Человечество на протяжении почти всего своего существования пользуется стимуляторами и веществами, изменяющими восприятие реальности. Сегодня кофе уже не столько энергетический напиток, сколько маленькое удовольствие, для которого активирующий нервную систему эффект может быть лишним.
Простой кофейный фильтр состоит из переплетенных полимерных или хлопковых волокон, которые пропускают жидкость и задерживают крупные куски кофейного зерна. Мембранные фильтры организованы иначе. Это плотный непрерывный материал, в котором производители создают отверстия строго определенного размера. Так ученые очищают воду: мембранный фильт пропускает только молекулу воды, задерживая более крупные соли и примеси.
Очистить кофе только от кофеина намного сложнее. Нужно поймать одну молекулу, оставив на месте отвечающие за вкус, цвет, аромат и тактильные ощущения от напитка. Обычно производители удаляют кофеин из зерна еще до этапа заваривания сложным химическим процессом, детали которого каждая компания держит в тайне.
Ученые придумали, как доработать мембранный фильтр так, чтобы удалять из уже заваренного напитка половину кофеина, но оставлять в нем другие важные для вкуса и запаха вещества. Статья об этом опубликована в Journal of Membrane Science.
Команда исследователей использовала оксид графена. Это материал толщиной в один атом, состоящий из кислорода и углерода. Ученые сложили его слоями, между которыми расположили альгинат натрия и ионы кальция. Альгинат натрия получают из водорослей и используют как загуститель в пищевой промышленности под названием E401, он безопасен для человека в небольших дозах.
Так создали молекулярное сито — между слоями оксида графена находятся каналы, пропускающие только определенные молекулы. Исследователи доработали его так, чтобы система пропускала максимум кофеина, оставляя другие важные для вкуса и запаха вещества в растворе. Ученые сосредоточились на тригонеллине, значительно влияющем на запах, и веществах, маркирующих степень обжарки и свойства кофе: N-метилпиридиние, холине и гидроксиметилфурфуроле.
В тестировании использовали растворимый кофе Moccona Classic средней обжарки крепостью пять. Фильтр был нанесен на подложку из поливинилфторида с порами размером 200 нанометров. Фильтрацию напитка проводили под вакуумом. Ученым удалось отфильтровать из напитка 47,4 процента кофеина.
Исследователи считают, что это не предельный показатель для такой мембраны. Стоит расширить тестирование и включить в него оценку органолептических свойств напитка людьми и доработать процесс, чтобы он был пригоден не только для лабораторных условий, подытожили авторы научной работы.