Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei der technischen Produktion entkoffeinierten Kaffees wird den Rohkaffeebohnen mittels unterschiedlicher Verfahren (L\u00f6semittel- und CO2-Entkoffeinierung) das Alkaloid Koffein entzogen. W\u00e4hrend L\u00f6semittel und Koffein in der Regel zur\u00fcckgewonnen und weiter- bzw. wiederverwertet werden, fallen bei diesem Produktionsprozess zus\u00e4tzlich j\u00e4hrlich mehrere hundert Tonnen technisches Kaffeewachs als Produktionsabfall an, der als Sonderabfall entsorgt wird. Besonders bei der Entkoffeinierungstechnik mittels Kohlendioxid in \u00fcberkritischem Zustand kann das technische Kaffeewachs als ein Naturprodukt angesehen werden, da es keine L\u00f6sungsmittelreste enth\u00e4lt. Das Ziel des geplanten Projektes ist daher die Entwicklung eines Aufarbeitungsverfahrens und das Aufzeigen von Applikationen f\u00fcr den aufgearbeiteten sekund\u00e4ren Rohstoff Kaffeewachs als Trennmittel in Lebensmitteln oder als neues nat\u00fcrliches Ingredient in kosmetischen Produkten (Salben, Cremes). Vor der eigentlichen Verfahrensentwicklung soll in einer Ein-gangsphase (aktueller Projektgegenstand) eine grunds\u00e4tzliche chemische Charakterisierung des Kaffeewachses durchgef\u00fchrt werden. Nach einer grundlegenden chemischen Charakterisierung dieses Abfallstoffes k\u00f6nnen Ma\u00dfnahmen f\u00fcr eine gezielte Aufbereitung dieses Produktionsabfalles entwickelt und eingeleitet und auch der Aufwand hierf\u00fcr abgesch\u00e4tzt werden. Dabei werden Kaffeewachsproben sowohl aus dem L\u00f6sungsmittelverfahren als auch aus der CO2 -Entkoffeinierung ber\u00fccksichtigt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenF\u00fcr diese erste Projektphase ist eine grunds\u00e4tzliche chemisch-physikalische Charakterisierung des Abfallstoffes Kaffeewachs vorgesehen.
\nHierzu sollen die folgenden Arbeitsschritte und Methoden angewandt werden:
\n1)\tAufarbeitung des Kaffeewachses
\n2)\tChemisch-Physikalische Charakterisierung, Ermittlung der Wachskennzahlen mit den Schwerpunkten: Tropfpunkt, Erstarrungspunkt, S\u00e4urezahl, Verseifungszahl, Esterzahl, Hydroxylzahl, Dichte, Ge-halt an Restkoffein, Wassergehalt, Phenolgehalt, Farbe
\n3)\tAnalyse der unerw\u00fcnschten Bestandteile mit den Schwerpunkten: Restl\u00f6semittelgehalt, Pestizidanalytik, Schwermetalle
\n4)\tMikrobiologische Kontrolle des Wachses: Bestimmung Gesamtkeimzahl, Mykotoxine, \u00dcberpr\u00fcfung auf pathogene Keime
\n5)\tErmittlung eines grunds\u00e4tzlichen Verfahrens zur Extraktion eines hochwertigen Wachses aus dem technischen Kaffeewachs
\n6)\tOptimierung und Vereinheitlichung der Wachsqualit\u00e4t im Laborma\u00dfstab
\nAls Methoden sollen zum Einsatz kommen:
\nGaschromatographie, Hochleistungsfl\u00fcssigkeitschromatographie, mikrobiologische Verfahren, Physikalische Verfahren entsprechend den Vorschriften und Methoden der DGF (Deutsche Gesellschaft f\u00fcr Fettwissenschaften)<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Der Produktionsabfall technisches Kaffeewachs konnte weitgehend auf seine dominanten Inhaltsstoffe charakterisiert werden. Er besteht \u00fcberwiegend aus Fetts\u00e4ureestern, vermutlich Triglyceriden. Dominierende Fetts\u00e4uren sind Palmitins\u00e4ure (C16:0), Stearins\u00e4ure (C18:0) und Linols\u00e4ure (C18:2). Kaffeewachs aus der Entkoffeinierung mit organischen L\u00f6sungsmitteln enth\u00e4lt einen hohen Gehalt an Carbons\u00e4ure-Hydroxytryptamiden (zusammen ca.10-12%). Das Wachs aus der CO2-Entkoffeinierung enth\u00e4lt nur ca.
\n0,7 % Hydroxytryptamide. Diese Substanzklasse stellt einen potentiellen Wertstoff dar, aus dem die humanphysiologisch relevante Substanz Serotonin (Neurotransmitter und Hormon) gewonnen werden kann. Besonders aufgrund seiner Bedeutung bei der Entstehung von psychischen Erkrankungen und auch der Migr\u00e4ne ist Serotonin in diesem Zusammenhang von Interesse.
\nZus\u00e4tzlich konnten im Kaffeewachs weitere potentielle Wertstoffe in signifikanten Konzentrationen nachgewiesen werden, wodurch sich eine Extraktion dieser Bestandteile auch unter \u00f6konomischen Aspekten rentieren w\u00fcrde. Hierzu geh\u00f6rt zun\u00e4chst ein Restgehalt Koffein, das bis zu ca. 10% in Wachsen aus der L\u00f6sungsmittelextraktion vorkommt. Ein weiterer potentieller Wertstoff ist das 16-O-Methylcafestol, das als Standard f\u00fcr die Routineanalytik von Kaffee verwendet wird und f\u00fcr diesem Zweck aus dem Produktionsabfall Kaffeewachs isoliert werden k\u00f6nnte. Die Analysen auf unerw\u00fcnschte Bestandteile im Wachs – wie etwa Pestizide und Schwermetalle – ergaben teilweise negative Befunde. L\u00f6sungsmittelreste konnten bei dem Kaffeewachs aus der Dichlormethan-Entkoffeinierung nachgewiesen werden. Der Abfallstoff Kaffeewachs enth\u00e4lt bis zu 75 \u00b5g\/kg Ochratoxin A.
\nGrunds\u00e4tzlich erf\u00fcllt das technische Kaffeewachs die Definitionskriterien der Deutschen Gesellschaft f\u00fcr Fettwissenschaften und ist somit auch faktisch als Wachs anzusehen. Einer Verwertung stehen beim Kaffeewachs aber besonders Farbe und Geruch entgegen. Im Rahmen des Vorhabens wurden verschie-dene Versuche zur Aufarbeitung des Wachses vorgenommen, wie z.B. die Entf\u00e4rbung und Desodorierung mit Aktivkohle, wobei allerdings recht hohe Mengen an Aktivkohle ben\u00f6tigt werden. Hier muss das Verfahren weiter optimiert werden. Dieses k\u00f6nnte etwa auch durch den Einsatz verschiedener Aktivkohlen hintereinander geschehen.
\nBleichversuche mit anderen Bleichmitteln wie Bentonit und H2O2 waren bis jetzt nur von geringem Erfolg. Zwar konnte hier teilweise ebenfalls eine Aufhellung und Desodorierung des Kaffeewachses erreicht werden, allerdings noch nicht in dem gew\u00fcnschten Ausma\u00dfe.
\nErfolgreich ist hingegen die Desodorierung des Kaffeewachses durch die Behandlung mit Wasserdampf. Durch dieses Verfahren konnte eine wirksame Desodorierung des Wachses erreicht werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Geplant ist eine Publikation der Charakterisierung des Kaffeewachses im S\u00d6FW-Journal.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Ziel bestand in einer m\u00f6glichst umfassenden chemischen Charakterisierung des Produktionsabfalls Kaffeewachs. Die Hauptkomponenten sowie interessante und potentiell verwertbare Inhaltsstoffe konnten im Rahmen der durchgef\u00fchrten Arbeiten identifiziert werden.
\nZur Verwertung des Produktionsabfalls Technisches Kaffeewachs und f\u00fcr die weitere Bearbeitung des Projektes sollten 2 Wege parallel weiter verfolgt werden:
\n–\tIsolation von Wertstoffen, d.h. \u00f6konomisch verwertbaren Inhaltsstoffen aus dem Kaffeewachs. Hierzu geh\u00f6ren Koffein, 16-O-Methylcafestol und das Serotonin.
\n–\tAufarbeitung des um die Wertstoffe reduzierten Wachses in toto. Hierbei kommt es besonders auf die Entf\u00e4rbung und Desodorierung des Produktionsabfalles an. Hierzu sind allerdings weitere Arbeiten notwendig, um das Endziel des Vorhabens zu erreichen, d.h. die Herstellung eines hochwertigen Wachses, das als sekund\u00e4rer Rohstoff weiter verwendet werden kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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