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Il processo di decaffeinizzazione

8 Ago

Nella sezione:

Hai domande o dubbi?

una nostra cara lettrice ci chiede di parlare del “caffe’ decaffeinato”. Credo che questo argomento sia molto interessante perche’ molto spesso si sentono tantissime leggende su questa soluzione. Tutti noi, almeno una volta, avremo sentito dire: “fa bene”, “fa male”, “e’ cancerogeno”, “e’ buono”, “fa schifo”, ecc. Come al solito, tante opinioni in disaccordo tra loro. Cerchiamo dunque di capire meglio come viene realizzato questo caffe’, cioe’ quali sono le tecniche maggiormente utilizzate per la decaffeinizzazione e, soprattutto, che genere di risultato si ottiene.

Qualche tempo fa, avevamo gia’ parlato della cosiddetta “fisica del caffe'”, parlando del principio di funzionamento della moka, spesso ignorato da molti, anche tra gli addetti ai lavori:

La fisica del caffe’

A questo punto, non resta che parlare invece della materia prima necessaria!

Come sapete bene, la caffeina, il cui nome chimico e’ 1,3,7-trimetilxantina, fu isolata per la prima volta nel 1820 ed e’ contenuta in almeno 60 varieta’ di piante, tra cui, ovviamente, caffe’, the, guarana’, cacao, ecc. La caffeina e’ un potente stimolante ed interagisce sul nostro umore aumentando i livelli di dopamina e bloccando i recettori dell’adenosina. Per inciso, quando i livelli di quest’ultima raggiungono una certa soglia, avvertiamo la sensazione di sonno.

Queste caratteristiche sono purtroppo sia il pro che il contro della caffeina. L’assunzione di questa sostanza puo’ infatti avere effetti dannosi in persone ansiose, con problemi di sonnoloenza, tachicardia, ecc. Come anticipato, l’effetto della caffeina e’ tutt’altro che blando, a livello biologico, questa molecola e’ un vero e proprio veleno, che risulta letale sopra una certa soglia, ovviamente non raggiungibile assumendo tazzine di caffe’.

Ora pero’, molte persone, tra cui il sottoscritto, adorano il caffe’ anche solo per il suo sapore o per la ritualita’ dell’assunzione. Proprio per questo motivo, si sono affinate diverse tecniche per eliminare la caffeina dai chicchi di caffe’, ottenendo una bevanda non stimolante, appunto il caffe’ decaffeinato.

Il decaffeinato fu inventato a Brema nel 1905 dal tedesco Ludwig Roselius, figlio di un assaggiatore di caffè, per conto della azienda “Kaffee Handels Aktien Gesellschaft”. Proprio in onore del nome dell’azienda, questo tipo di caffe’ venne chiamato prendendo le iniziali e dunque commercializzato come Caffe’ HAG. Per ottenere questo risultato, i chicchi di caffe’ venivano cotti a vapore con una salamoia di acqua e benzene. Quest’ultimo era il solvente in grado di estrarre la caffeina dal chicco.

Successivamente, questo metodo venne abbandonato trovando soluzioni alternative da utilizzare prima della tostatura, cioe’ quando il fagiolo e’ ancora verde. La tecnica maggiormente utilizzata fino a pochi anni fa, era quella che prevedeva l’utilizzo di diclorometano per estrarre la caffeina. Successivamente a questo trattamento, il caffe’ veniva lavato a vapore per eliminare il diclorometano, che ha un punto di ebollizione di circa 40 gradi. A questo punto, si passava alla essiccatura e tostatura dei chicchi a 200 gradi.

Questo metodo presentava purtroppo alcuni problemi, che poi sono quelli che spingono ancora oggi le leggende di cui parlavamo all’inizio.

Il diclorometano e’ una sostanza cancerogena per l’essere umano. Come anticipato, successivamente al suo utilizzo, il caffe’ passava per altri due processi con temperature notevolmente superiori al punto di ebollizione del diclorometano. Questo trattamento assicurava la completa evaporazione del potenziale cancerogeno sui chicchi.

Perche’ allora e’ stata abbandonata la tecnica?

Il problema reale di questa tecnica di decaffeinizzazione e’ che durante il trattamento con diclorometano, oltre alla caffeina, venivano estratte altre sostanze chimiche dai chicchi che contribuiscono al sapore della bevanda finale. In tal senso, il decaffeinato ottenuto con questa soluzione, aveva un sapore molto diverso da quello originale. Inoltre, anche altre sostanze benefiche per l’organismo venivano estratte dal caffe’ mentre venivano prodotti oli contenenti molecole da alcuni ritenute dannose per l’uomo.

Detto questo, capite bene dove nascono le leggende da cui siamo partiti, circa il sapore del decaffeinato e la pericolosita’ del suo utilizzo.

Oggi, la tecnica con diclorometano e’ quasi completamente abbandonata a favore dell’utilizzo della CO2 supercritica. Con questo termine si intende solo una stato con pressioni e temperature tali da renderla una via di mezzo tra un gas e un fluido. Nel processo di decaffeinizzazione, i chicchi di caffe’ vengono prima inumiditi con vapore per rigonfiarli ed aumentare la percentuale di acqua. Questo sempre con fagioli verdi, cioe’ prima della tostatura. A questo punto, i chicchi passano in colonne di estrattori insieme alla CO2 ad una tempratura tra 40 e 80 gradi ed una pressione intorno alle 150 atmosfere. Questo passaggio permette all’anidride carbonica di portare via la caffeina, toccando in minima parte le altre sostanze contenute nel caffe’. A seguito di questo passaggio, si procede ovviamente alla tostatura.

Quali sono i vantaggi di questa tecnica rispetto alla precedente?

Prima di tutto, si utilizza solo CO2, cioe’ una sostanza non pericolosa per l’essere umano. Il processo consente di estrarre gran parte della caffeina contenuta nel caffe’. Per legge, un caffe’ decaffeinato non deve avere piu’ del 0,1% di caffeina. Non intaccando, se non in minima parte, le altre sostanze, il sapore del caffe’ rimane quasi invariato, e quindi e’ molto piu’ simile all’analogo con caffeina.

Oltre a questi aspetti, la CO2 in uscita dal processo e’ ovviamente ricca di caffeina. Questa sostanza e’ notevolmente utilizzata in diversi settori tra cui la medicina, la farmacologia, la botanica, ecc. Proprio per questo motivo, in virtu’ del processo utilizzato, e’ possibile estrarre caffeina pura dall’anidride carbonica mediante un abbassamento di temperatura o utilizzando carboni attivi.

Lo stesso processo viene utilizzato anche su altre piante, oltre che per l’estrazione del colosterolo dal burro o dell’essenza dai fiori di luppolo, utilizzata nella produzione della birra.

Concludendo, molte delle leggende intorno al decaffeinato nascono in virtu’ del precedente metodo utilizzato per l’estrazione della caffeina dai chicchi. Oggi, l’utilizzo di CO2 supercritica consente di estrarre la maggior parte della caffeina, che oltre tutto puo’ essere recuperata e utilizzata in altri settori, lasciando quasi del tutto inalterate le altre sostanze che contribuiscono la sapore di questa ottima bevanda.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Una riflessione sulle sigarette

5 Mag

Un affezionato lettore del blog, mi ha lasciato un commento molto interessante nella sezione:

Hai domande o dubbi?

La richiesta e’ apparentemente semplice: visto che molte persone sono in ansia per la fine del mondo, perche’ non parlare invece di quanti fumatori ci sono e, invece di preoccuparsi dei danni che si arrecano, si preoccupano di pseudo-profezie?

Ora, come detto, questa e’ una domanda lecita, apparentemente molto semplice, ma che mi ha portato a fare una riflessione diversa. Per prima cosa, tutti, anche i fumatori, sanno bene quanto siano dannose le sigarette e del danno che arrecano alla loro salute. Dico questo da “esperto” del settore, dal momento che anche io appartengo alla categoria dei fumatori. Con questo, non voglio certo sminuire i problemi di salute apportati dal fumo. Nessuno dira’ mai che fumare fa bene, magari troverete qualcuno che si giustifica dicendo che l’aria che respiriamo e’ piu’ inquinata e dannosa, ecc. Personalmente la trovo una giustificazione debole. E’ come dire “stanno per spararmi in testa” per evitare questo “mi taglio le vene”. Forse l’esempio e’ un po’ forte, ma fa comprendere l’assurdita’ di affermazioni di questo tipo.

Detto questo, non direi nulla di nuovo parlando dei danni del fumo, ma, come anticipato, la richiesta fatta mi ha spinto a fare una riflessione diversa e legata, tema che spesso trattiamo, invece all’inquinamento dovuto alle sigarette.

In particolare, vorrei concentrare il discorso su due aspetti, in primis sul contributo all’inquinamento dell’aria dovuto al fumo ma anche sul danno ambientale dovuto ai mozziconi, cioe’ a quelli che chiamiamo comunemente “cicche”.

Partendo dall’inquinamento dell’aria, non e’ semplice ottenere un quadro completo della cosa. Molto spesso, quando si fa questo tipo di ricerca, si trovano due filoni opposti, i fondamentalisti anti-fumo e i fumatori. Come potete immaginare, i primi vedono il fumo come un male supremo causa di ogni possibile forma di inquinamento, i secondi invece tendono a sminuire del tutto gli effetti da loro stessi apportati all’ambiente.

In questo articolo, cerchero’ di mantenere un profilo super partes cercando di fare considerazioni oggettive basate, ovviamente, su dati scientifici ma soprattutto cercando di fare un po’ di chiarezza nelle tante ipotesi opposte che si trovano in rete.

Come tutti sanno, il fumo di sigaretta contiene circa 4000 sostanze, di cui circa 3500 considerate tossiche, cancerogene o irritanti. In questo mix entrano ovviamente la nicotina, il catrame, tantissimi metalli pesanti, piccole concentrazioni di polonio assorbito dalle radici del tabacco ma anche moltissimi additivi chimici, diversi da marca a marca, aggiunti per dare alle sigarette un sapore personalizzato e unico.

Quando si parla di inquinamento dell’aria, molto spesso si tende a calcare la mano non distinguendo tra inquinamento all’interno di luoghi chiusi o all’aperto. Tutta la comunita’ scientifica e’ d’accordo infatti che il fumo rappresenta uno degli inquinanti maggiori e potenzialmente pericolosi all’interno delle nostre case. Importante contributo a questo effetto viene ovviamente dallo scarso ricambio d’aria delle stanze che fa aumentare notevolmente la concentrazione di inquinanti nell’aria.

Una ricerca molto interessante in questo senso e’ stata fatta dall’Istituto dei Tumori di Milano che ha provato a confrontare l’inquinamento dovuto al fumo di sigaretta con quello di un motore a combustione. Per questo confronto, in un ambiente chiuso, si e’ confrontato l’apporto di polveri sottili dovuto ad una sigaretta fumata con quello di una Harley Davidson tenuta accesa per lo stesso tempo. Bene, la ricerca ha evidenziato che le polveri sottili prodotte dalla moto erano tre volte inferiori a quelle della sigaretta.

Il risultato di questa ricerca ci fa capire quanto alto sia l’inquinamento all’interno degli ambienti chiusi dovuto al fumo. Attenzione pero’, questo risultato va contestualizzato nell’ambiente in cui e’ stato realizzato. Come detto, stiamo parlando di ambienti chiusi e senza ricambio d’aria. E’ assolutamente sbagliato pensare che i fumatori siano la causa principale di inquinamento delle nostre citta’, scagionando i motori a combustione. Dico questo perche’, in alcuni casi, il risultato ottenuto viene utilizzato in modo sbagliato puntando il dito contro i fumatori piuttosto che contro i veicoli. Nelle nostre strade, oltre alle moto, ci sono automobili, camion, in un numero sicuramente molto alto e con motori che vano da euro 2 a euro 4, almeno nelle citta’ in cui e’ fatto divieto di circolazione per le euro 0 e 1, tenuti accesi per un tempo molto piu’ lungo di quello di una sigaretta. Inoltre, se parliamo di inquinamento dell’aria, oltre alle polveri sottili, dobbiamo puntare il dito contro i gas serra, il riscaldamento degli strati piu’ bassi che favosriscono l’ozono a bassa quota, ecc. Tutti parametri a cui le sigarette non contribuiscono.

Come anticipato, non voglio scagionare le sigarette. Il risultato dimostra quanto sia alto l’inquinamento indoor ma assolutamente non va utilizzato per dimostrare che l’inquinamento dei motori a combustione sia non determinante. Inoltre, quando si pensa all’inquinamento delle nostre case, non dobbiamo mai dimenticare i possibili danni arrecati anche ai non fumatori a causa del fumo passivo.

Molto poco dibattuto e’ invece il discorso dei mozziconi. Vi invito prima di tutto a fare una riflessione: in Italia, ci sono circa 15 milioni di fumatori. Supponendo che ognuno di loro fumi, in media, 15 sigarette al giorno, ci sono piu’ di 82 miliardi di mozziconi da smaltire ogni anno. Molto spesso, anche se come visto prima e’ preferibile, la maggior parte di queste sigarette verranno fumate all’aperto e, dunque, in larga percentuale, i mozziconi saranno abbandonati nell’ambiente. Se rapportiamo il discorso a livello mondiale, ci rendiamo conto di quanto importante sia questo rifiuto.

Ora, dal punto di vista tecnico, i filtri delle sigarette sono fatti con fibre di  acetato di cellulosa incollate con glicerolo triacetato. Nonostante i nomi chimici terrificanti, non sono sostanze pericolose. Attenzione pero’, i filtri delle sigarette non sono biodegradabili. Anche su questo punto, trovate ricerche molto controverse. Gli ambientalisti parlano di dissolvimento nell’ambiente con periodi tra 7 e 12 anni, le compagnie produttrici, che dispongono di laboratori molto sofisticati per valutare i loro prodotti, parlano di tempi compresi tra 1 e 3 anni. Anche se i numeri sono in disaccordo, e’ necessario fare una considerazione aggiuntiva, quando si parla di “dissolvimento nell’ambiente” non si parla di degradabilita’, bensi di riduzione in nanoparticelle. Questo solo per specificare che, come anticipato, i filtri non sono biodegradabili.

Facciamo una considerazione aggiuntiva: questi discorsi, per quanto importanti, riguardano i filtri nella loro composizione. Un fumatore che butta una cicca, disperde nell’ambiente un prodotto che, per sua stessa definizione, ha trattenuto sostanze chimiche. Questo e’ il vero punto su cui ragionare quando si parla di inquinamento.

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Come detto in precedenza, ci sono migliaia di sostanze contenute nel fumo di sigaretta. Fare una stima di tutte sarebbe molto difficile e dispendioso. Nonostante questo, prendiamo il veleno piu’ conosciuto contenuto nelle sigarette, la nicotina,  e facciamo qualche semplice calcolo. In media, una sigaretta contiene 15 mg di nicotina. Di questi, circa 1/3 rimane nel filtro, dunque circa 5 mg per mozzicone. Poiche’ prima parlavamo di 82 miliardi di mozziconi all’anno in Italia, ci saranno piu’ di 400 tonnellate di nicotina che, potenzialmente, possono raggiungere l’ambiente. Senza ovviamente considerare tutte le altre sostanze, in quantita’ minore, ma, in alcuni casi, molto piu’ tossiche.

Da questi pochi numeri si capisce bene l’entita’ del fenomeno. Inoltre, dobbiamo considerare che il fenomeno dell’abbandono delle cicche e’ altissimo nelle spiagge, dove, se non gettato direttamente, puo’ facilmente raggiungere il mare. Vista l’alta concentrazione di sostanze inquinanti e la massa relativamente piccola di molte specie marine costiere, ciascun mozzicone puo’, potenzialmente, uccidere un pesce, una tartaruga o altre specie viventi, oltre a diluire inquinanti in mare.

Ora, vorrei spezzare una lancia, seppur minima, nei confronti dei fumatori. In moltissimi casi, e non solo in Italia, gli stabilimenti balneari non sono attrezzati con posacenere sotto l’ombrellone. Ovviamente questo non giustifica il fumatore dal gettare la cicca in mare o seppellirla nella sabbia, ma sicuramente avere un contenitore apposito ridurrebbe molto il problema. In molti stati europei, ed in rari casi italiani, alcuni stabilimenti si stanno attrezzando fornendo ai clienti piccoli posacenere portatili, richiudibili e ignifughi. Esattamente lo stesso discorso vale per le nostre strade. Molto semplicemente, basterebbe attrezzare i secchi della spazzatura con appositi contenitori per le cicche. In questo caso, sarebbe allora giustificato prevedere serie sanzioni per chi getta mozziconi a terra, come avviene in molti stati europei. Certo, molto spesso, nelle nostre strade non troviamo nemmeno secchi per la spazzatura, figuriamoci porta-cicche, ma questo e’ un discorso che va ben oltre quello che stiamo trattando.

Per concludere, vi correi parlare anche di un’iniziativa molto importante che e’ stata lanciata in alcuni paesi da una compagnia chiamata TerraCycle. L’iniziativa, chiamata appunto “No Butts”, prevede la raccolta dei mozziconi delle sigarette per riciclarli industrialmente. Questi scarti possono infatti avere una seconda vita differenziando le parti che li compongono. Il tabacco e la carta possono essere utilizzati per produrre compost, mentre i filtri possono essere utilizzati, dopo averli fusi e trasformati in polimeri, per produrre sedie, tavoli e altri prodotti in plastica. Tra l’altro, la TerraCycle prevede la spedizione dei mozziconi raccolti direttamente a loro spese. Il progetto No Butts e’ stato lanciato inizialmente negli Stati Uniti e ora si pensa di estenderlo anche ad alcuni paesi europei, per il momento non ancora in Italia.

Concludendo, il fumo di sigaretta sicuramente rappresenta la principale fonte di inquinamento negli ambienti chiusi per via delle sostanze inquinanti rilasciate, pericolose non solo per i fumatori. Confrontare invece il contributo delle sigarette con quello dei motori a combustione, e’ azzardato e rischia di distrarre l’opinione pubblica dal problema degli inquinanti rilasciati soprattutto nei centri abitati. Notevole fonte di inquinamento, dovuto anche ai grandi numeri coinvolti, e’ dovuto ai mozziconi, specie se rilasciati nell’ambiente. Come visto, sia le sostanze inquinanti che il materiale stesso di cui sono costituiti i filtri, rappresentano un problema ambientale notevole e assolutamente non trascurabile. Iniziative volte al riciclo di questi inquinanti sono senza dubbio lodevoli e vanno incoraggiate ed esportate in tutto il mondo.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.