Ekstrakter fra kakaoskaller med højintensiv ultralyd

Kakaoaffald såsom kakaofrugtkød og kakaoskaller kan nemt udnyttes til værdifulde produkter ved at ekstrahere kakaosmør, frugtsukker og bioaktive forbindelser. Ultralydsekstraktion har vist sig at være en yderst effektiv teknik til at isolere værdifulde komponenter fra kakaoaffald. Ultralydsekstraktorer frigiver store udbytter af forbindelser af fødevarekvalitet fra kakaoskaller og frugtkød gennem en hurtig, sikker og enkel behandling.

Biprodukter fra kakao
Kakao (Theobroma cacao L.) er en værdifuld afgrøde, hvis bønner hovedsageligt bruges til chokoladeproduktion. Efter høst af kakaofrugterne frigøres bønnerne fra skallerne (også kendt som hylstre eller skaller) og frugtkødet, enten før eller efter ristning af kakaobønnerne. Kakaobønneskaller og kakaofrugtkød betragtes som et biprodukt fra kakaoindustrien. Afhængigt af kakaofrugtens art udgør bønnerne ca. 25% af kakaofrugtens vægt. Frugtkødet udgør yderligere 25% af vægten, og resten er skal / hylster, som for det meste kasseres som affald. Biprodukter fra kakao såsom skaller og frugtkød er dog rige på fibre, antioxidanter, polyfenoler, aromastoffer, sukkerarter og lipider, som kan bruges som tilsætningsstoffer i fødevarer og drikkevarer.

Ultralydsekstraktion af fytonæringsstoffer fra kakaoskaller

Ultralydsekstraktion af kakaoskaller: Ultralydsekstraktion omdanner biologisk kakaoaffald (f.eks. kakaoskaller og kakaofrugtskaller) til værdifulde fødevareprodukter såsom kakaosmør, aromastoffer, fytonæringsstoffer, frugtsukkerarter og kostfibre. En effektiv ultralydsekstraktionsproces kræver kun en grov forbehandling af kakaoskalbiomassen, dvs. formaling af kakaoskallerne.

Højintensiv ultralyd til ekstraktion

Den mekanisme, hvormed højintensiv ultralyd intensiverer ekstraktionen, tilskrives hovedsageligt fænomenet akustisk kavitation. Ultralydskavitation forårsager sammenstød mellem partikler af kakaoskaller / hylstre, hvilket medfører fragmentering ved partiklernes indbyrdes sammenstød og en reduktion af partikelstørrelsen. Når kavitationsbobler kollapser på overfladen af de faste kakaopartikler, øger erosion og sonoporation partiklernes overflade yderligere. Den derved intensiverede masseoverførsel letter frigivelsen af molekyler såsom proteiner, lipider og fytokemikalier. Forskydningskræfter genereret af ultralyd forbedrer opløsningsmidlets indtrængning i plantematerialets cellematrix og forbedrer cellemembranernes permeabilitet. Disse mekanismer ved højintensiv ultralyd er ansvarlige for den betydelige procesintensivering, der opnås, når sonikering anvendes til ekstraktion fra plantemateriale.

Ultralydsassisteret ekstraktion af kakaoskaller dokumenteret gennem forskning

Grillo et al. (2018) undersøgte ekstraktion af kakaosmør, polyfenoler (f.eks. catechin, epicatechin samt procyanidindimerer, -trimerer og -tetramerer), antioxidanter og methylxanthin (f.eks. koffein og theobromin) fra kakaobønneskaller ved hjælp af ultralydsekstraktion. Som tabellen nedenfor viser, øgede sonikering altid udbytterne af både lipofile og hydrofile ekstrakter og gav på en enkel og nem måde ekstrakter rige på antioxidative flavanoler (catechiner og epicatechiner), theobromin (32,7 ± 0,12 mg/g skaller), koffein (1,76 ± 0,08 mg/g skaller) og kakaosmør. De bedste resultater ved sonikering blev opnået med den ternære blanding, som giver en lidt lavere samlet genvinding af den hydrofile fraktion og reducerer ekstraktionstiden med en faktor 16.

Udbytter fra ultralydsassisteret ekstraktion (UAE) og den konventionelle proces med rå kakaoskaller, udtrykt som vægtprocent (w/w). Ultralydsekstraktion giver væsentligt højere udbytter.
Undersøgelse og ophavsret ved Grillo et al. 2019.

Yusof et al. (2019) kunne også påvise effektiviteten af ultralydsekstraktion af flavonoider fra kakaoskaller. De fandt, at følgende ekstraktionsparametre for ethanolkoncentration, temperatur og sonikeringstid var mest effektive, dvs. at de højeste ekstraktudbytter blev opnået under følgende betingelser: Den maksimale værdi for det samlede flavonoidindhold (TFC; 7,47 mg RE/g tørvægt (DW)) blev opnået ved en ethanolkoncentration på 80%, en procestemperatur på 55ºC og 45 min sonikering.

Højtydende ultralydsekstraktorer til behandling af kakaoaffald

Højtydende ultralydsekstraktionssystemer fra Hielscher Ultrasonics bruges over hele verden til forskning og udvikling samt produktion i lille og mellemstor skala og i fuld kommerciel skala. Højtydende ultralydsekstraktorer intensiverer ekstraktionsprocessen og øger udbyttet og den samlede effektivitet i produktionen af ekstrakter af høj kvalitet. Hielscher Ultrasonics tilbyder ekstraktionsudstyr til enhver volumen / proceskapacitet. Med mere end 25 års erfaring inden for ekstraktion fra plantemateriale er Hielscher Ultrasonics din pålidelige partner til højtydende ultralydsekstraktion!

Højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi til kakaoekstraktion

De intelligente funktioner i Hielschers ultralydsapparater er designet til at garantere pålidelig drift, reproducerbare resultater og brugervenlighed. Driftsindstillingerne er nemme at tilgå og indstille via en intuitiv menu, som kan tilgås via et digitalt farvetouchdisplay og fjernbetjening via browser. Derfor registreres alle procesbetingelser såsom nettoenergi, samlet energi, amplitude, tid, tryk og temperatur automatisk på et indbygget SD-kort. Dette gør det muligt at gennemgå og sammenligne tidligere sonikeringsforløb og optimere ekstraktionsprocessen for kakaobønneskaller til den højeste effektivitet.
Systemer fra Hielscher Ultrasonics bruges over hele verden til fremstilling af planteekstrakter af høj kvalitet. Hielschers industrielle ultralydsapparater kan nemt arbejde med høje amplituder i kontinuerlig drift (24/7/365). Amplituder på op til 200µm kan nemt genereres kontinuerligt med standardsonotroder (ultralydssonder / -horn). Til endnu højere amplituder fås specialtilpassede ultralydssonotroder. På grund af deres robusthed og lave vedligeholdelsesbehov installeres vores ultralydsekstraktionssystemer ofte til krævende anvendelser og i krævende miljøer.

 
Kontakt os nu for at få mere at vide om ultralydsekstraktion af polyfenoler, antioxidanter, sukkerarter og kakaosmør fra biprodukter fra kakao. Vi sender dig gerne oplysninger om vores ultralydsekstraktionssystemer og priser! Vores erfarne medarbejdere drøfter gerne din anvendelse og dine proceskrav med dig!
 

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: