تبدیل تفاله قهوه به فیبریل‌هایی که در حوزه مواد غذایی کاربرد دارند_بام وطن

همه قهوه‌ای که درجهان نوشیده می‌شود، سالانه بیشتر از ۶ میلیون تن تفاله قهوه در سراسر جهان از خود به جای می‌گذارد. بخشی از این تفاله‌ها به گفتن سوخت زیستی مورد منفعت گیری مجدد قرار می‌گیرند، اما بقیه به گفتن زباله دفع خواهد شد. در طول یک دهه قبل، تحقیقات روی منفعت گیری مجدد از این تفاله‌ها متمرکز شده است. تمرکز مهم روی پلی ساکاریدها از جمله سلولز و همی سلولز در تفاله قهوه و دیواره‌های سلولی در دانه قهوه بوده است. از پلی ساکاریدها در کامپوزیت‌ها، بیوپلیمرها، بسته‌بندی مواد غذایی، مصالح ساختمانی و نانوالیاف سلولز (CNF) منفعت گیری می‌شود. CNF ها که سلولز در آنها به اندازه نانومتری، ۳ تا ۵ نانومتر افت می‌یابد، در صنایع غذایی، لوازم آرایشی و پوشش منفعت گیری بسیاری دارند.

محققان ژاپنی در دانشگاه ملی یوکوهاما در سال ۲۰۲۰ پیشگام روشی بودند که از تفاله قهوه با منفعت گیری از اکسیداسیون با واسطه CNF تشکیل می‌کرد. با این حال آنها تقریبا ۴۰ درصد از همی‌سلولز را دست نخورده در تفاله قهوه بدون منفعت گیری رها می‌کردند. به این علت، آنها دقت خود را به هولوسلولز معطوف کردند که ترکیبی از همی سلولز و سلولز می بود تا از آن برای استخراج نانوالیاف هولوسلولز (HCNF) منفعت گیری کنند.

ایزورو کاوامورا، استاد دانشکده مهندسی دانشگاه ملی یوکوهاما می‌گوید: «HCNF های با کیفیت یکنواخت که اصلاح شیمیایی نیز نشده‌اند، از زباله‌های کشاورزی/مواد غذایی به دست می‌آیند. این ترکیبات برای منفعت گیری به گفتن مواد افزودنی مواد غذایی همانند امولسیفایرها زیاد مطلوب می باشند. ما فکر کردیم که محتوای بالای همی سلولز حاضر در هولوسلولز تفاله قهوه را می‌توان به نانوالیافی با ابعاد ۳-۵ نانومتر تبدیل کرد.»

به نقل از ستاد نانو، در حقیقت، آنها نه تنها HCNF را تشکیل کردند، بلکه روشی برای ذخیره‌سازی طویل زمان HCNF بدون نیاز به نگهدارنده اراعه کردند که می‌تواند برای صنایع غذایی و آرایشی مناسب باشد.

برای استخراج HCNF از تفاله قهوه، محققان لیگنین و لیپیدها را از محیط حذف کردند. سپس بقیه فیبرهای هولوسلولز را از طریق نانوفیبریلاسیون، به مقیاس نانومتری در آوردند. این گروه از آسیاب جت با سختی آب بالا برای نانوفیبریلاسیون هولوسلولز به HCNF منفعت گیری کردند. HCNF به دست آمده از تفاله قهوه عرضی در حد ۲-۳ نانومتر و طول ۰٫۷-۱ میکرومتر دارند. این محصول را می‌توان بدون نگهدارنده تا زمان‌ها ذخیره‌سازی کرد و این چنین نیاز به حلال خاصی ندارد.