Extraktion av lipider från använd kaffesump
Examensarbetet som artikeln bygger på gjordes för företaget Preloved Coffee Oy. Företagets mål var att undersöka möjligheterna att återvinna kaffeolja från använd kaffesump. Varje år produceras och slängs 6–60 ton använd kaffesump. Oljorna från denna använda kaffesump skulle i stället kunna samlas in och användas inom kosmetika i anti-aging krämer och serum, ögonkrämer, fuktkrämer och kroppsoljor, hårvård, som aromaterapi och doftämnen. Kaffeolja skulle åckså kunna användas för att tillverka biobränslen eller som en ingrediens i trycksvärta och smörjmedel.
Extraktionsmetoden som användes i arbetet var Soxhlet-extraktions metoden. Soxhlet-extraktionsmetoden är en kontinuerlig lösningsmedelsextraktionsprocess som ofta används för att extrahera organiska molekyler från fasta ämnen. Det är en vanligt förekommande metod för att extrahera till exempel lipider, steroler och fettsyror (Yu et al., 2023). I processen värms ett lösningsmedel upp till kokpunkten i en lösningsmedelskolv och omvandlas till gasform, där det färdas uppåt till en vattenkylningsenhet där gasen kondenseras och faller ner i provhållaren. Lösningsmedlet och provet interagerar sedan och de eteriska oljorna extraheras från provet. När en tillräcklig mängd lösningsmedel har tillsatts till huvudkammaren där provet befinner sig, släpps det tillbaka till lösningsmedelskolven och processen upprepas sedan. Eftersom oljans kokpunkt är högre än kokpunkten för det använda lösningsmedlet, stannar de extraherade eteriska oljorna kvar i lösningsmedelskolven.
Från sump till olja
Syftet med avhandlingen var att fastställa genomförbarheten av att driva storskalig extraktion av kaffeoljor från använd kaffesump. För att bestämma detta testades torktider och extraktionsprocesser, och de parametrar som påverkar utbyte och kvalitet utvärderades. Det visades att använd kaffesump, som är en vanligen kasserad avfallsprodukt, kan ha stor potential som råmaterial när den bearbetas på rätt sätt.
Torkningsexperimenten vid 40 °C, 60 °C och 80 °C visade att temperaturen har en betydande inverkan på torktiden och processeffektiviteten. Medan lägre temperaturer bevarade materialet väl, är torkningstider på upp till 72 timmar inte optimala, medan torkning vid 80 °C uppnådde tillräcklig fuktborttagning inom 24 timmar utan observerbar nedbrytning av lipidkomponenterna. Detta gör 80 °C till den mest kostnads- och energieffektiva torktemperaturen för efterföljande oljeextraktion.
I detta arbete beslutades att testning av extraktion med n-hexan och etanol 99,5 % respektive etanol 95 % baserades på arbetet utfört av Araujo et al., 2024; Loyao et al., 2018; Najdanovic-Visak et al., 2017; Somnuk et al., 2017. Enligt dessa artiklar skulle hexan ha varit det mest effektiva lösningsmedlet att använda för extraktion, men etanol är inte signifikant mindre effektivt än hexan. Etanol har dessutom fördelen att det inte är giftigt eller lika farligt att arbeta med.
För extraktionsfasen testades lösningsmedlen hexan och etanol med Soxhlet-metoden. Resultaten visade att etanol fungerar oväntat bra jämfört med hexan. Oljeutbytet för hexanextraktioner varierade från 9,1 % till 10,8 %, medan extraktionerna med etanol uppnådde högre utbyten på 13,3 % med etanol 99,5 % och 15,4 % med etanol 95 %. Detta tyder på att etanol ger högre extraktionseffektivitet samt viktiga säkerhets- och miljöfördelar eftersom etanol är mindre giftigt, mer kostnadseffektivt och lättare kan återvinnas för återanvändning.
För att testa de fysikaliska egenskaperna hos den extraherade kaffeoljan mättes dess densitet och viskositet. Den uppmätta densiteten (927,9–959,7 kg/m³) och viskositeten (~110 mPa·s) var jämförbara med andra vegetabiliska oljor, vilket bekräftar dess potentiella användning inom kosmetiska, kemiska eller biobränsleapplikationer. Färganalysen identifierade oljan som en mörk, omättad orange, typisk för kaffeprodukter.
Sammanfattningsvis kan man konstatera att laboratorietesterna visar att använd kaffesump kan vara en potentiell framtida råvarukälla för framställning av kaffeolja.
Källor
Araujo, M.N., Do Carmo Diniz, N., Hamerski, F., Lesak, G.V.G., De Carvalho, J.C., Corazza, M.L., 2024. Recovery of valuable compounds from spent coffee grounds using compressed propane/butane followed by scCO2 plus solvent extraction. The Journal of Supercritical Fluids 211, 106317. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2024.106317
Loyao, A.S., Villasica, S.L.G., Dela Peña, P.L.L., Go, A.W., 2018. Extraction of lipids from spent coffee grounds with non-polar renewable solvents as alternative. Industrial Crops and Products 119, 152–161. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.04.017
Najdanovic-Visak, V., Lee, F.Y.-L., Tavares, M.T., Armstrong, A., 2017. Kinetics of extraction and in situ transesterification of oils from spent coffee grounds. Journal of Environmental Chemical Engineering 5, 2611–2616. https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.04.041
Somnuk, K., Eawlex, P., Prateepchaikul, G., 2017. Optimization of coffee oil extraction from spent coffee grounds using four solvents and prototype-scale extraction using circulation process. Agriculture and Natural Resources 51, 181–189. https://doi.org/10.1016/j.anres.2017.01.003
Yu, X., Tu, X., Tao, L., Daddam, J., Li, S., Hu, F., 2023. Royal Jelly Fatty Acids: Chemical Composition, Extraction, Biological Activity, and Prospect. Journal of Functional Foods 111, 105868. https://doi.org/10.1016/j.jff.2023.105868
Sunabacka E. 2026. Preloved coffee : oil extraction from spent coffee grounds and prototype design. Turun ammattikorkeakoulu, opinnäytetyö. https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202604247727
Artikkeli on osa Turun AMK:n Uudet materiaalit ja prosessit -tutkimusryhmän julkaisuja.