Декофеинизация без разтворители с мощен ултразвук

• Конвенционалният процес на декофеинизиране на кафе и чай изисква използването на токсични разтворители.
• Ултразвуковото декофеинизиране е ефективен метод за интензификация, който позволява да се отстрани кофеинът при процедура за екстракция на водна основа без използването на агресивни разтворители.
• Ултразвуковото декофеинизиране е икономичен, ефективен и екологичен метод за производство на висококачествени безкофеинови кафе, чай и какаови продукти.

Декофеинизация с ултразвук

Кофеинът е водоразтворимо вещество, така че водата може да се използва за отстраняване на кофеина от кафето, чая и какаото. Конвенционалните процеси на декофеинизиране използват химикал като декофеинизиращ агент (като метиленхлорид, CO2 или етилацетат) за ускоряване на процеса. Чрез използване на ултразвукова екстракция на водна основа в комбинация с активен въглен като безкофеинизиращ агент, безкофеиновият продукт от кафе, чай или какао се приготвя в органичен и екологично щадящ процес.

Ултразвуково усилен Swiss Water Decaffeination

Ултразвуково асистираната декофеинизация е процес на интензификация на т.нар. Swiss water decaffeination .
Швейцарският процес на декофеинизиране на вода работи на базата на разтваряне и осмоза за отстраняване на кофеина от кафе на зърна, чаени листа и какаови зърна.
Интегрирането на ултразвукови апарати тип сонда в процеса на декофеинизиране на Swiss Water включва включване на ултразвук по време на специфични етапи от процеса за подобряване на извличането на кофеин. Швейцарският процес на декофеинизиране на вода включва четири основни стъпки на процеса. Въпреки че прилагането на ултразвук за по-ефективно декофеинизиране може да варира в зависимост от конкретната настройка и оборудване, ето общо описание на това как ултразвуковите апарати от сондов тип се интегрират главно за подобряване на процеса:

1. Етап на накисване: Първоначалната стъпка в процеса на декофеинизиране на Swiss Water включва накисване на зелени кафеени зърна в гореща вода, за да се създаде воден разтвор, зареден с вкус. По време на този етап на накисване може да се използва ултразвуков звук тип сонда, за да се улесни извличането на кофеин от зърната. Ултразвукът е добре известен със способността си да интензифицира процесите на екстракция от биоактивни съединения като кофеин от растителни материали. Механичните сили на ултразвуковата / акустичната кавитация перфорират и разрушават клетките и насърчават преноса на маса. По този начин кофеинът се отстранява от зърната и се освобождава ефективно във водата. Благодарение на тези ефекти ултразвукът значително ускорява процеса на декофеинизиране. Ултразвуково извлеченият кофеин е ценна добавка към храни и напитки, например енергийни напитки.
2. Етап на отстраняване на кофеина: След първоначалното накисване заредената с аромат вода, съдържаща кофеин, се отделя от кафените зърна. Тази вода обикновено преминава през филтри с активен въглен, за да се отстрани кофеинът. Порьозността на този филтър е оразмерена така, че да улавя само по-големи молекули кофеин, като същевременно позволява преминаването на по-малки молекули масло и аромат. Това означава, че филтърът с дървени въглища задържа кофеина, докато филтрираната вода съдържа всички по-малки биоактивни вещества, за които е известно, че придават на кафето, чая и какаото отличителния им аромат и хранителна стойност.
3. Етап на реабсорбция: Безкофеиновите зърна, които са лишени от кофеин и ароматни молекули, се изхвърлят. Водата без кофеин с аромат и полифеноли (известна също като "екстракт от зелено кафе") е много ценна и се използва за отстраняване на кофеина от прясна партида кафе на зърна, съдържащи кофеин.
   Тъй като тази вода е наситена с ароматни молекули и други биоактивни вещества, тези съединения не могат да се разтворят в прясната партида кафе на зърна. По този начин само молекулите на кофеина се отделят от кафените зърна във водата и се декофеинизират, без да се премахва ароматът и други ценни фитохимикали. След като заредената с аромат вода се освободи от кофеин, тя се използва повторно за извличане на кофеин от нова партида зелени кафеени зърна. Този етап на реабсорбция може да се възползва от използването на ултразвук тип сонда, отново. Зеленият фасул се накисва в заредена с аромат вода и се прилага ултразвук, за да се улесни извличането на кофеин. Ултразвукът помага за подобряване на проникването на водата в зърната, подобрявайки ефективността на екстракция и намалявайки времето за екстракция.
4. Многократна реабсорбция и изсушаване: Стъпките на реабсорбция и ултразвук могат да се повтарят многократно, докато се постигне желаното ниво на декофеинизация. След окончателната реабсорбция, безкофеиновите кафени зърна обикновено се изсушават и заредената с аромат вода е готова за повторна употреба в следващата партида.

Казус от ултразвуковото декофеинизиране на кафе на зърна

Проучването на Huamaní-Meléndez и Darros-Barbosa (2018) има за цел да проучи ефекта на ултразвуковия интензитет, пулса и температурата върху извличането на кофеин от кафе на зърна арабика с помощта на водна среда. Изследователите са използвали високоинтензивната ултразвукова сонда на Hielscher UP400S (400 вата) и са извършили експерименти с различна интензивност, продължителност на импулса и температури. Те установиха, че увеличаването на ултразвуковия интензитет и продължителността на пулса води до по-висока скорост на екстракция на кофеин, но само до определен момент, след което по-нататъшното увеличаване не подобрява значително екстракцията. Установено е, че оптималните условия за екстракция на кофеин са ултразвуков интензитет от 75 W/cm2, продължителност на импулса 5 секунди и температура 25°C. Проучването предоставя специфичен протокол за използване на ултразвук за извличане на кофеин от кафе на зърна и предполага, че този метод може да бъде ефективна и екологична алтернатива на традиционните процеси на декофеинизация.

Високоефективни ултразвукови апарати за декофеинизиране без разтворители

Hielscher Ultrasonics ви предоставя високоефективни ултразвукови апарати за леки, но високоефективни процеси на екстракция и декофеинизация. С ултразвукова мощност от 50 до 16 000 вата на ултразвукоуред, портфолиото от ултразвукови апарати на Hielscher разполага с идеалния ултразвуков уред за вашия процес на приготвяне на кафе и декофеинизация!
Като дългогодишен опитен производител и консултант за високомощни ултразвукови апарати и тяхното приложение, Hielscher е вашият партньор за процесите на ултразвукова екстракция. Ултразвуковите процесори на Hielscher са инсталирани по целия свят за приложения в хранително-вкусовата промишленост & напитки, фармацевтична и химическа промишленост.
Ние не само доставяме високомощни ултразвукови екстрактори, но и помагаме на нашите клиенти с нашите задълбочени познания. Нашето обслужване на клиенти варира от консултации и предпроектни проучвания до оптимизация на процесите и пилотно оборудване до инсталиране на ултразвукови системи в индустриален мащаб.
Предлагайки широка гама от ултразвукови процесори и аксесоари (като сонотроди, проточни клетки и реактори), ние можем да ви препоръчаме най-подходящата система, отговаряща на изискванията на вашия технологичен капацитет и условия. Инсталирането и преоборудването в съществуващи технологични линии може да се извърши лесно, тъй като нашите ултразвукови екстрактори могат да бъдат интегрирани без големи модификации.
Нашият добре обучен персонал от технологични консултанти, химици и инженери насочва нашите клиенти към успешна инсталация и експлоатация. Оборудването на Hielscher има изключителна здравина и изисква много ниска поддръжка. За оперативно обучение, първо въвеждане в експлоатация и поддръжка разполагаме с добре обучен екип, който помага на нашите клиенти.

Caution: Video "title" is missing