Sommige natuurkundigen nemen de kwaliteit van hun koffie zeer serieus, terwijl anderen genoegen nemen met elke oude boon zolang het hen alert houdt tijdens een nachtelijke experimentele run. Dankzij onderzoek in Brazilië konden ze nu multispectrale beeldvorming en kunstmatige intelligentie gebruiken om hun bonen te selecteren.
Volgens de Specialty Coffee Association of America moet een koffiespecialiteit een score van 80 of meer van de mogelijke 100 behalen op de kwaliteitsschaal van de vereniging. Koffie wordt meestal in drie fasen getest: rauwe bonen, gebrande bonen en proefkoffie gemaakt van de bonen. Dit wordt gedaan door rauwe bonen naar drie onafhankelijke mensen (kopers genoemd) te sturen die de tests doen.
Dit is een duur en tijdrovend proces, dus hebben Winston Pinheiro Claro Gomes van de Universiteit van São Paulo en collega's een veel meer hi-tech manier ontwikkeld om koffiebonen te sorteren. Het team ontwikkelde zijn systeem door eerst multispectrale beeldvormingsmetingen uit te voeren op 16 verschillende monsters van groene koffiebonen. Deze techniek belicht een monster met licht van verschillende golflengten en meet vervolgens het licht dat door het monster wordt gereflecteerd – en ook de fluorescentie van het monster.
Op zoek naar verschillen
Tien van de monsters waren bekroonde speciale bonen en zes waren standaardbonen die op een lokale markt waren gekocht. Vervolgens werden kunstmatige-intelligentiesystemen gebruikt om te zoeken naar verschillen en overeenkomsten tussen de multispectrale beelden van de monsters van hogere en lagere kwaliteit.
Uit de analyse bleek dat de betere bonen de neiging hadden om meer uniform van vorm te zijn wanneer ze werden bekeken met zichtbaar licht, terwijl armere bonen de neiging hadden om intensere fluorescentiesignalen te hebben. Het team is van mening dat deze signalen verband houden met de talloze chemische verbindingen (inclusief cafeïne) die in koffie worden aangetroffen. Variaties in de niveaus van sommige van deze verbindingen kunnen worden gebruikt om onderscheid te maken tussen verschillende soorten bonen, dus het team heeft goede hoop dat de techniek ervan binnenkort kan worden gebruikt om bonen te identificeren die mogelijk speciale koffiesoorten kunnen zijn.
Het onderzoek is beschreven in Computers en elektronica in de landbouw.
Zoals het Braziliaanse onderzoek aantoont, biedt de natuur een overvloed aan nuttige chemicaliën en materialen. Een dergelijk materiaal is chitine, dat voorkomt in de exoskeletten van dieren zoals insecten en schaaldieren. Chitine heeft een aantal industriële en medische toepassingen gevonden en kan zelfs worden gebruikt als een bouwmateriaal op Mars.
Milieuvriendelijk
Nu, Liangbing hu aan de Universiteit van Maryland en collega's hebben een van chitine afgeleid materiaal, chitosan genaamd, gebruikt om een batterij-elektrolyt te maken. Een elektrolyt is het materiaal in een batterij waardoor ionen stromen terwijl de batterij wordt opgeladen en ontladen. Het is vaak gemaakt van giftige of ontvlambare chemicaliën, dus onderzoekers proberen nieuwe materialen te ontwikkelen die milieuvriendelijker zijn.
Een belangrijk kenmerk van het nieuwe elektrolyt van het team is dat het in ongeveer vijf maanden biologisch kan worden afgebroken door microben. Bovendien kan de chitosan worden verkregen uit krabschalen en ander afval van zeevruchten - en zelfs uit sommige soorten schimmels - waardoor het een duurzaam product is.
Hu en collega's gebruikten de elektrolyt om een batterij te maken die is gebaseerd op zink in plaats van lithium, dat laatste een veel zeldzamer metaal is. Hu zegt dat goed ontworpen zinkbatterijen goedkoper en veiliger zijn dan hun lithium-tegenhangers. Hun zink- en chitosanbatterij heeft inderdaad een energie-efficiëntie van 99.7% na 1000 batterijcycli - wat het team zegt dat het een haalbare optie is voor het opslaan van energie die wordt gegenereerd door wind- en zonnesystemen.
De batterij wordt beschreven in Materie.
