Cascara secca: valorizzazione integrata di uno dei sottoprodotti più abbondanti del caffè = Coffee Pulp: integrated enhancement of an abundant coffee by-product

Lo scopo di questo lavoro di tesi è la valorizzazione di un sottoprodotto del caffè: la cascara. Durante il processo di lavorazione del caffè, vengono infatti generate grandi quantità di sottoprodotti che spesso vengono trattati come un rifiuto, costituendo un problema ambientale ed economico. La cascara, in particolare, è ancora ricca di molecole dall’alto valore aggiunto, quali polifenoli, pectina e altre sostanze prodotte dal metabolismo secondario delle piante che possono essere ancora valorizzate poiché non degradate durante il processo di lavorazione del caffè. Si stima, infatti, che per ogni 2 tonnellate di caffè prodotto si genera 1 tonnellata di cascara di scarto. In questo lavoro di tesi sono stati estratti in sequenza i polifenoli, la pectina e lo scarto finale è stato valorizzato attraverso il processo di pirolisi. L’obiettivo della sperimentazione è valutare i parametri operativi più influenti, in particolare la temperatura, il rapporto substrato/biomassa e la percentuale del solvente utilizzato per l’estrazione dei polifenoli; la temperatura, il rapporto substrato/biomassa e il pH per l’estrazione della pectina. Per prima cosa è stata eseguita una caratterizzazione, in termini di umidità, lipidi, ceneri, proteine e carboidrati, della matrice fornita dalla Lavazza (TO) proveniente da delle coltivazioni in Brasile di Coffea Arabica raccolta tra il luglio e l’agosto del 2019 dalla società Bueno Cafè Com. & Exportacao. Per massimizzare la resa dell’estrazione è stato applicato un DOE (Design of Experiments) per andare a valutare le migliori condizioni estrattive, andando a rappresentare il sistema in esame con un modello face-centered-cubic (FCC). Per l’estrazione di queste molecole sono stati utilizzati dei solventi ecosostenibili ed edibili, come etanolo e acido citrico. Le prove eseguite, inoltre sono state utilizzate per la costruzione della curva cinetica, tramite un modello di Peleg, per la valutazione delle costanti cinetiche. Dal residuo poi ottenuto si è effettuata una reazione di pirolisi per ottenere altri prodotti con ulteriore valore aggiunto, come il bio-char,bio-olio e bio-gas. I risultati confermano le grandi potenzialità della cascara per la produzione di prodotti ad alto valore aggiunto in un’ottica di economia circolare. Saranno oggetto di studi futuri l’ottimizzazione del processo di pirolisi ed una possibile progettazione di un impianto su scala industriale finalizzata all’estrazione e al riutilizzo delle molecole di polifenoli e di pectina.