¿Cómo le quitan la cafeína al café? Pues de muchas maneras.

El otro día me ofrecieron café descafeinado. Lo primero que hice fue rechazarlo (me gusta el hype cafeínico). Lo segundo que hice fue plantearme como demonios le quitan la cafeína al café. A la Coca-Cola es fácil porque basta con no añadírsela, pero al café…se me ocurrían diversas opciones pero ninguna me convencía. Puede que quitar la cafeína sea fácil pero…¿quita solo la cafeína o algo más? ¿El café descafeinado sigue siendo café o pierde más sustancias en ese proceso? Y bueno, que mejor manera de aprender que contárselo a alguien, y eso voy a hacer en esta entrada. Vamos a analizar el proceso de descafeinización.

Molecula Cafeina 2Pero antes, tenemos que introducir a nuestro protagonista, la cafeína. La cafeína es un alcaloide del grupo de las xantinas, sólido cristalino, blanco y de sabor amargo, que actúa como una droga psicoactiva (como nos gusta esta droga a los científicos),  y estimulante por su acción antagonista no selectiva de los receptores de adenosina. En los humanos, la cafeína es un estimulante del sistema nervioso central que produce un efecto temporal de restauración del nivel de alerta y eliminación de la somnolencia, y por eso mola tanto y todos amamos el café (bueno, casi).

Todo compuesto procedente de plantas suele ser alto en sustancias de todo tipo, ya que las plantas son de los organismos que cuentan con mayor abanico de metabólitos (en esta reciente entrada @waltzing_piglet explica ese término perfectamente). El café como tal cuenta con más de 1000 sustancias que influyen en aroma y sabor, por lo que ya se intuye que eliminar la cafeína sin afectar a ninguno de esos 1000 otros compuestos y dejarlos intactos pinta a difícil.

Lo que a priori parece la opción más sencilla es cultivar cepas de plantas de café con poca cafeína por cosas de esas de la selección natural. Hay diferentes especies de café que tienen diferente cantidad de cafeína de forma natural, por ejemplo, Coffea robusta tiene el doble de cafeína que la especie Coffea arabica. Y además, en 2004 se encontró en Etiopía una cepa de Coffea arabica con una cantidad de cafeína baja, pero no tan baja como para considerarla descafeinada (97-100% de cafeína menos que una muestra normal).  Por ello, solo nos queda proceder a la descafeinización, ¿cómo lo hacen?

El proceso se realiza con los granos verdes del café, es decir, cuando aún no han sido tostados. De forma muy general lo que se hace es lavar los granos con unos solventes (agua también cuenta) que tienen capacidad de eliminar la cafeína sin prácticamente afectar al resto de componentes. Existen diversos métodos para realizar el proceso, pero todos ellos usan agua, porque la cafeína es polar, soluble en agua. También todos ellos usan calor, porque así se abren los poros del grano y se facilita la extracción. Pero hay tantos compuestos solubles al agua que usar agua y no hacer nada más por si sola no es apropiado, por ello se pueden usar agentes que de forma más selectiva remueven la cafeína, como cloruro de metileno, carbón activo, CO2, o acetato de etilo. Como nos interesaba saber como eliminan la cafeína de forma comercial, vamos a centrarnos en aquellos métodos usados en la industria, una mega industria en vistas del éxito comercial del café.dcur

Antiguamente, se usaba el método “Roselius”. Es curioso porque el inventor de este método de extracción, el aleman Ludwig Roselius, fue motivado para desarrollar un método de descafeinización cuando su padre murió y el lo atribuyó a que el muerto consumía grandes cantidades de café, y pensó que la cafeína lo había envenenado. El método se basaba en la utilización de benceno como solvente para eliminar la cafeína. Si bien el benzeno tampoco es extremadamente selectivo, también es un más que demostrado cancerígeno, lo que desde luego no sentó muy bien a las agencias reguladoras, lo que hizo que este método no se usará más desde el desarrollo del método “Swiss water”, un método inventado en Suiza y que usaba agua, como su imaginativo nombre sugiere.

El método suizo basado en agua muestra como un buen conocimiento científico ayuda a solucionar problemas de forma eficaz. Ya no se usaban solventes insalubles para extraer la cafeína, solo agua y se basaban en dos conceptos, solubilidad y ósmosis. Solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse de una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente). La ósmosis es un fenómeno físico relacionado con el movimiento de un solvente a través de una membrana semipermeable, y es que por naturaleza una solución busca el equilibrio, y el soluto se mueve de zonas con gran concentración a zonas con baja concentración. El movimiento es por difusión simple a través de la membrana, sin gasto de energía.

Para el método suizo se introducían primeramente los granos verdes en agua muy caliente para extraer y disolver (en caliente las cosas se disuelven mejor, y esto lo sabe todo el mundo por culpa de Colacao) la cafeína. El agua con la cafeína y muchos otros compuestos disueltos en ella, se pasa entonces por un filtro de carbón activo que tiene el tamaño óptimo para capturar la cafeína y dejar pasar moléculas más pequeñas. Pero la cafeína no es la molécula más grande del café y muchos compuestos necesarios para el aroma y el sabor quedan también retenidos. Esto provoca que queden entonces los granos de café sin cafeína y sin sabor, lo cual no es un buen plan porque para eso bebo agua. ¿Que hacer entonces?

Una vista muy simple de lo que significa ósmosis. Equilibrio.

Una vista muy simple de lo que significa ósmosis. Equilibrio.

Lo que hacen es descartar esos granos verdes de los que han quitado la cafeína y el sabor. A la mezcla de agua, cafeína y sabor, la vamos a llamar MCS del imaginativo nombre de Mezcla de Cafeína y Sabor. Vale, pues ahora usan esa MCS saturada en “sabor” para extraer la cafeína de nuevos granos verdes de café. Para saturarla en sabor y no en cafeína lo que hacen es coger la MCS y por medio de un absorbente (carbón activo, resinas cambiadoras de iones, diferentes tipos de polímeros…) eliminan la cafeína de forma selectiva. Lo que se hace es saturar el agua con los compuestos que no queremos perder, entonces la cafeína de los nuevos granos se disuelve y retiene en el filtro, pero el resto de componentes no pueden disolverse y salir del grano porque ya se ha llegado a la solubilidad máxima, se ha saturado el agua con los compuestos que queremos mantener, y como hay mayor concentración de solutos fuera que dentro del grano, los compuestos se quedan dentro, menos la cafeína. ¿Porqué? Porque los compuestos se mueven por ósmosis, es decir, de zonas de mayor concentración a zonas de menor concentración, por ósmosis.

Con la cantidad de café que se vende en todo el mundo, este método no es el único para descafeinización. También se pueden usar solventes que las agencias reguladoras han denominado como seguros, tales como el diclorometano y el acetato de etilo. Pero, como la quimiofobia está de moda, suele usarse acetato de etilo porque es una molécula que se encuentra de forma natural, y entonces el café puede venderse como “descafeinado de forma natural”. Y eso, por desgracia, hoy en día vende más.

Lo que se hace en este método es calentar los granos verdes de forma que la cafeína y otros compuestos se extraen de los granos y se disuelven. Después al agua se le añaden los solventes que se unen a la cafeína y por evaporación se elimina la cafeína. Entonces lo que se hace es de nuevo reutilizar numerosas veces el agua hasta que esta es saturada en todos los compuestos que se extraen y se disuelven menos en cafeína, que es evaporada selectivamente. En este punto es cuando al añadir agua caliente solo sale del grano la cafeína y no otros compuestos, por el mismo principio que en el anterior, y ya tenemos café completo descafeinado.ElimineElUsoDeDisolventesEnSusExtractos(1)

¡También se usa CO2 supercrítico! Un fluido supercrítico es cualquier sustancia que por altas temperaturas y presiones se comporta como “un híbrido entre un líquido y un gas”, es decir, puede moverse como un gas y disolver sustancias como un líquido. Pues un investigador del Max Plank, Kurt Zosel, diseñó un método para extraer la cafeína con CO2 supercrítico sin afectar a ningún otro compuesto.

El COsupercrítico se introduce a presión en los granos de café y libera la cafeína de forma sorprendentemente selectiva, sin afectar a otros compuestos, actuando de disolvente. Entonces, se transfiere el CO2 a otra cámara donde la presión es menor y hace que el CO2 pase de supercrítico a forma gaseosa, lo cual hace que se evapore y la cafeína se almacene en esa cámara de baja presión y quede café descafeínado sin afectar a otros compuestos. Es un proceso que usa compuestos seguros y se evita cualquier toxicidad, pero es caro, por lo que solo se usa en grandes extracciones de cafeína comercial de alta calidad.

A pesar de todos los métodos nombrados anteriores, eliminar toda la cafeína es de momento complicado, pero vamos, que una taza de café normal tiene la misma cafeína que más o menos veinte tazas de café descafeinado, así que el proceso no está mal. Y ale, ya tenéis tema de conversación interesante para quedar bien en las próximas comidas cuando os ofrezcan café, así quedáis de cultos hablando de cosas supercríticas o de osmósis. Que otra cosa no, pero el lenguaje científico mola.

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Acerca de Javier Fernández Díaz

Aprendiendo siempre cosas nuevas. Pasión por la ciencia.

Publicado el 6 enero, 2015 en Curiosidades y etiquetado en , , , , , , , , , . Guarda el enlace permanente. 10 comentarios.

  1. Bueno, si hacemos números, el cafe que sale de la variedad esa de planta con menos cafeína también está 20 veces menos concentrada que el normal, ¿no?. Buen post, y muy bien explicado, todo conocimento que se adquire por osmosis es supercrítico. Un saludo.

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    • ¡Muchas gracias!

      El café de la planta que se encontró en Etiopía, aunque tiene bastante menos cafeína, no se acerca ni de lejos a lo que los marcos legales consideran descafeinado (97% menos que café normal), por ello es necesario el proceso de descafeinización. Además, la planta aquella se probó y da menos café y cuesta de cultivar más que las normales.

      Muchas gracias por tu comentario, un saludo.

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  2. Hola Javier,
    he nominado tu blog para el Liebster Award.
    Un saludo

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  3. Muy bien explicado y nunca me había parado a pensar esto. Ahora hay que hacer el proceso inverso, añadir más cafeína que yo necesito más de una taza, que ya no me estimula el sistema nervioso central 🙂

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  4. Hola Javier,

    Como te dije ayer en Twitter me gustaría dejarte un par de comentarios. Primero, revisa por ahí que se han colado unas cuantas zetas en “benceno”. Segundo: hablas de “quimiofobia” y tú mismo párrafos antes caracterizas el método suizo como “sin químicos”. Cuidado, porque son precisamente esas expresiones las que llevan, al final, a la quimiofobia.

    Sobre los métodos: hasta donde yo sabía más usado por las grandes empresas es el del SC-CO2. Lo que pasa es que, por un tema de patentes, no todo el mundo puede usarlo y, por esto, es un método caro para quienes quieren llevar a cabo el proceso a pequeña escala. No creo que el diclorometano siga usándose en la industria porque.

    Finalmente me gustaría felicitarte por el artículo, muy interesante. No sabía nada de los métodos de ósmosis y doy unas cuantas prácticas en las que hacemos extracción de cafeína. Seguro que incorporar esto a los guiones o a las explicaciones les parece interesante a los alumnos.

    Gran blog 😉 Abrazos

    Fer

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    • Hola Fer,

      Este tipo de comentarios son los que necesito para poder ir mejorando las entradas e ir dándome cuenta de errores que cometo, muchas gracias por las constructivas opiniones.

      He editado la entrada donde he considerado necesario en base a tu comentario.

      Interesante lo del método más usado, haré una pequeña búsqueda a ver que encuentro sobre ello.

      Si puede serte minimamente útil la entrada ya quedo muy contento, poder aportar por poco sea ya hace que cobre sentido.

      ¡Un abrazo!

      Le gusta a 1 persona

  5. la cafeína es insoluble en acetato de etilo…

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  1. Pingback: Lecturas de Domingo (59) | Ciencias y cosas

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