Günlük vazgeçilmezlerimizden olan kahve, dünya çapında en çok tüketilen ürünlerden biridir ve Dünyada her gün 2,25 milyar kahve fincanı tüketilmektedir. Kahve mahsulü üretimi için, kahve kabuğu, parşömen ve kullanılmış kahve telvesi gibi farklı yan ürünler üretilir. Bu yan ürünlerin nihai düzenlemeyle ilgili birbirinden farklı çeşitli sorunları vardır. Biyoaktif bileşikler, endüstriyel uygulamalar için kabul edilebilir bir oranda taze ve kurutulmuş kahve kabuğundan ekstrakte edilebilir.
SUPRAS, hız (5 dakika) ve basitlik (oda sıcaklığında karıştırma ve santrifüj) açısından avantajlar sunar, böylece yüksek basınç ve sıcaklığa dayalı maliyetli işlemlerden kaçınılır. Çözücü olarak su kullanılarak gerçekleştirilen ekstraksiyonlar, karıştırma sıcaklığı (60 ° C’nin üzerinde) ve süre (4.5 dakika) ile elde edilen bir içecek veya çözelti ile bir biyoaktif bileşiğin nasıl kafein, klorojenik asit ve polifenoller olarak elde edilmesidir.
Kahvenin Özellikleri
Sık sık tükettiğimiz bir ürün olan kahveler, çok yıllık ve topikal bir bitkiden (cafeto) elde edilen meyvelerdir. Kahve çekirdekleri morfolojik olarak çok değişkendir ve farklı şekil, renk ve boyutlara sahiptir. Dahili olarak, infüzyonları hazırlamak için işlenen ve kullanılan tohumlar bulunur (genellikle meyve başına iki tane).
Bitkiler, tohumun orta kısmında bir yarık içerir. Türlere bağlı olarak, küçük çalılar veya 10 m’den büyük ağaçlar bulmak mümkündür. Yapraklar basittir, zıttır ve hem boyut hem de doku bakımından stipül ve mevcut değişkenlik gösterir. Bitki beyaz ve borulu çiçeklere sahiptir, bunlar tamdır, yani tüm organları aynı çiçeğin içindedir. Kök, kahve bitkisi için hayati bir organdır, çünkü onun aracılığıyla bitki, büyümesi için suyu, besinleri alır ve ayrıca toprağa bir çapa görevi görür. Kahve bitkisinin, 50 cm’ye kadar derinliğe ulaşabilen bir ana kökü vardır ve bu köklerden, besinleri emmekle görevli daha ince olanları desteklemek için başka kalın kökler bulunur. Gövde, kahve ağacının iskeletini, yaprak, çiçek ve son olarak meyveleri oluşturur.
Polen tanesinin yumurta ile birleşmesinden dolayı meyve ve tohumlar oluşur. Kahve meyvesi, üç katmana bölünmüş bir kirazdır ve en dıştaki katman olan epikarp veya deri, parşömen veya endokarp adı verilen sarı bir selüloz tabakası ile korunan, müsilajlı yapıda tatlı ve aromatik bir hamur oluşturan mezokarp veya hamur; ve son olarak endosperm adı verilen oval şekilli iki taneyi örten gümüşi bir katman vardır.
Kahve İşlerken Yan Ürünler
Kahve çekirdeği ticari olgunlaşma aşamasına geldikten sonra toplanır, daha sonra hızlı fermantasyonu önlemek için hızlı bir şekilde kuru parşömen kahvesine dönüştürülmelidir, çünkü tüm çekirdek yüksek su ve şeker içeriği içerir. Bu amaçlar için dış tabaka kahve çekirdeğinden çıkarılır ve bir kahve mahsulü üretmek için biyokütlenin sadece % 5’i kullanılır. Geri kalanı yapraklar, dallar, yeşil meyveler, küspe, müsilaj, parşömen ve gümüş derisi olarak kalıntı formda kalır. Yeşil kahve (ticareti yapılan kahve çekirdekleri) elde etmek için kahveyi işlemenin iki ana yöntemi vardır: ıslak ve kuru. Kuru işlemde hiçbir katman çıkarılmaz ve kahve kirazları kuruması için güneşte serilir. Yaş işlemde tabakayı örten meyveler kurumadan çıkarılır. Dünyadaki tüm kahvelerin yaklaşık % 40’ı ıslak işlenmektedir, çünkü üstün tat teklifleri sunduğu düşünülmektedir. Islak süreçte, bir kilogram kahve için 40-45 L atık su üretildiği tahmin edilmektedir.
Kolombiya’da ıslak işlem onlarca yıldır uygulanmaktadır ve kilogram kiraz kahvesi başına 115 g KOİ kontaminasyonu oluşturur. Bu sorunun üstesinden gelmek için yeni yöntemler geliştirilmiştir. Bunlardan biri, meyvenin hamurunun ayrıldığı Belcosub teknolojisidir. Dış katman susuz taşınır ve organik kalıntılar yeniden kullanılır, ancak bunlar önemli bir değer oluşturmaz. Bu sistem, 5 l / kg’dan daha az kuru parşömen kullanıldığından su kaynaklarının kirlenmesini % 74’e kadar önler. Ulusal Kahve Yetiştiricileri Federasyonu tarafından önerilen en yeni teknoloji, su miktarını bir kilogram kuru parşömen başına 0,5 l suya düşüren ve genellikle paslanmaz çelikten su gerektirmeyen tankları uygulayan, boşaltmasız ekolojik değirmendir (Ecomil). Ayrıca bu işlemden çıkan su, doğrudan mikroorganizma içeren arıtma tanklarına, su kaynaklarına düşen suyun temiz olmasına ve herhangi bir kirlilik oluşturmamasına olanak sağlayan bir dizi filtreye gider.
Bahsedildiği gibi, büyük miktarda kahve çekirdeği bileşeni çıkarılır. Kurutulmuş meyvenin ağırlığının yaklaşık % 43.58’inin bu yan ürünler olduğunu vurgulamak önemlidir. Biyoaktif maddelerin geri kazanılması yoluyla bu yan ürünlerin değerlendirilmesi, gıda, ilaç ve kozmetik endüstrileri için giderek artan bir ilgi alanı haline gelmiştir.
Bu biyoaktif bileşiklerin geri kazanılması için ümit verici bir seçenek, epikarp ve meyvenin mezokarpının bir kısmını içeren kahve özüdür. Bu yan ürün önemli miktarlarda kafein ve başka bir bileşen içerir. Bildirilen kimyasal bileşim (kuru kütle olarak ifade edilir), polifenolleri (% 1,5-2.9), toplam şekerleri (% 4,1), proteini (% 4-13,3), lignini (% 17,5-19,3), lipitleri (% 1.7-2.5) içerir. Ayrıca selüloz (% 18-63), toplam lif (% 18-60,5), kül (% 6-10), tanenler (% 1.8-9), karbonhidratlar (% 44-89), indirgeyici şekerler (% 12.4), indirgeymeyen şekerler (% 2), kafein (% 1.2-1.5) ve klorojenik asit (% 1.6) içerir.
Kahve Yan Ürünlerinin Kullanımları
Günümüz koşullarında kahve tüketimi önemli ölçüde artmıştır ve bu da atık miktarında bir artışa neden olur, fakat bu atıkların kirlilik sorunları vardır. Endüstriyel faaliyetlerden kaynaklanan atık su deşarjları küresel bir endişe konusu haline gelmiştir. Hem kahve yan ürünlerinin deşarjındaki olumsuz etkileri azaltmak hem de katma değer alternatifleri oluşturmak için farklı alternatifler değerlendirilmiştir. Bu amaçla, alternatif kullanımları değerlendirmek ve çevre üzerindeki toksik etkiyi azaltmak için farklı çalışmalar yapılmıştır.
Kahvenin yan ürünleri polifenoller, ayrıca karbonhidratlar, proteinler ve pektinlerdir, bu da onları çeşitli endüstriler için potansiyel tarımsal sanayileşme kaynakları haline getirir. Ayrıca yüksek katma değer verilebilen yenilenebilir ekonomik kaynaklar haline getirir. Daha önce gıda ve gıda dışı sanayi için önerilen alternatifler arasında, hem çekirdeklerden hem de elde edilen farklı yan ürünlerden kafein ekstraksiyonu üretimine ağırlık verilmiştir.
Kafeinin antioksidan kapasiteye sahip olan ve diğerlerinin yanı sıra enerji kullanılabilirliğini, bilişsel performansı ve nöromüsküler koordinasyonu artıran bir alkaloid olduğu düşünülmektedir. Bu düşünüldüğünde, kahvenin alternatif kullanımlarından biri ve yan ürünleri bu işlevsel bileşiğin ekstraksiyonuna odaklanmıştır. Bu hem gıda hem de gıda dışı sektörler için ilgi kaynağı olmuştur. Bununla birlikte, son yıllarda, daha düşük kimyasal reaktif tüketimi ile atık oluşumunu azaltmak ve bu nedenle prosesin verimliliğini artırmak, proses sürelerini kısaltmak için yeni ekstraksiyon teknikleri aranmıştır.
Kaynakça:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963996911003449
https://www.researchgate.net/publication/225066935_Functional_properties_of_coffee_and_coffee_by-products