إزالة الكافيين الخالية من المذيبات مع الموجات فوق الصوتية للطاقة

• تتطلب عملية إزالة الكافيين التقليدية للقهوة والشاي استخدام المذيبات السامة.
• إزالة الكافيين بالموجات فوق الصوتية هي طريقة تكثيف فعالة تسمح بإزالة الكافيين في إجراء استخراج قائم على الماء دون استخدام مذيبات قاسية.
• إزالة الكافيين بالموجات فوق الصوتية هي طرق اقتصادية وفعالة وخضراء لإنتاج منتجات القهوة والشاي والكاكاو منزوعة الكافيين عالية الجودة.

نزع الكافيين مع الموجات فوق الصوتية

الكافيين مادة قابلة للذوبان في الماء ، بحيث يمكن استخدام الماء لإزالة الكافيين من القهوة والشاي والكاكاو. تستخدم عمليات إزالة الكافيين التقليدية مادة كيميائية كعامل مزيلة الكافيين (مثل كلوريد الميثيلين أو CO2 أو أسيتات الإيثيل) لتسريع العملية. باستخدام الاستخراج المائي بالموجات فوق الصوتية مع الفحم المنشط كعامل منزوع الكافيين ، يتم تحضير منتج القهوة أو الشاي أو الكاكاو منزوع الكافيين في عملية عضوية وحميدة بيئيا.

تكثيف بالموجات فوق الصوتية Swiss Water Decaffeination

إزالة الكافيين بمساعدة الموجات فوق الصوتية هي عملية تكثيف لما يسمى Swiss water decaffeination .
تعمل عملية إزالة الكافيين من الماء السويسرية على أساس الذوبان والتناضح لإزالة الكافيين من حبوب البن وأوراق الشاي وحبوب الكاكاو.
دمج الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق في عملية إزالة الكافيين المياه السويسرية ينطوي على دمج صوتنة خلال مراحل محددة من العملية لتعزيز استخراج الكافيين. تتضمن عملية إزالة الكافيين من المياه السويسرية أربع خطوات عملية رئيسية. في حين أن تنفيذ الموجات فوق الصوتية لإزالة الكافيين بشكل أكثر كفاءة يمكن أن يختلف اعتمادا على الإعداد والمعدات المحددة ، فيما يلي مخطط عام لكيفية دمج الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار بشكل أساسي لتحسين العملية:

1. مرحلة النقع: تتضمن الخطوة الأولى في عملية إزالة الكافيين من المياه السويسرية نقع حبوب البن الخضراء في الماء الساخن لإنشاء محلول ماء مشحون بالنكهة. خلال هذه المرحلة تمرغ، يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق لتطبيق صوتنة لتسهيل استخراج الكافيين من الفاصوليا. ومن المعروف جيدا Ultrasonication لقدرتها على تكثيف عمليات استخراج من المركبات النشطة بيولوجيا مثل الكافيين من المواد النباتية. القوى الميكانيكية للتجويف بالموجات فوق الصوتية? الصوتية ثقب وتعطيل الخلايا وتعزيز نقل الكتلة. وبالتالي ، تتم إزالة الكافيين من الفاصوليا وإطلاقها بكفاءة في الماء. بسبب هذه الآثار ، صوتنة يسرع عملية إزالة الكافيين بشكل ملحوظ. الكافيين المستخرج بالموجات فوق الصوتية هو مادة مضافة قيمة للأغذية والمشروبات ، مثل مشروبات الطاقة.
2. مرحلة إزالة الكافيين: بعد النقع الأولي ، يتم فصل الماء المشحون بالنكهة الذي يحتوي على الكافيين عن حبوب البن. عادة ما يتم تمرير هذا الماء من خلال مرشحات الفحم المنشط لإزالة الكافيين. تم تحديد حجم مسامية هذا الفلتر لالتقاط جزيئات الكافيين الأكبر فقط ، مع السماح لجزيئات الزيت والنكهة الأصغر بالمرور. هذا يعني أن مرشح الفحم يحتوي على الكافيين ، بينما يحتوي الماء المصفى على جميع المواد النشطة بيولوجيا الأصغر ، والتي من المعروف أنها تعطي القهوة والشاي والكاكاو رائحتها المميزة وقيمتها الغذائية.
3. مرحلة إعادة الامتصاص: يتم التخلص من الفاصوليا منزوعة الكافيين ، التي تم تجريدها من جزيئات الكافيين والنكهة. الماء الخالي من الكافيين والغني بالبوليفينول (المعروف أيضا باسم “مستخلص البن الأخضر”) ذو قيمة عالية ويستخدم لإزالة الكافيين من مجموعة جديدة من حبوب البن التي لا تزال تحتوي على الكافيين.
   نظرا لأن هذه المياه مشبعة بجزيئات النكهة وغيرها من المواد النشطة بيولوجيا ، لا يمكن أن تذوب هذه المركبات في الدفعة الطازجة من حبوب البن. وبالتالي ، يتم إطلاق جزيئات الكافيين فقط من حبوب البن في الماء وإزالة الكافيين دون إزالة الرائحة والمواد الكيميائية النباتية القيمة الأخرى. بمجرد أن تصبح المياه المشحونة بالنكهة خالية من الكافيين ، يتم إعادة استخدامها لاستخراج الكافيين من دفعة جديدة من حبوب البن الخضراء. يمكن أن تستفيد مرحلة إعادة الامتصاص هذه من استخدام الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار ، مرة أخرى. تنقع الفاصوليا الخضراء في الماء المشحون بالنكهة ، ويتم تطبيق الموجات فوق الصوتية لتسهيل استخراج الكافيين. صوتنة يساعد على تعزيز تغلغل الماء في الفاصوليا ، وتحسين كفاءة الاستخراج وتقليل وقت الاستخراج.
4. إعادة الامتصاص والتجفيف المتكرر: يمكن تكرار خطوات إعادة الامتصاص والصوتنة عدة مرات حتى يتم تحقيق المستوى المطلوب من إزالة الكافيين. بعد إعادة الامتصاص النهائية ، عادة ما يتم تجفيف حبوب البن منزوعة الكافيين ، وتكون المياه المشحونة بالنكهة جاهزة لإعادة الاستخدام في الدفعة التالية.

دراسة حالة لإزالة الكافيين بالموجات فوق الصوتية من حبوب البن

تهدف الدراسة التي أجراها Huamaní-Meléndez و Darros-Barbosa (2018) إلى التحقيق في تأثير كثافة الموجات فوق الصوتية والنبض ودرجة الحرارة على استخراج الكافيين من حبوب البن العربية باستخدام وسط مائي. استخدم الباحثون مسبار الموجات فوق الصوتية عالي الكثافة Hielscher UP400S (400 واط ؛ انظر الصورة اليسرى) وأجروا تجارب بكثافة مختلفة وفترات نبض ودرجات حرارة. ووجدوا أن زيادة كثافة الموجات فوق الصوتية ومدة النبض أدت إلى ارتفاع معدل استخراج الكافيين ، ولكن فقط حتى نقطة معينة ، وبعد ذلك لم تحسن الزيادات الإضافية بشكل كبير من الاستخراج. تم العثور على الظروف المثلى لاستخراج الكافيين لشدة الموجات فوق الصوتية من 75 واط? سم 2 ، ومدة النبض من 5 ثوان ، ودرجة حرارة 25 درجة مئوية. توفر الدراسة بروتوكولا محددا لاستخدام الموجات فوق الصوتية لاستخراج الكافيين من حبوب البن وتشير إلى أن هذه الطريقة يمكن أن تكون بديلا فعالا وصديقا للبيئة لعمليات إزالة الكافيين التقليدية.

الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لإزالة الكافيين خالية من المذيبات

Hielscher الفوق صوتيات يوفر لك الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لعمليات استخراج ونزع الكافيين الخفيفة، ولكن فعالة للغاية. مع قوة الموجات فوق الصوتية من 50 إلى 16000 واط لكل الموجات فوق الصوتية، ومحفظة Hielscher من الموجات فوق الصوتية لديه الموجات فوق الصوتية المثالية بالنسبة لك تخمير القهوة وعملية إزالة الكافيين!
كما منذ فترة طويلة من ذوي الخبرة الصانع ومستشار للموجات فوق الصوتية عالية الطاقة وتطبيقاتها، Hielscher هو شريكك لعمليات استخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية. يتم تثبيت المعالجات بالموجات فوق الصوتية Hielscher في جميع أنحاء العالم للتطبيقات في الغذاء & المشروبات والأدوية والصناعات الكيماوية.
نحن لا نوفر فقط مستخلصات الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة ، ولكننا نساعد عملائنا أيضا بمعرفتنا العميقة. تتراوح خدمة العملاء لدينا من الاستشارات ودراسات الجدوى إلى تحسين العمليات والمعدات التجريبية إلى تركيب أنظمة الموجات فوق الصوتية على نطاق صناعي.
تقدم مجموعة واسعة من المعالجات والملحقات بالموجات فوق الصوتية (مثل sonotrodes وخلايا التدفق والمفاعلات) ، يمكننا أن نوصيك بأنسب نظام يلبي المتطلبات إذا كانت سعة العملية وشروطها. يمكن إجراء التثبيت والملاءمة الرجعية في خطوط المعالجة الحالية بسهولة حيث يمكن دمج مستخلصات الموجات فوق الصوتية الخاصة بنا دون تعديلات كبيرة.
يوجه موظفونا المدربون تدريبا جيدا من مستشاري العمليات والكيميائيين والمهندسين عملائنا نحو التركيب والتشغيل الناجحين. تتميز معدات Hielscher بمتانة رائعة ولا تتطلب سوى صيانة منخفضة للغاية. للتدريب التشغيلي ، والتكليف الأول ، وخدمة الصيانة ، لدينا فريق مدرب جيدا يساعد عملائنا.