Ekstrakti ljuske kakaa pomoću snažnog ultrazvuka
Otpad od kakaa, kao što su pulpa ploda kakaa i ljuske kakaa, može se jednostavno valorizirati ekstrakcijom kakao maslaca, voćnog šećera i bioaktivnih spojeva. Dokazano je da je ultrazvučna ekstrakcija vrlo učinkovita tehnika za izolaciju vrijednih komponenti iz otpada od kakaa. Ultrazvučni ekstraktori oslobađaju visoke prinose spojeva prehrambene kvalitete iz ovojnice, ljuski i pulpe ploda kakaa u okviru brze, sigurne i jednostavne obrade.
Nusproizvodi kakaa
Kakao (Theobroma cacao L.) je vrijedna kultura čija se zrna koriste uglavnom za proizvodnju čokolade. Nakon berbe mahuna kakaa, bilo prije ili poslije prženja zrna kakaa, zrna se odvajaju od ljuski (poznatih i kao ovojnice ili opne) i pulpe ploda. Ljuske zrna kakaa i pulpa ploda kakaa smatraju se nusproizvodom industrije kakaa. Ovisno o vrsti ploda kakaa, zrna čine oko 25% mase ploda kakaa. Pulpa doprinosi s još 25% mase, a ostatak je ljuska / ovojnica, koja se uglavnom odbacuje kao otpad. Međutim, nusproizvodi kakaa kao što su ljuske i pulpa bogati su vlaknima, antioksidansima, polifenolima, aromatičnim spojevima, šećerima i lipidima, koji se mogu koristiti kao aditivi u hrani i pićima.
Sistem za ultrazvučnu ekstrakciju UIP2000hdT za obradu nusproizvoda kakaa. Ultrazvučna ekstrakcija oslobađa antioksidanse, polifenole i flavonoide iz ljuski kakaa.
Ultrazvučna ekstrakcija fitonutrijenata iz ljuski kakaa
Ultrazvučna ekstrakcija ljuske kakaa: Ultrazvučna ekstrakcija pretvara biootpad od kakaa (npr. ovojnicu kakaa, ovojnicu mahune) u vrijedne prehrambene proizvode kao što su kakao maslac, aromatični spojevi, fitonutrijenti, voćni šećeri i prehrambena vlakna. Za učinkovit proces ultrazvučne ekstrakcije potrebna je samo gruba prethodna obrada biomase ljuske kakaa, tj. mljevenje ljuske kakaa.
Snažni ultrazvuk za ekstrakciju
Mehanizam intenziviranja ekstrakcije snažnim ultrazvukom uglavnom se pripisuje fenomenu akustične kavitacije. Ultrazvučna kavitacija uzrokuje sudare između čestica ljuske / ovojnice kakaa, što rezultira fragmentacijom uslijed sudara među česticama i smanjenjem veličine čestica. Kada kavitacijski mjehurići kolabiraju na površini čvrstih čestica kakaa, erozija i sonoporacija dodatno povećavaju površinu čestica. Na taj način intenzivirani prijenos mase olakšava oslobađanje molekula kao što su proteini, lipidi i fitokemikalije. Smične sile nastale djelovanjem ultrazvuka poboljšavaju prodiranje otapala u ćelijski matriks biljnog materijala, odnosno poboljšavaju propusnost ćelijskih membrana. Ovi mehanizmi snažnog ultrazvuka odgovorni su za znatno intenziviranje procesa koje se postiže kada se ultrazvučna obrada primjenjuje za biljnu ekstrakciju.
- visoki prinosi
- brz proces
- niski operativni troškovi
- ponovljivi rezultati
- linearna skalabilnost
- jednostavan rad
- robusnost
Ekstrakcija ljuske kakaa uz pomoć ultrazvuka potvrđena istraživanjem
Grillo i sur. (2018) istraživali su ekstrakciju kakao maslaca, polifenola (npr. katehina, epikatehina, dimera, trimera i tetramera procijanidina), antioksidanasa i metilksantina (npr. kofeina, teobromina) iz ljuski zrna kakaa pomoću ultrazvučne ekstrakcije. Kako pokazuje tabela u nastavku, ultrazvučna obrada uvijek je povećavala prinose i lipofilnih i hidrofilnih ekstrakata, što je na jednostavan i lak način rezultiralo ekstraktima bogatim antioksidativnim flavanolima (katehinima i epikatehinima), teobrominom (32,7 ± 0,12 mg/g ljuski), kofeinom (1,76 ± 0,08 mg/g ljuski) i kakao maslacem. Najbolji rezultati pri ultrazvučnoj obradi postignuti su korištenjem ternarne smjese, koja daje nešto niži ukupni oporavak hidrofilne frakcije i omogućava 16-struko skraćenje vremena ekstrakcije.
Prinosi ekstrakcije uz pomoć ultrazvuka (UAE) i konvencionalnog procesa iz sirovih ljuski kakaa, izraženi kao maseni postotak (w/w). Ultrazvučna ekstrakcija daje znatno veće prinose.
Studija i autorska prava: Grillo i sur. 2019.
Yusof i sur. (2019) također su dokazali učinkovitost ultrazvučne ekstrakcije flavonoida iz ljuske kakaa. Utvrdili su da su sljedeći parametri ekstrakcije – koncentracija etanola, temperatura i vrijeme ultrazvučne obrade – najučinkovitiji, tj. pod sljedećim uvjetima dobiveni su najviši prinosi ekstrakta: maksimalna vrijednost ukupnog sadržaja flavonoida (TFC; 7,47 mg RE/g suhe mase (DW)) postignuta je pri koncentraciji etanola od 80%, procesnoj temperaturi od 55ºC i 45 min ultrazvučne obrade.
Visokoučinkoviti ultrazvučni ekstraktori za preradu otpada od kakaa
Visokoučinkoviti sistemi za ultrazvučnu ekstrakciju kompanije Hielscher Ultrasonics koriste se širom svijeta na nivou istraživanja i razvoja, te u malim, srednjim i potpuno komercijalnim proizvodnim razmjerima. Visokoučinkoviti ultrazvučni ekstraktori intenziviraju proces ekstrakcije i povećavaju prinos i ukupnu učinkovitost proizvodnje visokokvalitetnih ekstrakata. Hielscher Ultrasonics nudi opremu za ekstrakciju za bilo koji volumen / procesni kapacitet. S iskustvom u biljnoj ekstrakciji dužim od 25 godina, Hielscher Ultrasonics je vaš pouzdani partner za visokoučinkovitu ultrazvučnu ekstrakciju!
Visokoučinkoviti, najsavremeniji ultrazvučni uređaji za ekstrakciju kakaa
Pametne funkcije ultrazvučnih uređaja Hielscher osmišljene su da jamče pouzdan rad, ponovljive rezultate i jednostavnost korištenja. Radnim postavkama može se lako pristupiti i podešavati ih putem intuitivnog menija, kojem se pristupa preko digitalnog ekrana osjetljivog na dodir u boji i putem daljinskog upravljanja preko preglednika. Zbog toga se svi uvjeti obrade, kao što su neto energija, ukupna energija, amplituda, vrijeme, pritisak i temperatura, automatski bilježe na ugrađenu SD karticu. To vam omogućava da pregledate i uporedite prethodne cikluse ultrazvučne obrade i optimizirate proces ekstrakcije ljuske zrna kakaa do najviše učinkovitosti.
Sistemi Hielscher Ultrasonics koriste se širom svijeta za proizvodnju visokokvalitetnih biljnih ekstrakata. Industrijski ultrazvučni uređaji Hielscher mogu bez poteškoća raditi s visokim amplitudama u kontinuiranom radu (24/7/365). Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano generirati standardnim sonotrodama (ultrazvučnim sondama / rogovima). Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Zahvaljujući svojoj robusnosti i niskom održavanju, naši sistemi za ultrazvučnu ekstrakciju često se ugrađuju za zahtjevne primjene u teškim uvjetima rada i zahtjevnim okruženjima.
Kontaktirajte nas odmah kako biste saznali više o ultrazvučnoj ekstrakciji polifenola, antioksidanasa, šećera i kakao maslaca iz nusproizvoda kakaa. Rado ćemo vam poslati informacije o našim sistemima za ultrazvučnu ekstrakciju i cijenama! Naše iskusno osoblje rado će s vama razgovarati o vašoj primjeni i zahtjevima obrade!
Tabela u nastavku daje orijentacijski prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za primjene miješanja, disperziju, emulgiranje i ekstrakciju u laboratorijskim, pilot i industrijskim razmjerima.
Literatura / reference
- Disca, V.; Travaglia, F.; Carini, C.; Coïsson, J.D.; Cravotto, G.; Arlorio, M.; Locatelli, M. (2024): Improving the Extraction of Polyphenols from Cocoa Bean Shells by Ultrasound and Microwaves: A Comparative Study. Antioxidants 2024, 13, 1097.
- Giorgio Grillo, Luisa Boffa, Arianna Binello, Stefano Mantegna, Giancarlo Cravotto, Farid Chemat, Tatiana Dizhbite, Liga Lauberte, Galina Telysheva (2019): Cocoa bean shell waste valorisation; extraction from lab to pilot-scale cavitational reactors. Food Research International, Volume 115, 2019. 200-208.
- Md Yusof, A. H.; Abd Gani, S. S.; Zaidan, U. H.; Halmi, M.; Zainudin, B. H. (2019): Optimization of an Ultrasound-Assisted Extraction Condition for Flavonoid Compounds from Cocoa Shells (Theobroma cacao) Using Response Surface Methodology. Molecules 2019, 24(4), 711.
- Ruesgas-Ramón M, Suárez-Quiroz ML, González-Ríos O, Baréa B, Cazals G, Figueroa-Espinoza MC, Durand E. (2020): Biomolecules extraction from coffee and cocoa by- and co-products using deep eutectic solvents. J Sci Food Agric 100(1), 2020. 81-91.
- Medina-Torres N.; Ayora-Talavera T.; Espinosa-Andrews H.; Sánchez-Contreras A.; Pacheco N. (2017): Ultrasound Assisted Extraction for the Recovery of Phenolic Compounds from Vegetable Sources. Agronomy 7(3):47, 2017.
- S.R. Shirsath, S.H. Sonawane, P.R. Gogate (2012): Intensification of extraction of natural products using ultrasonic irradiations–A review of current status. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification Volume 53, 2012. 10-23.
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore od laboratorijskih do industrijskih veličina.