Оценка влияния варки и обжарки на свойства скорлупы кешью (Anacardium occidentale L.) для переработки биомассы

От пищевых отходов к полезному ресурсу

При переработке кешью большая часть побочного материала — это жесткая внешняя скорлупа, которая чаще всего выбрасывается. Эти оболочки накапливаются миллионами тонн в год в регионах выращивания кешью и, содержащий едкую маслянистую жидкость, могут быть и грязными, и загрязняющими. В этом исследовании задают кажущеeся простым, но важным для практики вопрос: как способы термической обработки орехов — варка или обжарка — меняют сами скорлупки и что это означает для превращения этих отходов в ценные топлива, материалы или химикаты?

Почему эта скорлупа важна

Скорлупа кешью непригодна для еды, но отнюдь не бесполезна. Она состоит из прочного растительного каркаса, сходного с древесиной, и естественным образом пропитана кешью-скорлупной жидкостью — вязким фенольным маслом, горючим, химически реактивным и уже используемым в специализированных продуктах. Во всем мире фабрики по переработке кешью генерируют около 3,5 миллиона тонн этой скорлупы ежегодно, большая часть которой уходит в отходы. В условиях поиска растительных альтернатив ископаемому топливу важно точно знать, что содержится в этих оболочках и как их обработка изменяет состав — это ключ к включению их в стратегии циркулярной биоэкономики, превращающие отходы в сырье.

Варка против обжарки на практике

Перед тем как рабочие достают знакомое почкообразное ядро, весь орех нужно либо сделать мягче, либо сделать хрупким; в промышленности применяют два основных подхода. При обжарке орехи нагревают в горячей масляной ванне, и большая часть скорлупного масла стекает в песок или поддон, оставляя более светлую, ломкую скорлупу, но при этом выделяются токсичные пары. При варке орехи готовят в горячей под давлением воде или паре — процесс более безопасный для работников, но он склонен удерживать больше маслянистой жидкости внутри скорлупы и отправлять часть в сточные воды. Исследователи собрали скорлупу на реальных фабриках, использующих оба метода, и тщательно измерили их цвет, влажность, плотность, внутреннюю пористость, химический состав, тепловое поведение и микроструктуру.

Как тепло меняет внешний вид и ощущения

Команда обнаружила, что варёная скорлупа темнее, тяжелее и менее пориста по сравнению с обжаренной. Обжаренные образцы имели более светло-коричневый цвет, большую яркость и более открытые внутренние полости, тогда как варёная скорлупа выглядела почти подожжённой и удерживала больше воды. Главным фактором этих различий оказалось количество остающейся кешью-скорлупной жидкости. Варёная скорлупа сохраняла больше этого масла в губчатых поровых пространствах, что делало её более плотной и менее воздушной. Когда масло извлекали в лаборатории, оба типа скорлупы демонстрировали схожее физическое поведение, что указывает на то, что растительный каркас под ним остаётся в целом одинаковым независимо от промышленного способа нагрева.

Что внутри: химия и тепловое поведение

Химические анализы показали, что почти половина массы скорлупы состоит из извлекаемых веществ, преимущественно маслянистой кешью-жидкости, а остальная часть — растительный каркас, богатый лигнином с умеренным содержанием целлюлозы и гемицеллюлозы. Этот каркас более ароматичен и термостойкий, чем у многих других ореховых скорлуп, что хорошо подходит для получения угля (шар) или ароматических химикатов, но менее выгодно для процессов, основанных на лёгком биологическом разложении. При контролируемом нагреве скорлупа теряла массу ступенчато: сначала влага, затем разложение скорлупного масла и, наконец, распад растительного каркаса. Варёные образцы с большим содержанием зафиксированного масла показывали дополнительные сигналы, связанные с ранним разложением этого масла, тогда как обжаренные и обезжиренные образцы вели себя ближе к типичной растительной биомассе. Рентгеновские тесты также показали, что присутствие маслянистой жидкости делает скорлупу менее кристалличной на вид; после удаления масла и варёные, и обжаренные образцы проявляли одинаково низкую кристалличность, что согласуется с их лигнин-богатой, относительно аморфной природой.

Превращение отходов в будущие продукты

Вместе взятые результаты показывают, что способ нагрева кешью перед извлечением ядра существенно формирует цвет поверхности скорлупы, плотность, пористость, содержание масла и тепловое поведение, главным образом за счёт изменения доли остающейся кешью-жидкости. Тем не менее подмасляный растительный каркас оказывается удивительно стойким и однородным после извлечения масла. С практической точки зрения это означает: варёная скорлупа с высокой долей масла перспективна как сырьё для термохимических путей — пиролиза или гидротермальной обработки — для получения био-масел и ароматических химикатов, тогда как очищенный от масла каркас может служить наполнителем в пластиках или композитных материалах. Детальное сопоставление этих связей в исследовании даёт дорожную карту для сообществ и промышленности в регионах производства кешью, позволяя превратить проблемный отход в набор полезных продуктов и замкнуть циклы в более циркулярной, био-ориентированной экономике.

Цитирование: Cruz, T., Porras, J., Hernandez, C. et al. Evaluating the impact of boiling and roasting on the properties of cashew nutshells (Anacardium occidentale L.) for biomass valorization. Sci Rep 16, 11220 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38464-0

Ключевые слова: скорлупа кешью, переработка биомассы, тепловая предварительная обработка, биоосновные материалы, циркулярная биоэкономика