El "campeón invisible" del descafeinado del café: una mirada a la tecnología de CO₂ supercrítico
Quizás no lo hayas notado, pero el café etiquetado como "sin cafeína-en realidad viene en diferentes grados. Los más caros utilizan una tecnología física desarrollada por los alemanes-extracción supercrítica de dióxido de carbono. No es barato, pero las personas que conocen el café confían en él porque elimina la cafeína sin quitarle el sabor.
I. Cómo empezó todo
Curiosamente, el fenómeno supercrítico fue descubierto por primera vez por el científico francés Tour en 1822. Mientras calentaba una bola de acero sellada, observó que cuando la temperatura alcanzaba cierto punto, el líquido y el gas del interior se volvían indistinguibles-la interfaz simplemente desaparecía. Pero el descubrimiento es una cosa; su aplicación práctica tardó más de cien años.
En 1869, el científico británico Andrews lo descubrió y propuso formalmente el concepto de "punto crítico": cuando el dióxido de carbono alcanza los 31 grados y 7,38 megapascales, entra en un estado que no es "ni gas ni líquido". Más tarde, en 1879, alguien descubrió que este fluido podía disolver sólidos, pero en ese momento simplemente se notó y nadie pensó mucho más en ello.
El verdadero avance se produjo en 1962. Kurt Zosel, del Instituto Max Planck en Alemania, estaba investigando el dióxido de carbono supercrítico y casualmente intentó disolver cafeína con él.-Para su sorpresa, funcionó notablemente bien. Se dio cuenta de que esto podría tener aplicaciones importantes. En 1978 entró en funcionamiento en Alemania la primera fábrica del mundo que utiliza CO₂ supercrítico para el descafeinado. Fueron necesarios 16 años para pasar del laboratorio a la producción a escala industrial-.
II. ¿Qué lo hace tan especial?
El estado del CO₂ supercrítico es difícil de describir. Su densidad es similar a la de un líquido, por lo que tiene poder disolvente; pero su viscosidad es baja, la difusión es rápida y la permeabilidad es mucho más fuerte que la de los líquidos. En pocas palabras, es como un líquido con una capa de gas.
Lo que es aún más interesante es que ajustar la presión y la temperatura puede controlar lo que se disuelve-como sintonizar una frecuencia de radio. Si desea disolver la cafeína, debe ajustarla a la "frecuencia" a la que se dirige la cafeína; esos compuestos de sabor de moléculas grandes-permanecen sin disolverse y permanecen naturalmente en los granos.
El CO₂ líquido común es un disolvente no-polar con capacidad de disolución limitada. Pero una vez que entra en estado supercrítico, su poder de disolución se "activa". Esto no es metafísica; es física.
III. Cómo funciona en las fábricas
Si visita una instalación con este equipo, puede parecer aburrido ver las primeras-filas de reactores de alta presión-de acero inoxidable conectados por un laberinto de tuberías y válvulas. Pero el proceso interno está hábilmente diseñado.
El primer paso es el pretratamiento. Los granos de café crudos se remojan en agua caliente durante aproximadamente media hora, lo que aumenta su contenido de humedad entre un 30 y un 50 por ciento. Este paso abre la estructura celular del grano, lo que permite una mejor penetración durante la extracción.
El segundo paso es la extracción. Los granos se cargan en un reactor de alta-presión, se inyecta CO₂ supercrítico y la presión se eleva de 250 a 300 atmósferas-más que la presión en el fondo de las profundidades del mar. Luego viene el juego de la espera, de 5 a 12 horas. Durante este tiempo, el fluido supercrítico actúa como innumerables pinzas diminutas, perforando las células del frijol para extraer moléculas de cafeína y llevárselas. Esos compuestos de sabor, con estructuras moleculares diferentes a las de la cafeína, quedan atrás.
El tercer paso es la separación. El CO₂ que contiene cafeína ingresa a un reactor de separación; cuando se reduce la presión, el CO₂ vuelve a convertirse en gas y se escapa, dejando que la cafeína precipite. El CO₂ se recupera, se represuriza y se reutiliza en un ciclo cerrado-prácticamente sin emisiones.
El resultado final: se elimina entre el 96 y el 98 por ciento de la cafeína, mientras que los granos de café conservan su perfil de sabor original. Incluso la cafeína separada no se desperdicia-sino que se vende a las industrias farmacéutica y de bebidas.
IV. Comparando las tecnologías
Hoy en día existen tres métodos principales para descafeinar el café.
Una es la extracción con disolventes, utilizando diclorometano o acetato de etilo. El costo es bajo, pero los consumidores suelen tener preocupaciones sobre los residuos de solventes orgánicos. Starbucks utiliza el método del diclorometano-enfatizan que los niveles de residuos están muy por debajo de los estándares de seguridad, pero es difícil superar la resistencia psicológica de los consumidores.
Otro es el Proceso Suizo del Agua, desarrollado en los años 1980. Es un método físico con un principio algo complicado: el agua caliente disuelve tanto la cafeína como los compuestos de sabor de los granos, luego el carbón activado filtra la cafeína y el agua rica en sabor- regresa a los granos para que puedan reabsorber los compuestos de sabor. La ventaja es que no hay disolventes químicos, pero el proceso es complejo, el consumo de agua es elevado y los costes significativos.
Luego está el método del CO₂ supercrítico. Es un proceso físico puro sin disolventes orgánicos de ningún tipo. El CO₂ en sí no es-tóxico ni-inflamable, es barato y está fácilmente disponible. La temperatura de extracción es cercana a la temperatura ambiente, por lo que los compuestos de sabor sensibles al calor-no se dañan. El gas se recicla minimizando el impacto ambiental.
Sólo tiene un inconveniente: el equipamiento es extremadamente caro. La construcción de sistemas que puedan soportar cientos de atmósferas requiere materiales-de alta calidad y estándares de seguridad rigurosos. Sin una producción anual de varios miles de toneladas, es imposible recuperar esta inversión. Como resultado, las fábricas que utilizan esta tecnología se concentran principalmente en Estados Unidos, Alemania e Italia, y sus productos pasan principalmente por cadenas de supermercados y no por cafeterías especializadas.
V. Más allá del café: aplicaciones más amplias
La tecnología de CO₂ supercrítico hace tiempo que va más allá del descafeinado del café. En la industria alimentaria, se utiliza para extraer componentes de sabor del lúpulo, aceites esenciales y vainillina de plantas y Omega-3 del aceite de pescado. En el sector farmacéutico, se utiliza para extraer ingredientes activos de la medicina tradicional china y producir partículas de fármacos ultrafinas. En el ámbito de la protección del medio ambiente, los investigadores lo están explorando como sustituto del percloroetileno en la limpieza en seco, con el objetivo de lograr una limpieza verdaderamente ecológica.
Se están explorando aplicaciones aún más ambiciosas: generación de energía, fabricación de nanomateriales, procesamiento de desechos electrónicos y síntesis de bioplásticos. El dióxido de carbono-durante mucho tiempo criticado como contaminante-podría algún día convertirse en un héroe ambiental inesperado.
VI. De vuelta a esa taza de café
La próxima vez que tomes café descafeinado, presta atención. Si te encuentras con uno que todavía tiene un fuerte sabor a café y no tiene un sabor soso ni acuoso, es probable que haya sido elaborado con CO₂ supercrítico. Detrás de esa copa se encuentra un descubrimiento de física del siglo XIX-, ingeniería alemana del siglo XX-y un proceso de separación de niveles molecular-de notable precisión.
Llamarlo "campeón invisible" no es una exageración. No se enfrenta directamente a los consumidores, pero sustenta toda la categoría de café descafeinado-de alta gama. Lo que estás bebiendo no es solo una bebida-sino más de cien años de progreso científico, destilados en una sola taza.
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