So rechnet der Koffein-Rechner von Caffeine Clock

Das Modell

Jedes Getränk wird als Dosis betrachtet, die nach einer Kinetik erster Ordnung aufgenommen und abgebaut wird. Für ein Getränk mit D Milligramm, das auf einmal getrunken wird, beträgt die Menge im Körper nach t Stunden:

C(t) = D × ka / (ka − ke) × (e^(−ke·t) − e^(−ka·t))

wobei ka die Aufnahmerate und ke die Abbaurate ist. Die Menge steigt, solange die Aufnahme den Abbau übersteigt, erreicht einen Höchstwert und fällt dann in dem Tempo, das ke vorgibt. Die Kurven aller Getränke ergeben zusammen die Gesamtmenge, die Sie sehen.

Aufnahme

Die Aufnahmerate ergibt sich aus der Zeit, bis ein Getränk zu 90 % aufgenommen ist (t90): ka = ln(10) / t90. Jeder Eintrag in der Getränkedatenbank hat seinen eigenen t90-Wert: 175 der 222 Getränke nutzen 45 Minuten, die meisten übrigen 35 oder 40 Minuten. Die Koffeinkonzentration im Blut erreicht ihren Höchstwert meist 30 bis 120 Minuten nach dem Trinken.

Abbau und Halbwertszeit

Die Abbaurate folgt aus Ihrer Koffein-Halbwertszeit: ke = ln(2) / t½. Voreingestellt sind 5 Stunden, innerhalb der 3 bis 6 Stunden, die für die meisten Erwachsenen berichtet werden. Die Halbwertszeit ist von Mensch zu Mensch verschieden: Rauchen verkürzt sie, die Pille verlängert sie, deshalb können Sie Ihre eigene einstellen.

Schluckweise oder auf einmal

Ein Getränk, das Sie in einem Zug trinken, wird als einzelne Dosis berechnet. Ein Getränk, das Sie nach und nach trinken, wird als gleichmäßige Aufnahme über die Zeit verteilt, die Sie dafür gebraucht haben (in der App standardmäßig 10 Minuten). Der Höchstwert fällt dann niedriger aus und kommt später, als wenn Sie dieselbe Menge auf einmal trinken.

Schlaf-Grenzwert und Schlafenszeit

Der Schlaf-Grenzwert (standardmäßig 100 mg) ist der Wert, unter dem Sie beim Schlafengehen liegen möchten. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) weist darauf hin, dass Einzeldosen von 100 mg bei manchen Erwachsenen Schlafdauer und Schlafmuster beeinflussen können, besonders kurz vor dem Schlafengehen. Der Rechner vergleicht die Menge zu Ihrer nächsten Schlafenszeit mit diesem Grenzwert und bestimmt den Zeitpunkt, ab dem Sie darunter liegen.

Tageswerte zur Einordnung

Für die meisten gesunden Erwachsenen nennt die US-Behörde FDA 400 mg pro Tag als Menge, die in der Regel nicht mit negativen Wirkungen verbunden ist, und die EFSA kommt auf denselben Wert; Einzeldosen bis 200 mg sind demnach unbedenklich. Für Schwangere und Stillende nennt die EFSA bis zu 200 mg pro Tag.

Grenzen des Modells

Das Modell beschreibt einen typischen Erwachsenen. Wie schnell Koffein abgebaut wird, ist individuell verschieden (Rauchen und die Pille sind zwei belegte Gründe), und der Koffeingehalt desselben Getränks schwankt je nach Rezept und Charge. Die Zahlen von Caffeine Clock sind Schätzungen zur Orientierung, keine medizinische Messung und keine medizinische Beratung.

Quellen

1. U.S. Food and Drug Administration. Spilling the Beans: How Much Caffeine Is Too Much? https://www.fda.gov/consumers/consumer-updates/spilling-beans-how-much-caffeine-too-much
2. European Food Safety Authority. Caffeine (Übersichtsseite zum wissenschaftlichen Gutachten der EFSA zur Sicherheit von Koffein aus dem Jahr 2015, auf Englisch). https://www.efsa.europa.eu/en/topics/topic/caffeine
3. Drake C, Roehrs T, Shambroom J, Roth T. Caffeine effects on sleep taken 0, 3, or 6 hours before going to bed. Journal of Clinical Sleep Medicine. 2013;9(11):1195-1200. https://doi.org/10.5664/jcsm.3170
4. Mort JR, Kruse HR. Timing of blood pressure measurement related to caffeine consumption. Annals of Pharmacotherapy. 2008;42(1):105-110. https://doi.org/10.1345/aph.1k337
5. Grzegorzewski J, Bartsch F, Köller A, König M. Pharmacokinetics of caffeine: a systematic analysis of reported data for application in metabolic phenotyping and liver function testing. Frontiers in Pharmacology. 2021;12:752826. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.752826