"האלוף הבלתי נראה" של ניקוי קפאין בקפה: מבט על טכנולוגיית CO₂ סופר-קריטית
אולי לא שמתם לב, אבל קפה שכותרתו "ללא קפאין-" מגיע למעשה בדרגות שונות. היקרים שבהם משתמשים בטכנולוגיה פיזיקלית שפותחה על ידי הגרמנים -מיצוי פחמן דו חמצני על קריטי. זה לא זול, אבל אנשים שמכירים קפה סומכים עליו כי הוא מסיר קפאין מבלי להפשיט את הטעם.
א. איך הכל התחיל
מעניין, התופעה העל-קריטית התגלתה לראשונה על ידי המדען הצרפתי סיור בשנת 1822. תוך כדי חימום כדור פלדה אטום, הוא הבחין שכאשר הטמפרטורה הגיעה לנקודה מסוימת, הנוזל והגז בפנים הפכו לבלתי ניתנים להבחנה-הממשק פשוט נעלם. אבל גילוי הוא דבר אחד; יישום מעשי לקח למעלה ממאה שנים.
בשנת 1869, המדען הבריטי אנדרוז הבין זאת והציע רשמית את המושג של "הנקודה הקריטית": כאשר פחמן דו חמצני מגיע ל-31 מעלות ו-7.38 מגה פסקל, הוא נכנס למצב שהוא "לא גז ולא נוזל". מאוחר יותר, בשנת 1879, מישהו גילה שהנוזל הזה יכול להמיס מוצקים, אבל בזמנו זה רק צוין, ואף אחד לא חשב על זה הרבה יותר לעומק.
פריצת הדרך האמיתית הגיעה בשנת 1962. קורט זוסל במכון מקס פלנק בגרמניה חקר פחמן דו חמצני סופר קריטי וניסה כבדרך אגב להמיס איתו קפאין-להפתעתו, זה עבד בצורה יוצאת דופן. הוא הבין שיכולות להיות לכך יישומים משמעותיים. בשנת 1978 החל לפעול בגרמניה המפעל הראשון בעולם שמשתמש ב-CO₂ סופר קריטי לניקוי קפאין. לקח 16 שנים לעבור מהמעבדה לייצור-תעשייתי בקנה מידה תעשייתי.
II. מה עושה את זה כל כך מיוחד
קשה לתאר את המצב של CO₂ העל-קריטי. צפיפותו דומה לזו של נוזל, ולכן יש לו כוח ממיס; אבל הצמיגות שלו נמוכה, הדיפוזיה מהירה והחדירות חזקה בהרבה מזו של נוזלים. במילים פשוטות, זה כמו נוזל לובש מעיל גז.
מה שעוד יותר מעניין הוא שהתאמת הלחץ והטמפרטורה יכולה לשלוט במה שהוא מתמוסס-כמו כוונון תדר רדיו. אם אתה רוצה להמיס קפאין, אתה מכוון אותו ל"תדר" שמכוון לקפאין; תרכובות הטעם הגדולות של-מולקולות נשארות בלתי מומסות ונשארות באופן טבעי בשעועית.
CO₂ נוזלי רגיל הוא ממס לא-קוטבי עם יכולת המסה מוגבלת. אבל ברגע שהוא נכנס למצב העל-קריטי, כוח ההמסה שלו "מופעל". זו לא מטפיזיקה; זה פיזיקה.
III. איך זה עובד במפעלים
אם אתה מבקר במתקן עם ציוד זה, זה עשוי להיראות לא מרגש בהתחלה-שורות של כורי לחץ גבוה-נירוסטה המחוברים במבוך של צינורות ושסתומים. אבל התהליך בפנים מתוכנן בחוכמה.
השלב הראשון הוא טיפול מקדים. פולי קפה גולמיים מושרים במים חמים למשך כחצי שעה, ומגדילים את תכולת הלחות שלהם ל-30 עד 50 אחוזים. שלב זה פותח את מבנה התא של השעועית, ומאפשר חדירה טובה יותר במהלך המיצוי.
השלב השני הוא מיצוי. הפולים מועמסים לכור בלחץ גבוה-, מוזרק CO₂ סופר-קריטי, והלחץ מועלה ל-250 עד 300 אטמוספרות-גבוהה מהלחץ בקרקעית הים העמוק. ואז מגיע משחק ההמתנה, בין 5 ל-12 שעות. במהלך הזמן הזה, הנוזל העל-קריטי פועל כמו אינספור פינצטה זעירה, קודחת לתוך תאי השעועית כדי לבחור מולקולות קפאין ולשאת אותן משם. תרכובות הטעם הללו, בעלות מבנים מולקולריים שונים מאשר קפאין, נשארות מאחור.
השלב השלישי הוא הפרדה. ה-CO₂ המכיל קפאין נכנס לכור הפרדה; כאשר הלחץ מופחת, ה-CO₂ הופך בחזרה לגז ובורח, ומשאיר את הקפאין לזרז החוצה. ה-CO₂ מוחזר, מופעל בלחץ ושימוש חוזר במחזור סגור-ללא פליטות כמעט.
התוצאה הסופית: 96 עד 98 אחוזים מהקפאין מוסרים, בעוד שפולי הקפה שומרים על פרופיל הטעם המקורי שלהם. אפילו הקפאין המופרד אינו מבוזבז-הוא נמכר לתעשיית התרופות והמשקאות.
IV. השוואה בין הטכנולוגיות
כיום, ישנן שלוש שיטות עיקריות לנקות קפאין.
האחד הוא מיצוי ממס, באמצעות דיכלורומתאן או אתיל אצטט. העלות נמוכה, אבל לצרכנים יש לעתים קרובות חששות לגבי שאריות ממסים אורגניים. סטארבקס משתמשת בשיטת דיכלורומתאן-הם מדגישים שרמות השאריות הן הרבה מתחת לתקני הבטיחות, אבל קשה להתגבר על ההתנגדות הפסיכולוגית של הצרכנים.
אחר הוא תהליך המים השוויצרי, שפותח בשנות ה-80. זו שיטה פיזיקלית עם עיקרון קצת מסובך: מים חמים ממיסים גם קפאין וגם תרכובות טעם מהשעועית, ואז פחם פעיל מסנן את הקפאין, והמים העשירים בטעם- מוחזרים לפולים כדי שיוכלו לספוג מחדש את תרכובות הטעם. היתרון הוא ללא ממיסים כימיים, אך התהליך מורכב, צריכת המים גבוהה והעלויות משמעותיות.
ואז יש את שיטת ה-CO₂ העל-קריטית. זהו תהליך פיזיקלי טהור ללא ממיסים אורגניים כלשהם. CO₂ עצמו אינו-רעיל, אינו-דליק, זול וזמין. טמפרטורת המיצוי קרובה לטמפרטורת החדר, ולכן-תרכובות הטעם הרגישות לחום אינן נפגעות. הגז ממוחזר, תוך מזעור ההשפעה הסביבתית.
יש לו רק חיסרון אחד: הציוד יקר מאוד. בניית מערכות שיכולות לעמוד במאות אטמוספרות דורשת-חומרים מתקדמים ותקני בטיחות מחמירים. ללא תפוקה שנתית של כמה אלפי טונות, אי אפשר להחזיר את ההשקעה הזו. כתוצאה מכך, מפעלים המשתמשים בטכנולוגיה זו מרוכזים בעיקר בארצות הברית, גרמניה ואיטליה, והמוצרים שלהם עוברים בעיקר דרך רשתות סופרמרקטים ולא בתי קפה מיוחדים.
V. מעבר לקפה: יישומים רחבים יותר
טכנולוגיית CO₂ סופר-קריטית עברה מזמן מעבר לנקות קפאין בקפה. בתעשיית המזון, הוא משמש להפקת רכיבי טעם מכשות, שמנים אתריים וונילין מצמחים, ואומגה-3 משמן דגים. בתרופות, הוא משמש להפקת חומרים פעילים מהרפואה הסינית המסורתית ולייצר חלקיקי תרופה עדינים במיוחד. בתחום הגנת הסביבה, חוקרים חוקרים אותו כתחליף לפרכלוראתילן בניקוי יבש, במטרה לניקוי ירוק באמת.
יישומים שאפתניים עוד יותר נחקרים: ייצור חשמל, ייצור ננו-חומרים, עיבוד פסולת אלקטרונית וסינתזה ביו-פלסטיק. פחמן דו חמצני-שזכה לביקורת מזמן כמזהם- עשוי להפוך יום אחד לגיבור סביבתי בלתי צפוי.
VI. בחזרה לכוס הקפה ההיא
בפעם הבאה שאתם שותים קפה נטול קפאין, שימו לב. אם נתקלתם באחד שעדיין יש לו טעם קפה חזק וטעמו לא שטוח או מימי, רוב הסיכויים שהוא נוצר עם CO₂ סופר קריטי. מאחורי הגביע הזה מסתתרת תגלית פיזיקה של המאה ה-19, הנדסה גרמנית של המאה ה-20- ותהליך הפרדה ברמה- מולקולרית של דיוק יוצא דופן.
לקרוא לזה "אלוף בלתי נראה" זו לא הגזמה. הוא אינו פונה ישירות לצרכנים, אך הוא מהווה בסיס לכל הקטגוריה של קפה נטול קפאין-יוקרתי. מה שאתה שותה הוא לא רק משקה-זה יותר ממאה שנים של התקדמות מדעית, מזוקקת לתוך כוס אחת.
https://www.landerlee.com/supercritical-co2-cbd-extraction-device/large-supercritical-co2-extraction-equipment/supercritical-extraction-device.html אם אתה מעוניין בציוד העל קריטי שלנו, אל תהסס לשלוח לנו מייל או ליצור איתנו קשר באמצעות WhatsApp בכל עת.