Dekofeinizacija bez otapala uz pomoć ultrazvuka

• Konvencionalni proces dekofeinizacije kafe i čaja zahteva upotrebu toksičnih rastvarača.
• Ultrazvučna dekofeinizacija je efikasna metoda intenziviranja koja omogućava uklanjanje kofeina u postupku ekstrakcije na bazi vode bez upotrebe jakih rastvarača.
• Ultrazvučna dekofeinizacija je ekonomična, efikasna i zelena metoda za proizvodnju visokokvalitetnih proizvoda od kafe, čaja i kakaa bez kofeina.

Dekofeinizacija ultrazvukom

Kofein je supstanca rastvorljiva u vodi, tako da se voda može koristiti za uklanjanje kofeina iz kafe, čaja i kakaa. Konvencionalni procesi dekofeinizacije koriste hemikaliju kao sredstvo za dekofeinizaciju (kao što je metilen hlorid, CO2 ili etil acetat) za ubrzavanje procesa. Korištenjem ultrazvučne ekstrakcije na bazi vode u kombinaciji s aktivnim ugljem kao sredstvom za dekofeinizaciju, proizvod kafe, čaja ili kakaa bez kofeina priprema se u organskom i ekološki benignom procesu.

Ultrazvučno pojačano Swiss Water Decaffeination

Ultrazvučno potpomognuta dekofeinizacija je proces intenziviranja tzv Swiss water decaffeination .
Proces dekofeinizacije u švicarskoj vodi radi na bazi rastvaranja i osmoze kako bi se uklonio kofein iz zrna kafe, listova čaja i kakao zrna.
Integracija ultrasonikatora tipa sonde u proces dekofeinizacije Swiss Water uključuje inkorporiranje ultrazvučne obrade tokom specifičnih faza procesa kako bi se poboljšala ekstrakcija kofeina. Proces dekofeinizacije švicarske vode uključuje četiri glavna procesna koraka. Dok implementacija ultrazvuka za efikasniju dekofeinizaciju može varirati ovisno o specifičnoj postavci i opremi, ovdje je opći pregled kako su ultrazvučni uređaji tipa sonde uglavnom integrirani za poboljšanje procesa:

1. Faza namakanja: Početni korak u procesu dekofeinizacije Swiss Water uključuje namakanje zrna zelene kafe u vruću vodu kako bi se stvorio vodeni rastvor sa aromom. Tokom ove faze namakanja, ultrasonikator tipa sonde može se koristiti za primjenu ultrazvučne obrade kako bi se olakšala ekstrakcija kofeina iz zrna. Ultrasonication je dobro poznat po svojoj sposobnosti da intenzivira procese ekstrakcije iz bioaktivnih spojeva kao što je kofein iz biljnih materijala. Mehaničke sile ultrazvučne/akustične kavitacije perforiraju i ometaju ćelije i pospješuju prijenos mase. Na taj način se kofein uklanja iz zrna i efikasno pušta u vodu. Zbog ovih efekata, sonikacija značajno ubrzava proces dekofeinizacije. Ultrazvučno ekstrahovani kofein je vrijedan dodatak hrani i pićima, npr. energetskim napitcima.
2. Faza uklanjanja kofeina: Nakon početnog namakanja, voda sa aromom koja sadrži kofein se odvaja od zrna kafe. Ova voda se obično prolazi kroz filtere sa aktivnim ugljem kako bi se uklonio kofein. Poroznost ovog filtera je veličine da uhvati samo veće molekule kofeina, dok omogućava manjim molekulima ulja i arome da prođu. To znači da filter sa ugljenom zadržava kofein, dok filtrirana voda sadrži sve manje bioaktivne supstance za koje se zna da kafi, čaju i kakau daju prepoznatljivu aromu i nutritivnu vrijednost.
3. Faza reapsorpcije: The decaffeinated beans, which have been stripped of caffeine and flavour molecules, are discarded. The caffeine-free flavor- and polyphenol-enriched water (also known as “ekstrakt zelene kafe”) is highly valuable and is used to remove the caffeine from a fresh batch of still caffeine-containing coffee beans.
   Budući da je ova voda zasićena molekulima okusa i drugim bioaktivnim supstancama, ovi spojevi se ne mogu otopiti u svježoj šarži kafe u zrnu. Time se samo molekuli kofeina oslobađaju iz zrna kafe u vodu i dekofeiniziraju se bez uklanjanja arome i drugih vrijednih fitokemikalija. Jednom kada voda sa aromom ne sadrži kofein, ona se ponovo koristi za ekstrakciju kofeina iz nove serije zelenih zrna kafe. Ova faza reapsorpcije može imati koristi od upotrebe ultrazvučne sonde, opet. Mahune se natapaju u vodi sa aromom, a ultrazvuk se primjenjuje kako bi se olakšala ekstrakcija kofeina. Sonikacija pomaže u poboljšanju prodiranja vode u zrna, poboljšavajući efikasnost ekstrakcije i skraćujući vrijeme ekstrakcije.
4. Ponovljena reapsorpcija i sušenje: Koraci reapsorpcije i sonikacije mogu se ponoviti više puta dok se ne postigne željeni nivo dekofeinizacije. Nakon konačne reapsorpcije, zrna kafe bez kofeina se obično suše, a voda sa aromom spremna je za ponovnu upotrebu u sljedećoj seriji.

Studija slučaja ultrazvučne dekofeinizacije zrna kafe

Studija Huamaní-Meléndez i Darros-Barbosa (2018) imala je za cilj istražiti učinak ultrazvučnog intenziteta, pulsa i temperature na ekstrakciju kofeina iz zrna kafe Arabica korištenjem vodenog medija. Istraživači su koristili Hielscherovu ultrazvučnu sondu visokog intenziteta UP400S (400 vati; vidi sliku lijevo) i izveli eksperimente na različitim intenzitetima, trajanju pulsa i temperaturama. Otkrili su da povećanje intenziteta ultrazvuka i trajanja pulsa dovodi do veće stope ekstrakcije kofeina, ali samo do određene točke, nakon čega daljnja povećanja nisu značajno poboljšala ekstrakciju. Optimalni uslovi za ekstrakciju kofeina su ultrazvučni intenzitet od 75 W/cm2, trajanje pulsa od 5 sekundi i temperatura od 25°C. Studija pruža specifičan protokol za korištenje ultrazvuka za ekstrakciju kofeina iz zrna kafe i sugerira da bi ova metoda mogla biti efikasna i ekološki prihvatljiva alternativa tradicionalnim procesima dekofeinizacije.

Ultrasonikatori visokih performansi za dekofeinizaciju bez rastvarača

Hielscher Ultrasonics vam pruža ultrasonikatore visokih performansi za blage, ali vrlo učinkovite procese ekstrakcije i dekofeinizacije. Sa snagom ultrazvuka od 50 do 16.000 vati po ultrasonikatoru, Hielscherov portfelj ultrazvučnih aparata ima idealan ultrazvučni aparat za pripremu kafe i proces dekofeinizacije!
Kao dugogodišnji iskusan proizvođač i savjetnik za ultrasonikatore velike snage i njihovu primjenu, Hielscher je vaš partner za procese ekstrakcije uz pomoć ultrazvuka. Hielscher ultrazvučni procesori su instalirani širom svijeta za primjenu u hrani & industrije pića, farmacije i hemijske industrije.
Ne isporučujemo samo ultrazvučne ekstraktore velike snage, već pomažemo našim klijentima i svojim dubokim znanjem. Naša usluga za korisnike se kreće od konsultacija i studija izvodljivosti do optimizacije procesa i pilot opreme do instalacije ultrazvučnih sistema u industrijskom obimu.
Nudeći širok spektar ultrazvučnih procesora i dodataka (kao što su sonotrode, protočne ćelije i reaktori), možemo vam preporučiti najprikladniji sistem koji ispunjava zahtjeve u skladu sa vašim kapacitetom i uslovima procesa. Instalacija i naknadna ugradnja u postojeće procesne linije mogu se lako izvršiti jer se naši ultrazvučni ekstraktori mogu integrirati bez velikih modifikacija.
Our well-trained staff of process consultants, chemists, and engineers guide our customers towards a successful installation and operation. Hielscher’s equipment has an outstanding robustness and requires only very low maintenance. For operational training, first commissioning, and maintenance service, we have a well-trained team which assist our customers.