Kafeinin çay yapraklarından ayrılmasında karşılaşılan sorun çayın bileşimidir. Çayda kafeinin yanında birçok bileşik vardır. Bunlar;

*Selüloz, bitkinin  yapı materyalini oluşturur.Suda çözünmediği için kafeinin ayrılamsında sorun yaratmaz.

*Kafein, çay yaprağında bulunan suda çözünen bileşendir. Çay yaprağının ağırlık olarak %5 ini oluşturur.

*Taninler, büyük molekül ağırlığına sahip suda çözünen bileşendir. Çaya rengini verir. Taninler phenol gruplarını içerirler, bunlar asidiktir.

*Ayrıca çay yaprakları flavonoid pigmentlerini ve klorofili yapısında bulundurur. Bu bileşenler de suda çözünürler.

Kafein, organik solvent ve su kullanılarak çay atıklarından ayrılabilir. Çay atıklarından ayrılan kafein süblimleştirilerek saflaştırılabilir. Organik bileşeni tanımlamanın bir yolu ise onun türevini hazırlamaktır. Kafein organik olduğu için asitten proton alarak tuzunu oluşturur.

Kafein çok kademeli ekstraksiyon sistemi ile çay atıklarından elde edilebir.

*Ön işlemler

*Ekstraksiyon

*Ekstraksiyon sonrası işlemler olarak incelenebilir.

Ön İşlemler;

            Çay atıkları, kireç ve su önceden belirlenmiş miktarda karrıştırılırlar. Karıştırma işlemi sonrasında yüksek sıcaklıkta karıştırmalı pişiricide işleme devam edilir. Yüksek sıcaklık uygulaması ile kafein ekstraksiyonun verimini arttıracak dokuya ulaşmış olunur.

            Uygun solvent ile kafein çay atıklarından ekstrakte edilir. Ekstraksiyon sonunda sovent geri kazanılır ve tekrar sisteme geri beslenir ve sonuç olarak ham kafein elde olunur. Ekstraksiyo işlemi kontinue olarak gerçekleşir. Atıklar solvent ile paralel durumda karşılşırlar.

            Kafein miselladan , solventin buharlaştırılmasıyla ham kafein olarak elde edilir. Solvent – su karışımından su ayrıldıktan sonra solvent sisteme geri beslenebilir. Kafeini ayrılmış çay atıklarına da  ısıtma işlemiuygulanarak solvent geri kazanılır.

Ekstraksiyon sonrası işlemler;

Ham kafein  önce wax lardan ayrılması için sıcak suda çözdürülür. Bu renkli çözelti aktifleştirilmiş charlcoal ile muamele edilir ve filtreden geçirilir. Renksizleştirilmiş kafein çözeltisi  buharlaştırılarak konsantre edilir ve kristalize olur. Kafein kristalleri santifugasyon ile ana çözeltiden ayrılır.

Kafein , paketlemeden önce bir kutucuda kurutulur ve toz haline getirilir.

Günümüzde çay atıklarından kafein eldesi çalışmalarıyla ilgili pek çok araştırma yapılmaktadır.

Ö. Vatan ve ark., 2000, yaptığı  kafeinin su ve etil asetat/ kloroform karışımı arasındaki dağılma katsayılarının ortam asitliğine bağlı olarak değişimi ile iligili çalışmada kafeinin su ve etil asetat/kloroform karışımı arasındaki dağılma katsayılarının pH’a bağlı olarak değişiminin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada bu iki çözücünün farklı oranlardaki karışımları kullanılmış ve beklendiği gibi karışımdaki kloroform yüzdesi arttıkça dağılma katsayısının arttığı görülmüştür. %20 Etil asetat ve % 80 kloroform içeren karışım ile bu çalışmaya ait maksimum dağılma katsayısı olan 10,763 değerine ulaşılmıştır.

Saldana ve ark. tarafından yapılan “Methylxanthines’lerin çay yapraklarından süperkritik CO2 ile ekstraksiyonu” çalışmasında ; mate çayından methylxanthineslerin ( caffeine, theophylline and theobromine) ekstraksiyon datalarını elde etmek amaçlanmış.

Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine), theophylline (1,3-dimethylxanthine) ve theobromine (3,7-dimethylxanthine); mate çayının yapraklarının doğal bileşenleridir. (Suzuki and Waller, 1988; Clifford and Ramirez, 1990; Saldaña et al., 1999). İnsan vücudunda bu alkoloidler sinir, dolaşım,kas sistemini uyarıcı etkilerde bulunurlar. Bu alkoloidler, kola gibi içeceklerde ve uyarıcı,diüretic etkisinden dolayı eczacılıkta kullanılmaktadır.

Kafein, organik çözücü (dimethyl chloride) ya da su kullanılarak çay yapraklarından ayrılabilir (Saldaña, 1997). Fakat organik çözücü kullanımı ile üründe toksik kalıntı kalma riski oluşur. Ayrıca, çözücü olarak suyun kullanımı seçici olayan bir ekstraksiyon işlemine ve tat bileşenlerinin kaybına yol açar (Mazzafera and Carvalho, 1991). CO₂ ise( CO₂ ile super kritik ektraksiyonda) kritik sıcaklığının (32 ^oC) düşük olması, toksik etki göstermemesi ve ucuz olması nedeniyle tercih edilir.

Saldana ve arkadaşlarının yaptığı çalışma sonucunda; 343.2 K ve 25.5 Mpa da ekstrakte edilen kafein miktarı , 313.2 K ve 13.8 Mpa da ekstrakte edilen kafein miktarını 2,7 katı olduğu bulunmuştur. Ayrıca ekstraksiyon hızının öğütülmüş hammadde de daha hızlı gerçekleştiği saptanmıştır.

Kafeinsiz kahve üretiminden kafein eldesi ;

Saf  kafein beyaz bir tozdur ve çeşitli doğal kaynaklardan ekstrakte edilebilir.

Su ile ekstraksiyon;

                     Kahve çekirdeği suyun içine bırakılır. Bu su kafeini çözer fakat bunun yanında aroma bileşiklerini de alır. Daha sonra aktif charcoal dan geçirilerek kafein ayrılır. Bu su tekrar kave çekirdekleri içine koyularak buharlaştırılır, böylece iyi tatda kafeinsiz kahve elde edilir. Kafeinsiz kahve üretiminde ayrılan atık kafein içecek ve ilaç sanayiine satılarak değerlendirilir.

Süper kritik CO2 ile ekstraksiyon;

                     Süperkritik CO2 kafein için polar olmayan iyi bir çözücüdür. Ayrıca organik çözücülerden daha güvenlidir. Kahve çekirdekleri boyunca ortalama 31.1 °C sıcaklıkta ve 73 atm basıçta CO2 uygulanır. Bu koşullarda CO2 süperkritik özellikte, gaza benzer kahve çekirdeğinin içine nüfus etme özelliğne sahip olur.Ayrıca bu koşullarda CO2, kaffeinin % 97-99 unu çözebilen sıvı özelliğine sahiptir. Daha sonra bu karışımın üzerine yüksek basıçta su püskürtülmesi sonucunda kafein ayrılır. Bu kafein daha sonra distilayon, rekristalizasyon veya ters osmoz kullanılarak saflaştırılabilir.

Tehlikesiz organik solvent kullanımı;

                  Organik solvent olarak ethyl acetate  kullanımı aromatik solventlerden daha tehlikesizdir. Diğer yol ise kullanılmış kahve telvesinden elde edilen trigliserit yağının kullanılmasıdır.