。
本文译自 theconversation，由 BALI 编辑发布。