Cercetătorii testează o membrană din oxid de grafen care ar putea separa cofeina din cafeaua preparată
O echipă de cercetători explorează o abordare neconvențională a decafeinizării: în loc să extragă cofeina din boabe înainte de prăjire, ei au dezvoltat o membrană care ar putea separa cofeina din cafeaua deja preparată, păstrând în același timp alți compuși ai cafelei. Provocarea este complexă, deoarece o ceașcă de cafea nu conține doar apă și cofeină, ci un amestec de numeroși compuși chimici care contribuie la gustul și aroma băuturii.
O sită moleculară din straturi atomice
Yihan Tian, studentă la masterat în cadrul programului de grafen de la UNSW, împreună cu dr. Tongxi Lin și cu cercetătorul dr. Xiaojun Ren, a dezvoltat o membrană pe bază de oxid de grafen, un material de carbon de grosime atomică, asamblat în straturi. Între aceste straturi există canale minuscule care permit trecerea apei și a altor molecule. Prin incorporarea alginatului de sodiu și reticularea acestuia cu ioni de calciu, cercetătorii au modificat dimensiunea canalelor și au influențat ce molecule pot traversa membrana. Rezultatul este o sită de o finețe extraordinară. Cercetarea a fost publicată în Journal of Membrane Science.
Echilibrul dintre eliminarea cofeinei și păstrarea aromei
Deși decafeinizarea nu este o noutate, separarea cofeinei fără a elimina sau adăuga alți compuși rămâne dificilă, deoarece unele substanțe contribuie direct sau indirect la gustul final. Cercetătorii au produs mai multe variante de membrană și au constatat că îmbunătățirea unei caracteristici putea afecta alta. Prin urmare, le-au evaluat după mai multe criterii, inclusiv eliminarea cofeinei, retenția compușilor selectați și permeabilitatea apei. Cea mai bună membrană a reușit să elimine aproximativ jumătate din cofeină, iar compuși precum trigonelina, N-metilpiridiniul, colina și hidroximetilfurfuralul au rămas detectabili în cafea după filtrare.
Rezultate promițătoare și pași următori
Eliminarea a circa jumătate din cofeină este un rezultat încurajator, dar sunt necesare cercetări suplimentare pentru a ajunge la un proces practic de decafeinizare. Timpul de filtrare a fost menținut constant pentru a compara corect membranele, iar optimizarea condițiilor ar putea îmbunătăți rezultatele. Cercetătorii intenționează să exploreze și modul în care filtrarea afectează gustul și proprietățile nutriționale ale cafelei, prin teste senzoriale.
Ei au făcut și un prim pas spre o aplicare la scară mai mare, integrând materialul membranei în fibre tubulare subțiri, un format deja folosit în sistemele comerciale de filtrare. Într-un experiment de filtrare continuă, membrana modificată a eliminat constant mai multă cofeină decât una nemodificată. Totuși, compușii cafelei s-au acumulat pe membrană în timp, încetinind fluxul de apă. Viitoarele cercetări privind curățarea, reutilizarea și durata de viață a membranei, împreună cu teste la scară mai mare, ar putea stabili costurile procesului.
Dincolo de cafea
Cafeaua oferă un punct de plecare familiar pentru o idee mai amplă. Grupul de cercetare investighează de ani de zile membranele din oxid de grafen pentru aplicații precum tratarea apei și sistemele cu solvenți organici. O membrană capabilă să separe selectiv o moleculă dintr-un lichid complex, lăsând altele intacte, ar putea deschide noi abordări în procesarea alimentelor și băuturilor. În procesarea cafelei, eliminarea apei împreună cu separarea selectivă a cofeinei ar putea concentra băutura, iar cofeina separată ar putea fi recuperată ca produs secundar util. Tehnologia are potențial pentru aplicații industriale, iar colaborarea cu industria ar putea sprijini extinderea la scară mai mare.
„Știm că este nevoie de mai multă cercetare experimentală pentru ca membrana noastră să funcționeze în procesul real de decafeinizare, dar suntem optimiști”, a declarat Ren. „Este atât de legat de viața noastră de zi cu zi. Toată lumea, când aude despre asta, știe deja despre ce este vorba.”
