Кофейная гуща

Кофейная гуща в бумажном кофейном фильтре

Кофейная гуща — отход изготовления кофе, густой выщелоченный остаток кофейного напитка, состоящий из мелких нерастворимых в воде частиц.

Химический состав

Химический состав разных типов кофейной гущи схож, хотя в отходах, получаемых в ходе приготовления растворимого кофе, концентрация веществ ниже из-за более интенсивного процесса экстракции[1]. Использованная кофейная гуща богата углеводами[2], которые составляют около половины её веса. Ещё 20 % приходится на белки, а ещё 20 % — на лигнин[3]. Сухая кофейная гуща содержит значительное количество калия (11,7 г/кг), азота (27,9 г/кг), магния (1,9 г/кг) и фосфора (1,8 г/кг)[4]. Количество кофеина, оставшегося в высушенной кофейной гуще, составляет около 48 % от его количества в свежем сырье[5]. В ходе сушки снижается также и концентрация танинов[6].

Производство

Коробки с высушенной кофейной гущей

В среднем из 1 тонны кофейных зёрен получается примерно 650 кг кофейной гущи[7], а ежегодные объемы превышают 15 миллионов тонн[8]. Из-за больших объёмов образующегося отхода и специфики химического состава рассматриваются перспективы использования гущи в промышленности[5].

Использование

В конце XIX века кофейная гуща применялась некоторыми недобросовестными производителями как примесь к чистому молотому кофе[9].

Не рекомендуется сжигать высушенную кофейную гущу, так как при этом она выделяет опасные оксиды азота[3].

В садоводстве

Дождевые черви в кофейной гуще

В садоводстве кофейную гущу используют для компостирования или мульчирования[10]. Она особенно благоприятна для дождевых червей и кислотолюбивых растений, таких как черника[11], хотя из-за постепенного вымывания кислот pH часто снижается до нейтрального[12]. Экспериментальным путём было установлено, что рост и выживаемость дождевых червей снижается при использовании кофейной гущи в качестве основного корма[13]. В отдельных случаях кофейная гуща может использоваться как удобрение[12].

Кофейная гуща обладает фитотоксичными свойствами, снижающимися в ходе компостирования[14]. Известно об использовании кофейной гущи в качестве разрыхлителя грунта[15] и репеллента для улиток и слизней[10][16]. Некоторые коммерческие кофейни реализуют инициативы по бытовому использованию кофейной гущи, в том числе проект Starbucks «Grounds for your Garden»[17] или кофейни Green Coffee Shop Scheme «Ground to Ground»[18][19].

В гаданиях

В быту

В некоторых англоязычных руководствах по обустройству быта высушенную кофейную гущу рекомендовали использовать для наполнения игольниц[20]. Ряд современных руководств указывают на использование кофейной гущи для окрашивания древесины, ароматизации воздуха и изготовления косметических скрабов для тела[10].

В сельском хозяйстве

Мицелий вёшенки на субстрате из кофейной гущи

В некоторых случаях кофейная гуща используется в качестве субстрата для выращивания грибов (в том числе вёшенок)[21][22], не требующего предварительно обработки[5].

Коллектив японских учёных в 2014 году указал на перспективу использования кофейной гущи для повышения эффективности производства растительных культур: внесение 10 кг использованной кофейной гущи на квадратный метр было предложено в рамках системы севооборота, при которой в течение первых шести месяцев после внесения поле не пашется, а слой кофейной гущи подавляет рост сорняков; затем поле запахивается и на нём высеваются бобовые, фиксирующие азот. Было показано, что внесение эквивалентного объёма конского навоза вместе с кофейной гущей практически устраняет негативные эффекты свежей кофейной гущи[23].

Международный коллектив авторов в статье 2011 года рассмотрел возможность использования кофейной гущи для кормления жвачных животных, свиней, кур и кроликов, придя к выводу, что высокое содержание лигнина делает такое использование нежелательным[24].

Промышленное использование

Кофейная гуща может использоваться в промышленных масштабах для производства биогаза или для очистки сточных вод[25]. Биоэтанол также может быть получен из углеводов, содержащихся в кофейной гуще, после удаления масел, обычно путём гидролиза разбавленной кислотой[3].

Кофейную гущу можно применять при получении биодизеля, либо непосредственно извлекая масла с помощью растворителей[26], либо используя как сырьё для каталитического производства[27], либо используя гущу для кормления водорослей-биопродуцентов[28].

Существует потенциальная возможность замещения до 10—15% используемого песка кофейной гущей при изготовлении бетона[29].

Vandeponseele с коллегами (2021) предложили извлекать кофеин из кофейной гущи для коммерческого применения в пищевой, косметической, фармацевтической промышленности и для производства БАД[30].

Примечания

  1. Pérez-Burillo, Sergio; Cervera-Mata, Ana; Fernández-Arteaga, Alejandro; Pastoriza, Silvia; Rufián-Henares, José Ángel; Delgado, Gabriel (November 2022). Why Should We Be Concerned with the Use of Spent Coffee Grounds as an Organic Amendment of Soils? A Narrative Review. Agronomy (англ.). 12 (11): 2771. doi:10.3390/agronomy12112771. hdl:10481/78230. ISSN 2073-4395.
  2. Mussatto, Solange I.; Carneiro, Livia M.; Silva, João P.A.; Roberto, Inês C.; Teixeira, José A. (January 2011). A study on chemical constituents and sugars extraction from spent coffee grounds. Carbohydrate Polymers. 83 (2): 368–374. doi:10.1016/j.carbpol.2010.07.063. hdl:1822/16744.
  3. 1 2 3 McNutt, Josiah; He, Quan (Sophia) (March 2019). Spent coffee grounds: A review on current utilization. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 71: 78–88. doi:10.1016/j.jiec.2018.11.054. S2CID 104298839.
  4. Ballesteros, Lina F.; Teixeira, José A.; Mussatto, Solange I. (December 2014). Chemical, Functional, and Structural Properties of Spent Coffee Grounds and Coffee Silverskin. Food and Bioprocess Technology. 7 (12): 3493–3503. doi:10.1007/s11947-014-1349-z. hdl:1822/31900. S2CID 38776511.
  5. 1 2 3 Campos-Vega, Rocio; Loarca-Piña, Guadalupe; Vergara-Castañeda, Haydé A.; Oomah, B. Dave (September 2015). Spent coffee grounds: A review on current research and future prospects. Trends in Food Science & Technology. 45 (1): 24–36. doi:10.1016/j.tifs.2015.04.012.
  6. Choi, Bogyoung; Koh, Eunmi (August 2017). Spent coffee as a rich source of antioxidative compounds. Food Science and Biotechnology. 26 (4): 921–927. doi:10.1007/s10068-017-0144-9. PMC 6049539. PMID 30263620.
  7. Murthy, Pushpa S.; Madhava Naidu, M. (September 2012). Sustainable management of coffee industry by-products and value addition—A review. Resources, Conservation and Recycling. 66: 45–58. Bibcode:2012RCR....66...45M. doi:10.1016/j.resconrec.2012.06.005.
  8. Kamil, Mohammed; Ramadan, Khalid Mustafa; Awad, Omar I.; Ibrahim, Thamir K.; Inayat, Abrar; Ma, Xiao (July 2019). Environmental impacts of biodiesel production from waste spent coffee grounds and its implementation in a compression ignition engine. Science of the Total Environment. 675: 13–30. Bibcode:2019ScTEn.675...13K. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.04.156. PMID 31026637. S2CID 135449537.
  9. Pendergrast, Mark "Uncommon grounds : the history of coffee and how it transformed our world" 2010 Basic Books. ISBN 978-0-465-02404-9
  10. 1 2 3 Don't Throw Out Your Leftover Coffee Grounds! Huffington Post (4 августа 2014). Дата обращения: 25 декабря 2014. Архивировано 14 июля 2017 года.
  11. Coffee wastes // The Rodale book of composting. — Emmaus, PA : Rodale Press, 1992. — P. 86. — ISBN 978-0-87857-991-4.
  12. 1 2 Coffee Grounds Perk up Compost Pile With Nitrogen. Life at OSU (англ.). 2009-06-10. Архивировано из оригинала 28 февраля 2018. Дата обращения: 2018-04-01.
  13. Liu, K.; Price, G.W. (September 2011). Evaluation of three composting systems for the management of spent coffee grounds. Bioresource Technology. 102 (17): 7966–7974. Bibcode:2011BiTec.102.7966L. doi:10.1016/j.biortech.2011.05.073. PMID 21704514.
  14. Stylianou, Marinos; Agapiou, Agapios; Omirou, Michalis; Vyrides, Ioannis; Ioannides, Ioannis M.; Maratheftis, Grivas; Fasoula, Dionysia (December 2018). Converting environmental risks to benefits by using spent coffee grounds (SCG) as a valuable resource. Environmental Science and Pollution Research. 25 (36): 35776–35790. Bibcode:2018ESPR...2535776S. doi:10.1007/s11356-018-2359-6. PMID 29860699. S2CID 44081836.
  15. Southern Cultivator : [англ.]. — J.W. & W.S. Jones, 1853. Архивная копия от 15 декабря 2024 на Wayback Machine
  16. NORTH COAST GARDENING: Winter vegetable growing. Eureka Times-Standard (24 декабря 2014). Дата обращения: 25 декабря 2014. Архивировано 1 апреля 2018 года.
  17. Coffee for Your Plants? Starbucks Offers Free Coffee Grounds for Gardeners. Starbucks.com. Дата обращения: 13 декабря 2015. Архивировано 17 сентября 2018 года.
  18. About Us | Coffee Grounds to Ground. Groundtoground.org (24 мая 2010). Дата обращения: 26 октября 2011. Архивировано 11 июля 2017 года.
  19. Green Coffee Shop Scheme (англ.). Cambridge Food Hub (8 мая 2019). Дата обращения: 25 октября 2019. Архивировано 25 октября 2019 года.
  20. The Universal Household Assistant: A Cyclopedia of what Everyone Should Know... : [англ.]. — A.L. Burt, 1884. — P. 347. Архивная копия от 15 декабря 2024 на Wayback Machine
  21. Dillen, Nina. Zelf oesterzwammen kweken op basis van ... koffiegruis? Zo doe je dat. Het Laatste Nieuws (18 июня 2015). Дата обращения: 7 ноября 2023. Архивировано 21 апреля 2021 года.
  22. PermaFungi | (28 марта 2014). Дата обращения: 15 декабря 2024. Архивировано 29 марта 2019 года.
  23. Yamane, Koji; Kono, Mitsuaki; Fukunaga, Taiji; Iwai, Kazuya; Sekine, Rie; Watanabe, Yoshinori; Iijima, Morio (January 2014). Field Evaluation of Coffee Grounds Application for Crop Growth Enhancement, Weed Control, and Soil Improvement. Plant Production Science. 17 (1): 93–102. Bibcode:2014PlPrS..17...93Y. doi:10.1626/pps.17.93. S2CID 84273209.
  24. Mussatto, Solange I.; Machado, Ercília M. S.; Martins, Silvia; Teixeira, José A. (July 2011). Production, Composition, and Application of Coffee and Its Industrial Residues. Food and Bioprocess Technology. 4 (5): 661–672. doi:10.1007/s11947-011-0565-z. hdl:1822/22361. S2CID 27800545.
  25. Chalker-Scott, Linda. Coffee grounds— will they perk up plants? Master Gardener. Puyallup Research and Extension Center, Washington State University (2009). Дата обращения: 25 декабря 2014. Архивировано 21 июля 2017 года.
  26. Kondamudi, Narasimharao; Mohapatra, Susanta K.; Misra, Mano (24 декабря 2008). Spent Coffee Grounds as a Versatile Source of Green Energy. Journal of Agricultural and Food Chemistry (англ.). 56 (24): 11757–11760. doi:10.1021/jf802487s. ISSN 0021-8561. PMID 19053356. Архивировано 15 декабря 2024. Дата обращения: 15 декабря 2024.
  27. Patel, Prachi. A simpler route to biodiesel from used coffee grounds (амер. англ.). Anthropocene (18 мая 2017). Дата обращения: 9 октября 2023. Архивировано 15 октября 2023 года.
  28. Coxworth, Ben. Coffee grounds used to both feed and support biodiesel-producing algae (амер. англ.). New Atlas (2 ноября 2022). Дата обращения: 9 октября 2023. Архивировано 9 июня 2023 года.
  29. Christie, Damian (2019-10-31). From coffee to concrete: Researchers offer a new solution. Quarry. Архивировано 24 июня 2024. Дата обращения: 15 декабря 2024.
  30. Vandeponseele, Alexandre; Draye, Micheline; Piot, Christine; Chatel, Gregory (2021-04-02). Study of Influential Parameters of the Caffeine Extraction from Spent Coffee Grounds: From Brewing Coffee Method to the Waste Treatment Conditions. Clean Technologies. 3 (2): 335–350. doi:10.3390/cleantechnol3020019.