Einige Physiker nehmen die Qualität ihres Kaffees sehr ernst, während andere sich mit jeder alten Bohne zufrieden geben, solange sie sie während eines nächtlichen Versuchslaufs wach hält. Jetzt könnten sie dank der in Brasilien durchgeführten Forschung multispektrale Bildgebung und künstliche Intelligenz verwenden, um ihre Bohnen auszuwählen.
Laut der Specialty Coffee Association of America muss ein Spezialitätenkaffee auf der Qualitätsskala der Association eine Punktzahl von 80 oder mehr von 100 möglichen erreichen. Kaffee wird normalerweise in drei Phasen getestet – rohe Bohnen, geröstete Bohnen und Verkostungskaffee aus den Bohnen. Dazu werden rohe Bohnen an drei unabhängige Personen (Cupper genannt) geschickt, die die Tests durchführen.
Dies ist ein teurer und zeitaufwändiger Prozess, daher haben Winston Pinheiro Claro Gomes von der Universität von São Paulo und seine Kollegen eine viel fortschrittlichere Methode zum Sortieren von Kaffeebohnen entwickelt. Das Team entwickelte sein System, indem es zunächst multispektrale Bildgebungsmessungen an 16 verschiedenen Proben grüner Kaffeebohnen durchführte. Diese Technik beleuchtet eine Probe mit Licht bei mehreren unterschiedlichen Wellenlängen und misst dann das von der Probe reflektierte Licht – und auch die Fluoreszenz von der Probe.
Auf der Suche nach Unterschieden
Zehn der Proben waren preisgekrönte Spezialbohnen und sechs Standardbohnen, die auf einem lokalen Markt gekauft wurden. Systeme der künstlichen Intelligenz wurden dann verwendet, um nach Unterschieden und Ähnlichkeiten zwischen den multispektralen Bildern der Proben höherer und niedrigerer Qualität zu suchen.
Die Analyse ergab, dass die besseren Bohnen bei Betrachtung mit sichtbarem Licht tendenziell eine einheitlichere Form aufwiesen, während schlechtere Bohnen tendenziell intensivere Fluoreszenzsignale aufwiesen. Das Team glaubt, dass diese Signale mit den unzähligen chemischen Verbindungen (einschließlich Koffein) zusammenhängen, die im Kaffee vorkommen. Variationen in den Konzentrationen einiger dieser Verbindungen können verwendet werden, um zwischen verschiedenen Bohnenarten zu unterscheiden, daher hofft das Team, dass seine Technik bald verwendet werden könnte, um Bohnen zu identifizieren, die das Potenzial haben, Kaffeespezialitäten zu sein.
Die Forschung ist beschrieben in Computer und Elektronik in der Landwirtschaft.
Wie die brasilianische Forschung zeigt, bietet die Natur eine Fülle nützlicher Chemikalien und Materialien. Ein solches Material ist Chitin, das in den Außenskeletten von Tieren wie Insekten und Krebstieren vorkommt. Chitin hat eine Reihe von industriellen und medizinischen Anwendungen gefunden und könnte sogar als verwendet werden Baumaterial auf dem Mars.
Umweltfreundlichkeit
Jetzt, Liangbing Hu an der University of Maryland und Kollegen haben ein von Chitin abgeleitetes Material namens Chitosan verwendet, um einen Batterieelektrolyten herzustellen. Ein Elektrolyt ist das Material in einer Batterie, durch das Ionen fließen, wenn die Batterie geladen und entladen wird. Es wird oft aus giftigen oder brennbaren Chemikalien hergestellt, daher versuchen Forscher, neue Materialien zu entwickeln, die umweltfreundlicher sind.
Ein Hauptmerkmal des neuen Elektrolyten des Teams ist, dass er in etwa fünf Monaten von Mikroben biologisch abgebaut werden kann. Darüber hinaus kann Chitosan aus Krabbenschalen und anderen Abfällen von Meeresfrüchten – und sogar aus einigen Pilzarten – gewonnen werden, was es zu einem nachhaltigen Produkt macht.
Hu und Kollegen nutzten den Elektrolyten, um eine Batterie herzustellen, die eher auf Zink als auf Lithium basiert, da letzteres ein viel selteneres Metall ist. Laut Hu sind gut konstruierte Zinkbatterien billiger und sicherer als ihre Lithium-Pendants. Tatsächlich hat ihre Zink- und Chitosan-Batterie nach 99.7 Batteriezyklen eine Energieeffizienz von 1000 % – was sie laut Team zu einer praktikablen Option für die Speicherung von Energie macht, die von Wind- und Solarsystemen erzeugt wird.
Die Batterie ist in beschrieben Materie.
