Bagi banyak orang, aroma kopi yang baru diseduh adalah awal dari hari yang menyenangkan. Tetapi kafein dapat menyebabkan sakit kepala dan kegelisahan pada orang lain. Itulah mengapa banyak orang yang memilih secangkir kopi tanpa kafein.
Saya adalah seorang profesor kimia yang telah mengajar kuliah tentang mengapa bahan kimia larut dalam beberapa cairan tetapi tidak dalam cairan lainnya. Proses dekafeinasi menawarkan contoh nyata yang bagus dari konsep kimia ini. Bahkan metode dekafeinasi terbaik sekalipun, tidak menghilangkan semua kafein – sekitar 7 miligram kafein biasanya tetap ada dalam secangkir berukuran 8 ons.
Produsen yang melakukan dekafeinasi pada kopi mereka ingin menghilangkan kafein sambil mempertahankan semua – atau setidaknya sebagian besar – senyawa aroma dan rasa kimia lainnya. Dekafeinasi memiliki sejarah yang kaya, dan sekarang hampir semua produsen kopi menggunakan salah satu dari tiga metode yang umum.
Semua metode ini, yang juga digunakan untuk membuat teh tanpa kafein, dimulai dengan biji kopi hijau, atau biji kopi yang belum dipanggang, yang telah dibasahi terlebih dahulu. Menggunakan biji kopi yang sudah dipanggang akan menghasilkan kopi dengan aroma dan rasa yang sangat berbeda karena langkah dekafeinasi akan menghilangkan beberapa senyawa rasa dan bau yang dihasilkan selama pemanggangan.
Proses Dekafeinasi Metode Karbon Dioxida
Dalam metode karbon dioksida yang relatif baru, yang dikembangkan pada awal tahun 1970-an, produsen menggunakan CO₂ bertekanan tinggi untuk mengekstrak kafein dari biji kopi yang dibasahi. Mereka memompa CO₂ ke dalam bejana tertutup yang berisi biji kopi yang telah dibasahi, dan molekul kafein larut dalam CO₂.
Setelah CO₂ yang mengandung kafein dipisahkan dari biji kopi, produsen mengalirkan campuran CO₂ melalui wadah berisi air atau di atas lapisan karbon aktif. Karbon aktif adalah karbon yang telah dipanaskan hingga suhu tinggi dan terpapar uap dan oksigen, yang menciptakan pori-pori di dalam karbon. Langkah ini menyaring kafein, dan kemungkinan besar senyawa kimia lainnya, yang beberapa di antaranya mempengaruhi rasa kopi.
Senyawa-senyawa ini akan terikat dalam pori-pori karbon aktif atau tetap berada di dalam air. Produsen mengeringkan biji kopi tanpa kafein dengan menggunakan panas. Di bawah panas, CO₂ yang tersisa akan menguap. Produsen kemudian dapat menekan ulang dan menggunakan kembali CO₂ yang sama.
Metode ini menghilangkan 96% hingga 98% kafein, dan kopi yang dihasilkan hanya memiliki sedikit residu CO₂.
Metode ini, yang membutuhkan peralatan mahal untuk membuat dan menangani CO₂, banyak digunakan untuk menghilangkan kafein pada kopi kelas komersial atau supermarket.
Dekafeinasi Metode Swiss Water
Metode air Swiss, yang awalnya digunakan secara komersial pada awal tahun 1980-an, menggunakan air panas untuk menghilangkan kafein pada kopi.
Awalnya, produsen merendam sekumpulan biji kopi hijau dalam air panas, yang mengekstrak kafein dan senyawa kimia lainnya dari biji kopi.
Ini seperti apa yang terjadi ketika Anda menyeduh biji kopi panggang – Anda menempatkan biji kopi hitam dalam air jernih, dan bahan kimia yang menyebabkan warna gelap kopi keluar dari biji kopi ke dalam air. Dengan cara yang sama, air panas menarik kafein dari biji kopi yang belum dihilangkan kafeinnya.
Selama perendaman, konsentrasi kafein lebih tinggi di dalam biji kopi daripada di dalam air, sehingga kafein berpindah ke dalam air dari biji kopi. Produsen kemudian mengeluarkan biji kopi dari air dan menempatkannya ke dalam air segar, yang tidak mengandung kafein – sehingga proses ini berulang, dan lebih banyak kafein yang berpindah dari biji kopi dan masuk ke dalam air. Para produsen mengulangi proses ini, hingga 10 kali, hingga hampir tidak ada kafein yang tersisa di dalam biji kopi.
Air yang dihasilkan, yang sekarang mengandung kafein dan senyawa rasa yang terlarut dari biji kopi, dilewatkan melalui filter arang aktif. Filter ini menjebak kafein dan senyawa kimia lain yang berukuran sama, seperti gula dan senyawa organik yang disebut poliamin, sementara membiarkan sebagian besar senyawa kimia lainnya tetap berada di dalam air yang disaring.
Produsen kemudian menggunakan air yang telah disaring – yang telah jenuh dengan rasa namun tidak mengandung kafein – untuk merendam biji kopi yang baru. Langkah ini memungkinkan senyawa rasa yang hilang selama proses perendaman masuk kembali ke dalam biji kopi.
Proses air Swiss dihargai karena pendekatannya yang bebas bahan kimia dan kemampuannya untuk mempertahankan sebagian besar rasa alami kopi. Metode ini telah terbukti dapat menghilangkan 94% hingga 96% kafein.
Metode Dekafeinasi Tradisional Berbasis Asetat
Pendekatan tradisional dan paling umum ini, pertama kali dilakukan pada awal 1900-an, menggunakan pelarut organik, yaitu cairan yang melarutkan senyawa kimia organik seperti kafein. Etil asetat dan metilen klorida adalah dua pelarut yang umum digunakan untuk mengekstrak kafein dari biji kopi hijau. Ada dua metode berbasis pelarut utama.
Dalam metode langsung, produsen merendam biji kopi yang lembab secara langsung di dalam pelarut atau di dalam larutan air yang mengandung pelarut.
Pelarut mengekstrak sebagian besar kafein dan senyawa kimia lainnya dengan kelarutan yang mirip dengan kafein dari biji kopi. Produsen kemudian mengeluarkan biji kopi dari pelarut setelah sekitar 10 jam dan mengeringkannya.
Dalam metode tidak langsung, produsen merendam biji kopi dalam air panas selama beberapa jam dan kemudian mengeluarkannya. Mereka kemudian mengolah air dengan pelarut untuk menghilangkan kafein dari air. Metilen klorida, pelarut yang paling umum, tidak larut di dalam air, sehingga membentuk lapisan di atas air. Kafein larut lebih baik dalam metilen klorida daripada di dalam air, sehingga sebagian besar kafein tetap berada di lapisan metilen klorida, yang dapat dipisahkan oleh produsen dari air.
Seperti pada metode air Swiss, produsen dapat menggunakan kembali air “bebas kafein”, yang dapat mengembalikan beberapa senyawa rasa yang dihilangkan pada langkah pertama.
Metode ini menghilangkan sekitar 96% hingga 97% kafein.
Cara Menjaga Rasa Aroma Kopi Dekafeinasi
Secara kimiawi tidak mungkin hanya melarutkan kafein tanpa melarutkan senyawa kimia lainnya dalam biji kopi, sehingga dekafeinasi pasti akan menghilangkan beberapa senyawa lain yang berkontribusi pada aroma dan rasa secangkir kopi Anda.
Tetapi beberapa teknik, seperti proses air Swiss dan metode pelarut tidak langsung, memiliki langkah-langkah yang dapat mengembalikan beberapa senyawa yang telah diekstraksi. Pendekatan ini mungkin tidak dapat mengembalikan semua senyawa ekstra ke biji kopi, tetapi mereka dapat menambahkan beberapa senyawa rasa kembali.
Berkat proses ini, Anda dapat menikmati secangkir kopi yang lezat tanpa kafein – kecuali jika pelayan Anda secara tidak sengaja menukar teko.
Apakah kopi tanpa kafein aman untuk diminum?
Salah satu pelarut yang umum digunakan adalah etil asetat, yang terdapat secara alami dalam banyak makanan dan minuman. Bahan kimia ini dianggap sebagai bahan kimia yang aman untuk menghilangkan kafein oleh Badan Pengawas Obat dan Makanan (FDA).
FDA dan Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Kerja telah menganggap metilen klorida tidak aman untuk dikonsumsi pada konsentrasi di atas 10 miligram per kilogram berat badan Anda. Namun, jumlah residu metilen klorida yang ditemukan dalam biji kopi panggang sangat kecil – sekitar 2 hingga 3 miligram per kilogram. Jumlah ini jauh di bawah batas yang ditetapkan FDA.
OSHA dan rekan-rekannya di Eropa memiliki peraturan tempat kerja yang ketat untuk meminimalkan paparan metilen klorida bagi para pekerja yang terlibat dalam proses dekafeinasi.
Setelah produsen menghilangkan kafein dari biji kopi menggunakan metilen klorida, mereka mengukus biji kopi dan mengeringkannya. Kemudian biji kopi dipanggang pada suhu tinggi. Selama proses pengukusan dan pemanggangan, biji kopi menjadi cukup panas sehingga sisa metilen klorida menguap. Langkah pemanggangan juga menghasilkan bahan kimia perasa baru dari pemecahan bahan kimia menjadi senyawa kimia lainnya. Hal ini memberikan cita rasa yang khas pada kopi.
Ditambah lagi, kebanyakan orang menyeduh kopi mereka pada suhu antara 190 F hingga 212 F, yang merupakan kesempatan lain bagi metilen klorida untuk menguap.