This post is also available in: Persian English
قهوه یکی از پرمصرفترین نوشیدنیهای جهان است و میلیونها نفر روز خود را با نوشیدن آن آغاز میکنند. با این حال، همه افراد نمیتوانند یا نمیخواهند کافئین مصرف کنند. برخی به دلایل پزشکی به این ماده حساسیت دارند و برخی دیگر ترجیح میدهند میزان مصرف آن را کاهش دهند. در نتیجه، تقاضا برای قهوه بدون کافئین (Decaffeinated Coffee) به طور مداوم در حال افزایش است. یکی از پیشرفتهترین و سازگارترین روشهای تولید این نوع قهوه، استفاده از دیاکسید کربن فوق بحرانی Supercritical CO₂ یا (scCO₂) است؛ روشی که ضمن حذف موثر کافئین، کیفیت طعمی قهوه را حفظ کرده و آسیبی به محیط زیست وارد نمیکند.
دیاکسید کربن فوق بحرانی چیست؟
پیش از بررسی فرآیند جداسازی کافئین، لازم است مفهوم «فوق بحرانی» را بهتر درک کنیم. هر مادهای در دما و فشار خاصی میتواند وارد حالتی شود که نه کاملاً گاز و نه کاملاً مایع است، بلکه ویژگیهای هر دو را دارد. این وضعیت را حالت «فوق بحرانی» مینامند.
برای دیاکسید کربن، این نقطه بحرانی در دمای ۳۱٫۱ درجه سانتیگراد و فشار ۷۳٫۸ بار )معادل ۱۰۷۰( psi رخ میدهد. در این حالت، CO₂ دارای چگالی شبیه مایع و نفوذپذیری شبیه گاز است. این ویژگی منحصربهفرد به آن اجازه میدهد تا بهعنوان یک حلال سبز و قدرتمند در استخراج ترکیبات مختلف از مواد جامد، از جمله کافئین از دانههای قهوه، عمل کند.
چرا از scCO₂ برای جداسازی کافئین استفاده میشود؟
در مقایسه با سایر روشهای جداسازی کافئین، مانند استفاده از حلالهای آلی (نظیر متیلن کلراید یا اتیل استات)، روش مبتنی بر دیاکسید کربن فوق بحرانی مزایای متعددی دارد که آن را به یک گزینه ایدهآل تبدیل کرده است
- ایمنی بیشتر برای مصرفکننده
حلالهای آلی ممکن است در دانههای قهوه باقی بمانند و در صورت مصرف، سلامت مصرفکننده را تهدید کنند. در مقابل، scCO₂ غیرسمی، بیبو و بیمزه است و پس از فرآیند استخراج، بهراحتی به حالت گاز بازمیگردد و هیچ اثری از خود باقی نمیگذارد.
- سازگاری زیستمحیطی
در حالیکه بسیاری از حلالهای شیمیایی برای محیط زیست خطرناک هستند، دیاکسید کربن یک گاز طبیعی است که در جو زمین نیز بهوفور یافت میشود. این گاز در فرآیند استخراج بازیافت میشود و قابلیت استفاده مکرر دارد، بنابراین میزان پسماند و آلایندههای صنعتی به حداقل میرسد.
- حفظ کیفیت طعمی
یکی از بزرگترین دغدغهها در فرآیند دکافئینه کردن، از بین رفتن ترکیبات معطر و طعمدهنده قهوه است. scCO₂ بهطور انتخابی کافئین را استخراج میکند و سایر ترکیبات مهم مسئول طعم و عطر قهوه را تا حد زیادی حفظ مینماید. این ویژگی باعث میشود که قهوه بدون کافئین حاصل، از نظر کیفیت نزدیک به قهوه معمولی باشد.
- کارایی و سرعت بالا
توانایی نفوذ بالا و خواص حلالیتی قوی در حالت فوق بحرانی به scCO₂ این امکان را میدهد تا در زمان کوتاهتری، مقدار بیشتری کافئین را استخراج کند، بدون نیاز به افزودن مواد شیمیایی دیگر یا اعمال فرآیندهای پیچیده جانبی.
| بیشتر بخوانید: سرمادرمانی یا کرایوتراپی |  |
فرآیند جداسازی کافئین با استفاده از scCO2
فرآیند جداسازی کافئین با استفاده از scCO2 به طور کلی شامل مراحل زیر است:
- آماده سازی دانه های قهوه: ابتدا دانه های قهوه سبز (قبل از بو داده شدن) با بخار آب مرطوب می شوند. این کار باعث می شود که دانه ها متورم شوند و ساختار سلولی آنها بازتر شود، که این امر نفوذ scCO2 را تسهیل می کند.
- استخراج با: scCO2 دانه های قهوه مرطوب شده در یک مخزن استخراج تحت فشار بالا قرار می گیرند. سپس دی اکسید کربن مایع یا گازی با فشار و دمای مناسب به مخزن تزریق می شود تا به حالت فوق بحرانی برسد. scCO2 به عنوان حلال، به درون دانه های قهوه نفوذ کرده و کافئین را حل می کند.
- جدا سازی کافئین: مخلوط scCO2 و کافئین از مخزن استخراج خارج شده و به یک جدا کننده منتقل می شود. در جدا کننده، فشار یا دما تغییر داده می شود تا scCO2 به حالت گازی یا مایع عادی بازگردد. در این حالت، توانایی حل کنندگی خود را از دست می دهد و کافئین به صورت جامد از آن جدا می شود. کافئین جدا شده می تواند برای مصارف دیگر مانند صنایع داروسازی یا نوشیدنی های انرژی زا استفاده شود.
- بازیافت CO2: دی اکسید کربن که دیگر کافئین را حمل نمی کند، جمع آوری شده و دوباره تحت فشار و دما قرار می گیرد تا دوباره به حالت فوق بحرانی درآید و برای چرخه بعدی استخراج آماده شود. این چرخه بازیافت، پایداری و مقرون به صرفه بودن فرآیند را تضمین می کند.
- خشک کردن دانه های قهوه: دانه های قهوه که اکنون فاقد کافئین هستند، از مخزن استخراج خارج شده و خشک می شوند. این دانه های قهوه بدون کافئین، آماده برای فرآیند بو دادن و سپس استفاده در تهیه قهوه بدون کافئین هستند.
مزایای حفظ طعم و عطر
یکی از چالش های اصلی در تولید قهوه بدون کافئین، حفظ طعم و عطر اصلی قهوه است. بسیاری از روش های سنتی، علاوه بر کافئین، ترکیبات دیگری را نیز که مسئول طعم و عطر قهوه هستند، از بین می برند. اما scCO2 به دلیل انتخاب پذیری بالای خود، به طور خاص کافئین را هدف قرار می دهد و بخش عمده ای از ترکیبات معطر و طعم دهنده قهوه را دست نخورده باقی می گذارد. این باعث می شود که قهوه بدون کافئین تهیه شده با این روش، کیفیت و تجربه نوشیدن قهوه ای نزدیک به قهوه اصلی داشته باشد.
کاربردهای کافئین استخراج شده
کافئین استخراج شده از دانه های قهوه با استفاده از scCO2، یک محصول خالص و با کیفیت است که می تواند در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار گیرد. از جمله این کاربردها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. صنایع داروسازی: کافئین به عنوان یک ماده محرک در بسیاری از داروها، به ویژه مسکن ها و داروهای سرماخوردگی، استفاده می شود.
2. صنایع نوشیدنی: کافئین خالص می تواند به نوشیدنی های مختلف مانند نوشابه های انرژی زا، نوشیدنی های ورزشی و حتی آب اضافه شود تا خواص محرک آن را تقویت کند.
3. محصولات مراقبت از پوست: کافئین خواص آنتی اکسیدانی و ضد التهابی دارد و در برخی از محصولات مراقبت از پوست برای مبارزه با سلولیت و بهبود گردش خون استفاده می شود.
استفاده از دیاکسید کربن فوق بحرانی در فرآیند دکافئینه کردن قهوه، یکی از پیشرفتهترین و پاکترین روشهای موجود است. این فناوری نهتنها سلامت مصرفکننده را تضمین میکند، بلکه با حفاظت از محیط زیست و حفظ کیفیت طعمی دانههای قهوه، به عنوان یک راهکار پایدار در صنعت نوشیدنی مطرح شده است. با افزایش تقاضای جهانی برای محصولات سالم و پایدار، روشهای نوین مبتنی بر scCO₂ میتوانند نقشی کلیدی در آینده صنعت قهوه ایفا کنند.
————————————————–
منابع