Ултразвукова екстракция на кофеин

Използването на ултразвук е ефективен метод за извличане на кофеин и други активни съединения от кафето. Мощните ултразвукови устройства подпомагат процеса на екстракция, като същевременно увеличават добива и съкращават времето за обработка.

Подобрете екстракцията на кофеин с мощен ултразвук

Вкусът на кафето и ефектите на кофеина са страст, споделяна от милиони по света от векове. Тъй като феновете на кафето и учените търсят начини да подобрят извличането на кофеин, биоактивни съединения и аромати от кафе на зърна, се появиха иновативни техники, които революционизират процеса. Един такъв метод, използващ силата на ултразвука, се очертава като обещаващ инструмент за подобряване на ефективността на извличането на кофеин. Ултразвуковите апарати на Hielscher позволяват извличане на по-високи добиви на кофеин и отключване на нови измерения на вкусове и аромати в кафе напитките, хранителните добавки и екстракти.

Предимствата на екстракцията на кафе на зърна с помощта на соникация

Високата ефективност и превъзходното качество на екстракта от кафе са само два критерия, които правят използването на сондови ултразвукови апарати Hielscher най-добрият метод за извличане на кофеин и кафеени съединения от кафе на зърна. По-долу са изброени най-важните предимства на ултразвуковата екстракция на кафе:

• Ефективност: Сондовите ултразвукови вълни генерират интензивни ултразвукови вълни, които могат ефективно да проникнат в твърди материали. Това помага за разграждането на структурата на кафените зърна и улеснява извличането на кофеин.
• Прецизен контрол: Сондовите ултразвукови уреди позволяват прецизен контрол на ултразвуковата енергия и времето на експозиция. Този контрол е от съществено значение, за да се избегне прекомерна екстракция, която може да доведе до нежелани вкусове и горчивина в екстракта от кафе.
• Скорост: Сондирането е бърз процес и сондните ултразвукораздвижители могат значително да намалят времето за извличане в сравнение с традиционните методи, което прави процеса по-ефективен.
• Еднообразие: Ултразвуковите вълни могат да осигурят по-равномерна екстракция в целия материал на кафените зърна, като гарантират, че кофеинът се извлича равномерно.
• Намалена употреба на разтворител: Ултразвуковата екстракция често изисква по-малко разтворител в сравнение с традиционните методи. Това може да бъде екологично и рентабилно.
• Запазване на ароматните съединения: Ултразвукът тип сонда може да бъде оптимизиран за селективно извличане на кофеин, като същевременно оставя други ароматични съединения до голяма степен непокътнати. Това е важно за поддържане на качеството и вкуса на екстракта от кафе.
• Мащабируемост: С Hielscher Ultrasonics процесите на ултразвукова екстракция могат да бъдат линейно мащабирани за промишлени приложения. Това означава, че осъществимостта и оптимизацията на процесите могат да бъдат в лабораторен мащаб и след това безрискови и лесно мащабирани до производствена производителност.

Ултразвукова екстракция на кафе съединения

Ултразвуковата екстракция е често срещан метод, използван за изолиране на биоактивни вещества от растителен материал [Dong et al. 2010]. Що се отнася до кафените зърна, кофеинът и антиоксидантните фенолни съединения може да са най-ценните съединения за екстракция поради широкото им приложение във фармацевтичната и хранително-вкусовата промишленост. Но също така флавоноидите, хлорогеновата киселина и протокатехуевата киселина са екстракти, които се използват като добавки.
Използвайки традиционни методи за екстракция като течно-течна екстракция в разтворители, обикновено ефективността на екстракция се увеличава с повишаване на температурите на екстракция. Това често причинява повреди и загуба на качеството на екстракта, тъй като температурата влияе върху стабилността на фенолните съединения.
Подпомогната от ултразвук екстракция твърдо-течна екстракция е доказана като ефективен и спестяващ време метод за екстракция. Изключително мощните ултразвукови сили осигуряват необходимата енергия за екстракцията, така че са необходими по-малко или дори никакви разтворители. Температурата може да бъде добре контролирана, тъй като реакторът с ултразвукова партида или поточна клетка може да бъде ефективно охладен (или отопляем, ако е необходимо).
Поради интензивните сили на екстракция на ултразвука, вече изразходваното смляно кафе (отпадъци от кафе) все още е суровина, богата на екстрахируеми съединения. Тъй като отпадъчният материал от кафето е евтин и се предлага в големи количества, той е идеална суровина за извличане на останалите активни съединения. Въпреки че съдържанието на кофеин и други компоненти в отпадъците от кафе е по-ниско, отколкото в неизползваното кафе на прах, все пак остава голямо количество и се извлича. За да се освободят тези съединения от смляното кафе, пълното влияние върху параметрите на обработка става особено значително. Ултразвукът с висока мощност е в състояние да извлече големи количества активно съединение за кратко време на обработка.
Зеленото кафе са непечени кафени зърна, които са много богати на кофеин. Ултразвуковата екстракция и студеното варене е отлична техника за производство на екстракти от зелено кафе и студени напитки!

Мощни соникатори за екстракция на кафе

За да се осигури по-лесно разбиране на процедурата за ултразвукова екстракция, трябва да се обясни ефектът на ултразвука в течности.
Ултразвук – въведени в течности – причинява локално много екстремни ефекти. При ултразвук на течности с висок интензитет, звуковите вълни, които се разпространяват в течната среда, водят до редуващи се цикли на високо налягане (компресия) и ниско налягане (разреждане), със скорости, зависещи от честотата. По време на цикъла на ниско налягане ултразвуковите вълни с висока интензивност създават малки вакуумни мехурчета или кухини в течността. Когато мехурчетата достигнат обем, при който вече не могат да абсорбират енергия, те се срутват силно по време на цикъл на високо налягане. Това явление се нарича акустична кавитация. По време на имплозията се достигат много високи температури (около 5000 К) и налягания (около 2000 атм). Имплозията на кавитационния мехур също води до течни струи със скорост до 280 m/s. [Суслик 1998] От тези екстремни сили настъпва сонолиза, клетъчните стени се нарушават и се извлича вътреклетъчен материал.
Ултразвуковата екстракция е евтина, проста и ефективна алтернатива в сравнение с конвенционалните техники за екстракция. Основните предимства на ултразвука при твърдо-течна екстракция включват увеличаване на добива на екстракция и по-бърза кинетика. Ултразвуковата екстракция е често използвана техника за екстракция на растителни материали с помощта на течни разтворители и е доказана за бърз и по-пълен процес на екстракция в сравнение с традиционните методи, тъй като повърхността между твърдата и течната фаза е значително по-голяма поради разрушаването на клетките и дисперсията на частиците.
Чрез използването на ултразвук може да се намали и работната температура, което позволява извличането на чувствителни към температурата компоненти. В сравнение с други нови техники за екстракция като микровълнова екстракция, ултразвуковият апарат е по-евтин и работата му е по-лесна. Освен това, ултразвуковата екстракция може да се използва с всеки разтворител, като екстракция Soxhlet, за извличане на голямо разнообразие от естествени съединения. [Wang et al. 2006]
Съществено предимство на ултразвука е влиянието върху най-важните параметри на обработката: амплитуда, време, температура, налягане и вискозитет. По този начин процесът на екстракция може да бъде оптимизиран, за да се гарантира, че структурата на екстрактите няма да се повреди.

Извличането на кофеин е подобрено чрез уникиране

Кофеинът може да се твърди, че е най-често консумираният стимулант. Тъй като кофеинът не се консумира само чрез пиене на сварено кафе, кофеиновият екстракт се използва в индустрията за третиране на други продукти с кофеин като добавка. По този начин става възможно да се създава по-силно кафе или да се формулират безалкохолни напитки (напр. кола), енергийни напитки или други храни (напр. шоколад).
Но кофеинът се използва не само като добавка в производството на храни, но е и важно активно съединение във фармацевтичните продукти. Често срещано приложение на екстракт от кофеин е например примес в лекарства за главоболие и мигрена или в болкоуспокояващи.
За извличане на кофеина, основният алкалоид в кафето, ултразвукът е подходящ метод. Уанг и колегите му откриват, че е необходимо само кратко време за екстракция, за да се достигне наситено състояние, ако се използва ултразвук. Това означава, че ултразвукът е много ефективна и спестяваща време техника за получаване на кофеин. [Wang et al. 2011]

Интензивна екстракция на ароматни молекули и ароматни съединения чрез соникация

Летливите кафеени съединения са най-ценната част от печените кафеени зърна и придават на кафето уникалния вкус и аромат. Качеството на разтворимото кафе може да бъде значително подобрено чрез добавяне на ароматно абсорбирани кафеени масла към кафето на прах.
Сравнително проучване, изследващо извличането на фенолни съединения от ягоди, показва, че ултразвуковата екстракция причинява по-малко разграждане на фенолите и е много по-бърз процес на екстракция в сравнение с други методи за екстракция, включително твърда течност, подкритична вода и микровълнов метод. [Herrera et al. 2005]
Изследването на Уанг и колегите му показва, че нискочестотният ултразвук с висока мощност е по-ефективен за извличане на вкусове на кафе. Специално за 4-тридеканон и 2-метокси-3-метилпиразин те откриха, че ултразвуковата екстракция е по-лесна и ефективна техника, която получава много високи добиви. Освен това е показано, че температурата трябва да се контролира, тъй като компонентите на вкуса на кафето са много летливи при високи температури. Те постигат добри резултати при екстракция в температурния диапазон между 35~65 °C при относително кратко ултразвуково облъчване. [Wang et al. 2011]

Извличането на чай, подобрено чрез уникиране

Резултатите, постигнати чрез ултразвукова екстракция, са подходящи и за извличане на чаени съединения (напр. листа от зелен чай). Проучване на Xia et al. показва значително по-високо съдържание на чаени полифеноли, аминокиселини и кофеин в ултразвуково обработени чаени инфузии, отколкото в тези, получени чрез конвенционална екстракция. Това води до подобрени резултати по време на органолептична оценка, която се оказва: сензорното качество на чаената инфузия с ултразвукова екстракция е по-добро от това на чаената инфузия с конвенционална екстракция. [Xia et al. 2005]
Прочетете повече за ултразвуковите чайове за студено приготвяне и инфузиите на студен чай!

Заключение: Високоефективна екстракция на кофеин с ултразвук

Ултразвуковата екстракция е ефективен, спестяващ време и контролируем метод за извличане на активни съединения от кафе. Най-интересните и ценни съединения са кофеинът, а антиоксидантите като фенолни дитерпени (кафестол, кахвеол) и аскорбинови киселини. Основните предимства на ултразвуковата екстракция са екстракт с отлично качество при високи добиви. Тези предимства на ултразвуковата екстракция се постигат чрез оптимизиране и прецизен контрол на параметрите на ултразвуковата екстракция.

Високоефективни соникатори за екстракция на кофеин

Когато става въпрос за извличане на кофеин във всякакъв мащаб на обработка, Hielscher Sonicators са върхът на иновациите и ефективността. Независимо дали сте дребен занаятчийски производител или мащабно промишлено производствено съоръжение, ултразвуковите апарати Hielscher предлагат прецизно и мощно решение за извличане на чистата есенция на кофеина от вашия изходен материал.

• Прецизност и последователност: Сондите тип Hielscher са проектирани да осигурят прецизен контрол върху процеса на екстракция. Тяхната най-съвременна технология гарантира постоянни резултати партида след партида, което ви позволява да поддържате качеството и ефикасността на вашия кофеинов екстракт.
• Мащабируемост: Hielscher предлага гама от ултразвукови уреди, подходящи за различни мащаби за обработка. От компактни настолни модели за научноизследователска и развойна дейност до здрави индустриални системи, способни да се справят с големи обеми, Hielscher осигурява гъвкавостта, необходима, за да отговори на вашите производствени изисквания.
• Ефективност: С ултразвуковите апарати на Hielscher можете значително да намалите времето за екстракция в сравнение с традиционните методи. Ултразвуковите вълни, генерирани от тези машини, създават интензивни сили на кавитация, бързо разрушавайки клетъчните стени и освобождавайки кофеинови молекули, което води до по-кратки цикли на обработка.
• Гъвкавост: Ултразвуковите апарати на Hielscher не се ограничават само до екстракция на кофеин. Нашите ултразвукови уреди могат да се адаптират към широк спектър от приложения в хранително-вкусовата, фармацевтичната и козметичната промишленост. Независимо дали извличате кофеин от кафе на зърна, чаени листа или други ботанически източници, ултразвуковите уреди Hielscher предлагат гъвкавост, която да отговаря на вашите нужди.

Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови уреди, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са съвместими с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати: