Εκχυλίσματα από κελύφη κακάο με υπερήχους ισχύος
Τα απόβλητα κακάο, όπως ο πολτός των καρπών και τα κελύφη κακάο, μπορούν να αξιοποιηθούν εύκολα με την εκχύλιση βουτύρου κακάο, σακχάρων των καρπών και βιοδραστικών ενώσεων. Η εκχύλιση με υπερήχους έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα αποδοτική τεχνική για την απομόνωση πολύτιμων συστατικών από απόβλητα κακάο. Οι εκχυλιστές υπερήχων απελευθερώνουν ενώσεις κατάλληλες για τρόφιμα σε υψηλές αποδόσεις από φλοιούς, κελύφη και πολτό καρπών κακάο, με μια ταχεία, ασφαλή και απλή επεξεργασία.
Υποπροϊόντα κακάο
Το κακάο (Theobroma cacao L.) είναι μια πολύτιμη καλλιέργεια, οι κόκκοι της οποίας χρησιμοποιούνται κυρίως για την παραγωγή σοκολάτας. Μετά τη συγκομιδή των καρπών κακάο, είτε πριν είτε μετά το καβούρδισμα των κόκκων κακάο, οι κόκκοι διαχωρίζονται από τα κελύφη (γνωστά και ως περιβλήματα ή φλοιοί) και τον πολτό των καρπών. Τα κελύφη των κόκκων κακάο και ο πολτός των καρπών κακάο θεωρούνται υποπροϊόντα της βιομηχανίας κακάο. Ανάλογα με το είδος του καρπού κακάο, οι κόκκοι αποτελούν περίπου το 25% κατά βάρος του καρπού. Ο πολτός αντιστοιχεί σε ακόμη 25% κατά βάρος και το υπόλοιπο είναι κέλυφος / φλοιός, που ως επί το πλείστον απορρίπτεται ως απόβλητο. Ωστόσο, τα υποπροϊόντα κακάο, όπως τα κελύφη και ο πολτός, είναι πλούσια σε ίνες, αντιοξειδωτικά, πολυφαινόλες, αρωματικές ενώσεις, σάκχαρα και λιπίδια, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρόσθετα σε τρόφιμα και ποτά.
Σύστημα εκχύλισης με υπερήχους UIP2000hdT για την επεξεργασία υποπροϊόντων κακάο. Η εκχύλιση με υπερήχους απελευθερώνει αντιοξειδωτικά, πολυφαινόλες και φλαβονοειδή από τα κελύφη κακάο.
Εκχύλιση φυτοθρεπτικών συστατικών από κελύφη κακάο με υπερήχους
Εκχύλιση κελυφών κακάο με υπερήχους: Η εκχύλιση με υπερήχους μετατρέπει τα βιολογικά απόβλητα κακάο (π.χ. φλοιούς κακάο, φλοιούς καρπών) σε πολύτιμα προϊόντα διατροφής, όπως βούτυρο κακάο, αρωματικές ενώσεις, φυτοθρεπτικά συστατικά, σάκχαρα καρπών και διαιτητικές ίνες. Για μια αποδοτική διαδικασία εκχύλισης με υπερήχους, απαιτείται μόνο αδρή προεπεξεργασία της βιομάζας των κελυφών κακάο, δηλαδή άλεση των κελυφών κακάο.
Υπέρηχοι ισχύος για εκχύλιση
Ο μηχανισμός ενίσχυσης της εκχύλισης με υπερήχους ισχύος αποδίδεται κυρίως στο φαινόμενο της ακουστικής σπηλαίωσης. Η σπηλαίωση που προκαλείται από υπερήχους προκαλεί συγκρούσεις μεταξύ σωματιδίων κελύφους / φλοιού κακάο, με αποτέλεσμα τον κατακερματισμό λόγω των συγκρούσεων μεταξύ των σωματιδίων και τη μείωση του μεγέθους τους. Όταν οι φυσαλίδες σπηλαίωσης καταρρέουν στην επιφάνεια των στερεών του κακάο, η διάβρωση και ο σχηματισμός πόρων μέσω υπερήχων αυξάνουν περαιτέρω την επιφάνεια των σωματιδίων. Η επακόλουθη ενίσχυση της μεταφοράς μάζας διευκολύνει την απελευθέρωση μορίων όπως πρωτεΐνες, λιπίδια και φυτοχημικές ενώσεις. Οι δυνάμεις διάτμησης που παράγονται από τους υπερήχους βελτιώνουν τη διείσδυση του διαλύτη στην κυτταρική μήτρα της φυτικής ύλης και τη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών, αντίστοιχα. Αυτοί οι μηχανισμοί των υπερήχων ισχύος ευθύνονται για τη σημαντική εντατικοποίηση της διαδικασίας που επιτυγχάνεται όταν η κατεργασία με υπερήχους εφαρμόζεται στην εκχύλιση φυτικών υλών.
- υψηλές αποδόσεις
- ταχεία διαδικασία
- χαμηλό λειτουργικό κόστος
- αναπαραγώγιμα αποτελέσματα
- γραμμική δυνατότητα κλιμάκωσης
- απλός χειρισμός
- στιβαρότητα
Ερευνητικά τεκμηριωμένη εκχύλιση κελυφών κακάο με υποβοήθηση υπερήχων
Οι Grillo et al. (2018) διερεύνησαν την εκχύλιση βουτύρου κακάο, πολυφαινολών (π.χ. κατεχίνης, επικατεχίνης, διμερών, τριμερών και τετραμερών προκυανιδίνης), αντιοξειδωτικών και μεθυλοξανθίνης (π.χ. καφεΐνης, θεοβρωμίνης) από κελύφη κόκκων κακάο με εκχύλιση με υπερήχους. Όπως δείχνει ο παρακάτω πίνακας, η κατεργασία με υπερήχους αύξανε πάντοτε τις αποδόσεις τόσο των λιπόφιλων όσο και των υδρόφιλων εκχυλισμάτων, δίνοντας, με απλό και εύκολο τρόπο, εκχυλίσματα πλούσια σε αντιοξειδωτικές φλαβανόλες (κατεχίνες και επικατεχίνες), θεοβρωμίνη (32,7 ± 0,12 mg/g κελυφών), καφεΐνη (1,76 ± 0,08 mg/g κελυφών) και βούτυρο κακάο. Τα καλύτερα αποτελέσματα κατά την κατεργασία με υπερήχους επιτεύχθηκαν με τη χρήση του τριμερούς μείγματος, το οποίο δίνει ελαφρώς χαμηλότερη συνολική ανάκτηση του υδρόφιλου κλάσματος και προσφέρει μείωση του χρόνου εκχύλισης κατά 16 φορές.
Αποδόσεις της εκχύλισης με υποβοήθηση υπερήχων (UAE) και της συμβατικής διαδικασίας από ακατέργαστα κελύφη κακάο, εκφρασμένες ως ποσοστό w/w. Η εκχύλιση με υπερήχους δίνει σημαντικά υψηλότερες αποδόσεις.
Μελέτη και πνευματικά δικαιώματα: Grillo et al. 2019.
Οι Yusof et al. (2019) μπόρεσαν επίσης να αποδείξουν την αποδοτικότητα της εκχύλισης φλαβονοειδών από κελύφη κακάο με υπερήχους. Διαπίστωσαν ότι οι ακόλουθες παράμετροι εκχύλισης ως προς τη συγκέντρωση αιθανόλης, τη θερμοκρασία και τον χρόνο κατεργασίας με υπερήχους ήταν οι πιο αποδοτικές, δηλαδή στις ακόλουθες συνθήκες επιτεύχθηκαν οι υψηλότερες αποδόσεις εκχυλίσματος: η μέγιστη τιμή της συνολικής περιεκτικότητας σε φλαβονοειδή (TFC· 7,47 mg RE/g ξηρού βάρους (DW)) επιτεύχθηκε με συγκέντρωση αιθανόλης 80%, θερμοκρασία διεργασίας 55ºC και κατεργασία με υπερήχους για 45 min.
Εκχυλιστές υπερήχων υψηλής απόδοσης για την επεξεργασία αποβλήτων κακάο
Τα συστήματα εκχύλισης με υπερήχους υψηλής απόδοσης της Hielscher Ultrasonics χρησιμοποιούνται παγκοσμίως στην έρευνα και ανάπτυξη, καθώς και στην παραγωγή μικρής, μεσαίας και πλήρως εμπορικής κλίμακας. Οι εκχυλιστές υπερήχων υψηλής απόδοσης εντατικοποιούν τη διαδικασία εκχύλισης και αυξάνουν την απόδοση και τη συνολική αποδοτικότητα της παραγωγής εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας. Η Hielscher Ultrasonics προσφέρει εξοπλισμό εκχύλισης για κάθε όγκο / δυναμικότητα επεξεργασίας. Με εμπειρία άνω των 25 ετών στην εκχύλιση φυτικών υλών, η Hielscher Ultrasonics είναι ο έμπιστος συνεργάτης σας για εκχύλιση με υπερήχους υψηλής απόδοσης!
Συσκευές υπερήχων υψηλής απόδοσης και τεχνολογίας αιχμής για εκχύλιση κακάο
Οι έξυπνες λειτουργίες των συσκευών υπερήχων Hielscher έχουν σχεδιαστεί για να εγγυώνται αξιόπιστη λειτουργία, αναπαραγώγιμα αποτελέσματα και ευχρηστία. Η πρόσβαση στις ρυθμίσεις λειτουργίας και η επιλογή τους γίνονται εύκολα μέσω ενός εύχρηστου μενού, προσβάσιμου από ψηφιακή έγχρωμη οθόνη αφής και μέσω απομακρυσμένου ελέγχου από πρόγραμμα περιήγησης. Ως εκ τούτου, όλες οι συνθήκες επεξεργασίας, όπως η καθαρή ενέργεια, η συνολική ενέργεια, το πλάτος ταλάντωσης, ο χρόνος, η πίεση και η θερμοκρασία, καταγράφονται αυτόματα σε ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτό σας επιτρέπει να επανεξετάζετε και να συγκρίνετε προηγούμενους κύκλους κατεργασίας με υπερήχους και να βελτιστοποιείτε τη διαδικασία εκχύλισης των κελυφών κόκκων κακάο ώστε να επιτυγχάνεται η υψηλότερη αποδοτικότητα.
Τα συστήματα της Hielscher Ultrasonics χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για την παραγωγή φυτικών εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας. Οι βιομηχανικές συσκευές υπερήχων Hielscher μπορούν εύκολα να λειτουργούν με υψηλά πλάτη ταλάντωσης σε συνεχή λειτουργία (24/7/365). Πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm μπορούν εύκολα να παράγονται συνεχώς με τυπικά ηχοτρόδια (ακροδέκτες / κέρατα υπερήχων). Για ακόμη υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης, διατίθενται ηχοτρόδια υπερήχων προσαρμοσμένα στις ανάγκες σας. Χάρη στη στιβαρότητά τους και στις χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης, τα συστήματα εκχύλισης με υπερήχους της εταιρείας μας εγκαθίστανται συχνά σε εφαρμογές βαρέος τύπου και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την εκχύλιση πολυφαινολών, αντιοξειδωτικών, σακχάρων και βουτύρου κακάο από υποπροϊόντα κακάο με υπερήχους. Θα χαρούμε να σας στείλουμε πληροφορίες για τα συστήματα εκχύλισης με υπερήχους και τις τιμές μας! Το έμπειρο προσωπικό μας θα χαρεί να συζητήσει μαζί σας την εφαρμογή σας και τις απαιτήσεις επεξεργασίας σας!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης για εφαρμογές ανάμειξης, διασποράς, γαλακτωματοποίησης και εκχύλισης σε εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Παραπομπές
- 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.
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης από εργαστηριακή έως βιομηχανική κλίμακα.