Queda una pequeña cantidad de cafeína en el café descafeinado, alrededor del 3%.
Existen varios métodos para descafeinar el café, pero la mayoría implica remojar los granos de café verde por un período de varias horas. Este proceso elimina aproximadamente el 97% de la cafeína, pero también la mayoría de las moléculas de sabor. El carbón activado luego filtra la cafeína del baño y los frijoles se remojan para volver a absorber el sabor. Alternativamente, se puede usar un lote inicial de frijoles para saturar el baño con moléculas de sabor para que los lotes consecuentes no pierdan estas moléculas en el proceso.
Conocidos con nombres como el proceso Swiss Water, el proceso Pure Water o el proceso Mountain Water, estos métodos no utilizan productos químicos para descafeinar.
Los procesos químicos son similares e incluyen el método indirecto y el método directo.
En el método indirecto, el agua caliente circula a través de los granos que eliminan la cafeína y las moléculas de sabor. El baño se deshace de los frijoles y el agua se trata con cloruro de metileno que se une a la cafeína. Calentar el agua a 114 grados Fahrenheit (45.5 grados Celsius) destruye el compuesto de cloruro de metileno, que lleva consigo la cafeína. Los frijoles reabsorben su sabor cuando se reintroducen en el baño. Esto se llama método indirecto, ya que los granos de café nunca entran en contacto directo con el cloruro de metileno.
El cloruro de metileno es un carcinógeno altamente tóxico, pero se destruye fácilmente a 103.55 F (39.75 C). El café se prepara a aproximadamente 200 F (93 C) y se tuesta cerca de 400 F (204 C). Los estudios muestran que cualquier residuo químico restante cae muy por debajo del límite de la FDA (Food and Drug Administration) establecido en 10 partes por millón.
El método directo se utiliza en productos que afirman, «Café descafeinado naturalmente». Este proceso utiliza acetato de etilo, una molécula natural que se encuentra en algunas frutas que se une fácilmente con cafeína. El método es similar al anterior, excepto que los granos no se retiran del baño y entran en contacto directo con acetato de etilo. El acetato de etilo hierve a 104 grados (40 C) y el baño se calienta en el proceso. El acetato de etilo no es un carcinógeno.
La cafeína eliminada con cloruro de metileno y acetato de etilo se revende a terceros para su uso en productos consumibles.
El alemán Ludwig Roselius fue el primero en idear el proceso de descafeinado en 1900. Se refirió a su café como «sin cafeína», que luego acortó a «Sanka», un nombre reconocido en todo el mundo después de que General Foods adquirió y comenzó a comercializarlo en 1932.