Extrakty z kakaových slupek pomocí výkonového ultrazvuku

Kakaový odpad, jako je dužina kakaových plodů a kakaové slupky, lze snadno zhodnotit extrakcí kakaového másla, ovocného cukru a bioaktivních látek. Ultrazvuková extrakce se prokazatelně osvědčila jako vysoce účinná technika k izolaci cenných složek z kakaového odpadu. Ultrazvukové extraktory uvolňují vysoké výtěžky látek potravinářské kvality z kakaových obalů, slupek a dužiny plodů během rychlého, bezpečného a jednoduchého zpracování.

Vedlejší produkty kakaa
Kakaovník (Theobroma cacao L.) je cenná plodina, jejíž boby se používají především k výrobě čokolády. Po sklizni kakaových plodů se boby – buď před pražením kakaových bobů, nebo po něm – oddělují od slupek (známých také jako obaly či pluchy) a dužiny plodu. Slupky kakaových bobů a dužina kakaových plodů jsou považovány za vedlejší produkt kakaového průmyslu. V závislosti na druhu kakaového plodu tvoří boby přibližně 25 % hmot. kakaového plodu. Dužina představuje dalších 25 % hmot. a zbytek tvoří slupka / obal, který se většinou vyhazuje jako odpad. Vedlejší produkty kakaa, jako jsou slupky a dužina, jsou však bohaté na vlákninu, antioxidanty, polyfenoly, aromatické látky, cukry a lipidy, které lze použít jako přísady do potravin a nápojů.

Ultrazvuková extrakce fytonutrientů z kakaových slupek

Ultrazvuková extrakce kakaových slupek: Ultrazvuková extrakce přeměňuje kakaový bioodpad (např. kakaové slupky, obaly plodů) na cenné potravinářské produkty, jako je kakaové máslo, aromatické látky, fytonutrienty, ovocné cukry a vláknina. Pro účinný proces ultrazvukové extrakce je zapotřebí pouze hrubá předúprava biomasy kakaových slupek, tj. mletí kakaových slupek.

Výkonový ultrazvuk pro extrakci

Mechanismus, jímž výkonový ultrazvuk intenzifikuje extrakci, se připisuje především jevu akustické kavitace. Ultrazvuková kavitace způsobuje srážky mezi částicemi kakaových slupek / obalů, což vede k mezičásticové fragmentaci a zmenšení velikosti částic. Když kavitační bubliny kolabují na povrchu kakaových pevných částic, eroze a sonoporace dále zvětšují povrch částic. Takto intenzifikovaný přenos hmoty usnadňuje uvolňování molekul, jako jsou proteiny, lipidy a fytochemikálie. Ultrazvukem generované smykové síly zlepšují pronikání rozpouštědla do buněčné matrice rostlinného materiálu, resp. zlepšují propustnost buněčných membrán. Tyto mechanismy výkonového ultrazvuku jsou zodpovědné za významnou intenzifikaci procesu, jíž se dosahuje při použití sonikace k extrakci z rostlinného materiálu.

Ultrazvukem asistovaná extrakce kakaových slupek prokázaná výzkumem

Grillo et al. (2018) zkoumali extrakci kakaového másla, polyfenolů (např. katechinu, epikatechinu, dimerů, trimerů a tetramerů procyanidinů), antioxidantů a methylxanthinů (např. kofeinu, theobrominu) ze slupek kakaových bobů pomocí ultrazvukové extrakce. Jak ukazuje níže uvedená tabulka, sonikace vždy zvýšila výtěžky lipofilních i hydrofilních extraktů, což jednoduchým a snadným způsobem vedlo k extraktům bohatým na antioxidační flavanoly (katechiny a epikatechiny), theobromin (32,7 ± 0,12 mg/g slupek), kofein (1,76 ± 0,08 mg/g slupek) a kakaové máslo. Nejlepších výsledků při sonikaci bylo dosaženo s ternární směsí, která poskytuje mírně nižší celkový výtěžek hydrofilní frakce a zajišťuje 16násobné zkrácení doby extrakce.

Výtěžky ultrazvukem asistované extrakce (UAE) a konvenčního procesu ze surových kakaových slupek, vyjádřené v hmotnostních procentech (w/w). Ultrazvuková extrakce poskytuje výrazně vyšší výtěžky.
Studie a autorská práva: Grillo et al. 2019.

Yusof et al. (2019) rovněž prokázali účinnost ultrazvukové extrakce flavonoidů z kakaových slupek. Jako nejúčinnější shledali následující parametry extrakce – koncentraci ethanolu, teplotu a dobu sonikace –, tj. za následujících podmínek byly získány nejvyšší výtěžky extraktu: maximální hodnoty celkového obsahu flavonoidů (TFC; 7,47 mg RE/g suché hmotnosti (DW)) bylo dosaženo při 80% koncentraci ethanolu, procesní teplotě 55ºC a 45 min sonikace.

Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory pro zpracování kakaového odpadu

Vysoce výkonné ultrazvukové extrakční systémy od Hielscher Ultrasonics se po celém světě používají ve výzkumu a vývoji i v malé, střední a plně komerční výrobě. Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory intenzifikují proces extrakce a zvyšují výtěžek i celkovou efektivitu výroby vysoce kvalitních extraktů. Hielscher Ultrasonics nabízí extrakční zařízení pro jakýkoli objem / procesní kapacitu. Díky více než 25letým zkušenostem s extrakcí z rostlinného materiálu je Hielscher Ultrasonics vaším spolehlivým partnerem pro vysoce výkonnou ultrazvukovou extrakci!

Vysoce výkonné, špičkové ultrazvukové přístroje pro extrakci kakaa

Chytré funkce ultrazvukových přístrojů Hielscher jsou navrženy tak, aby zaručovaly spolehlivý provoz, reprodukovatelné výsledky a uživatelskou přívětivost. Provozní nastavení jsou snadno přístupná a nastavitelná prostřednictvím intuitivního menu, k němuž lze přistupovat přes digitální barevný dotykový displej a vzdálené ovládání přes prohlížeč. Všechny procesní podmínky, jako je čistá energie, celková energie, amplituda, čas, tlak a teplota, se proto automaticky zaznamenávají na vestavěnou SD kartu. To vám umožňuje revidovat a porovnávat předchozí sonikační běhy a optimalizovat proces extrakce slupek kakaových bobů na nejvyšší účinnost.
Systémy Hielscher Ultrasonics se po celém světě používají k výrobě vysoce kvalitních rostlinných extraktů. Průmyslové ultrazvukové přístroje Hielscher mohou snadno pracovat s vysokými amplitudami v nepřetržitém provozu (24/7/365). Amplitudy až 200µm lze se standardními sonotrodami (ultrazvukovými sondami / sonotrodami) snadno generovat nepřetržitě. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici zakázkové ultrazvukové sonotrody. Díky své robustnosti a nízké údržbě se naše ultrazvukové extrakční systémy běžně instalují pro náročné aplikace a do náročných prostředí.

 
Kontaktujte nás nyní a dozvíte se více o ultrazvukové extrakci polyfenolů, antioxidantů, cukrů a kakaového másla z vedlejších produktů kakaa. Rádi vám zašleme informace o našich ultrazvukových extrakčních systémech a cenách! Naši zkušení pracovníci s vámi rádi proberou vaši aplikaci a požadavky na zpracování!

Níže uvedená tabulka vám poskytne představu o přibližné zpracovatelské kapacitě našich ultrazvukových přístrojů: