הפסקת קפה

למה הֶחליטו להוציא את הקָפֵאין מהקפה, ואיך עושים את זה? או: מי הוציא את הקפאין מהקפה שלי?

כתבה: נעמי זיו, גליליאו צעיר

אביו של לוּדְוויג רוֹזֶליוּס, סוחר קפה גֶּרמָני מהמאה ה-19 ומייסד חברת קפה האג, אהב כל כך קפה – עד שבנו היה משוכנע כי הוא מת מהַרעָלת קפאין. לכן החליט רוֹזֶליוּס למצוא דרך לסלֵק את הקפאין מהמשקה האהוב. ב-1905 הוא פִּרסם עם עמיתוֹ קרל וימֶר את השיטה הראשונה, מתוך שלוש שמקובלות כיום, לסילוּק קפאין (דה-קָפאינציה) מפּוֹלֵי הקפה.
בכל השיטות, בשלב הראשון משְׁרים את פולי הקפה הירוקים במים חמים או חושׂפים אותם לאדי מים. כשהם סוֹפגים מים, הנַקבּוּביוֹת שעל פני שטח הפּוֹלים נפתחות, ולמוּלֵקוּלוֹת הקפאין קל יותר לצאת מהן. בסוף תהליך הדה-קפאינציה, כשמתקבלים פולים נטולי קפאין, קוֹלים וטוחנים אותם.

1: השיטה הישירה
וימר ורוזליוס גילו כי יש ממִסים שסוֹפְחים אליהם רק את מולקולות הקפאין שבפולים, בלי לפגוע בשאר הרְכיבים ובלי להשפיע כמעט על טעם הקפה. השימוש במֵמֵס נקרא “השיטה הישירה”, ובה – לאחר הַשְׁרָיה ראשונית במים, משרים את הפולים או שוטפים אותם בממס (זה ממצֵה מתוכם את הקפאין), מאדים אותם לסילוּק שאריות הממס ומייבשים אותם.

2: שיטת המים השווייצרית
בשנות השלושים של המאה הקודמת פּוּתח בשווייץ “תהליך המים השווייצרי”, בו משתמשות כיום רוב חברות הקפה. בתהליך זה מַשרים את הפולים במים חמים למיצוי המולקולות המְסיסות במים, ומתקבל נוזל המֵכיל את המולקולות האלה. את הפולים המרוקנים זורקים, ואת המיצוּי מעבירים דרך מסנני פּחם פעיל להפרדת הקפאין משאר החומרים. אז משרים בנוזל החם, הנטול קפאין – פולים ירוקים חדשים. מכיוון שהרכב החומרים המְסיסים בפולים ובנוזל זהה, מלבד הקפאין הנמצא בפולים ואינו נמצא בנוזל, יתחיל תהליך דיפוּזיה: קפאין יזרום מתוך הפולים אל התְּמיסה, עד שיוּשג שיווי משקל בריכּוּז הקפאין בפולים ובתמיסה. את התמיסה, שכעת מְכילה גם קפאין, מעבירים דרך מסנני פחם, כדי לסלק ממנה את הקפאין. חוזרים על התהליך כמה פעמים עד שכמעט לא נשאר קפאין בתוך הפולים. בסוף התהליך מייבּשים וקוֹלים את הפולים שתכוּלת הקפאין בהם זְעוּמה. מסננים מהנוזל את שאריות הקפאין ומשרים בו פולים חדשים. הפולים מונחים במְכָלים מאוּנכים, והמיצוי נמזג מלמעלה ועובר דרך “מגדל” של פולים, כדי לצמצם את זמן המגע בין הפולים לנוזל, בעוד הקפאין עדיין ממוּצה ביעילוּת.

3: פַּחמָן דו-חַמצָני סוּפּר-קְריטי
בשנות השישים פיתח הכּימָאי הגרמני קוֹרְט צוֹסְל שיטה שמשתמשת בפחמן דו-חמצני סופר-קריטי. בלחץ אַטמוֹספֵרי ובטמפרטורת החדר, כל חומר מצוי במצב צְבירה שאופייני לו: מוצק, נוזל או גז. אפשר לעבור בין מצבי הצְבירה כשמשנים את הטמפרטורה או את הלחץ שהחומר נתון בהם. את הפחמן הדו-חמצני אנחנו מַכּירים בדרך כלל כגז, וגם כמוּצק המכוּנה “קרח יבש”. אבל אם מחזיקים פחמן דו-חמצני גזי בלחץ גבוה מאוד, הוא עובר למצב צבירה מיוחד – פחמן דו-חמצני סופר-קריטי. אם משרים את פולי הקפה בפחמן דו-חמצני סופר-קריטי, הקפאין עובר דיפוּזיה אל מחוץ לפולים ומתמוֹסֵס בפחמן הדו-חמצני. כאשר משחררים את הלחץ הגבוה מהמְכָל, הפחמן הדו-חמצני חוזר למצב גז ומִתנדֵף הפולים שנותרים הם נטוּלי קפאין.

כל שְׁלוש השיטות מוצלחות, אך כל אחת נותנת קפה עם גוֹנֵי טעם שונים. עם זאת, סילוק הקפאין מהפולים מקצר את חיי המדף שלהם. כן קשה לסלק מהפולים את הקפאין בלבד, ומולקולות נוספות ימוּצו אִתו, ולפיכך הטעם והאָרוֹמה של הקפה הנטול קפאין שונים משל קפה המכיל קפאין.

גְּדֵלים ללא קפאין
שני זַני הקפה המשמשים להפָקת המשקה הם ערַבּיקה ורוֹבּוּסְטה. ב-2004 התגלו בברָזיל צמחי ערביקה נטולי קפאין, וב-2008 התגלה בקָמֵרוּן זַן חדש של קפה שאינו מכיל קפאין. למרות הגילויים המסקרנים, לא הובילו תגליות אלה להתפתחויות נוספות. ייתכן שהקפה המוּפק מהם אינו איכוּתי מספיק.

ומדוע שלא לפתח במַעבָּדה צמחי קפה שאינם מכילים קפאין? צמח כזה פיתח לראשונה החוקר ג’ון סְטילְס מאוּניבֶרסיטת הוואי ב-1998. סטיילס וצוותו זיהו את הגֵּן המקוֹדד את יצירת האֶנזים שמתחיל את שלבֵּי ייצוּר הקפאין בצמח, והִצליחו להשתיק אותו, וכך ייצר הצמח שלושה אחוזים בלבד מכמות הקפאין הרגילה; ב-2004 פיתח צוות יַפָּני צמח קפה שהכיל שבעים אחוז פחות קפאין. עד כה לא פורסמו נתוני המשך למֵיזָמים אלה. אף שהפִּתְרון של צמח נטול קפאין נשמע מוצלח, ייתכן שהציבור חושש מצמחים מהוּנדסים גֵּנֵטית, וכן ייתכן שהתעשייה מעדיפה להמשיך למצות את הקפאין בדרכים המקובלות. אך מי יודע, אולי עוד יתגשם החָזון הזה.

הידעת?
כדי שקפה יוכל להיקרא “נטול קפאין” עליו לעמוד בתְקָנים נוּקשים: לפי התקן האירוֹפּי 99.9 אחוז מהקפאין סולק, ולפי התקן הבין-לאומי (המקובל באַרצוֹת הבְּרית), מספיק ש-97 אחוז ממנוּ יסולקו.

> הכותבת היא בעלת הבלוג מדע בצלחת

* הכתבה פורסמה בגיליון דצמבר 2014 של גליליאו צעיר

רוצים לקרוא עוד? לקבלת מגזין גליליאו צעיר במתנה

בקרו בעמוד הפייסבוק שלנו