Αποκαφεϊνοποίηση χωρίς διαλύτες με υπερήχους ισχύος

• Η συμβατική διαδικασία αποκαφεϊνοποίησης του καφέ και του τσαγιού απαιτεί τη χρήση τοξικών διαλυτών.
• Η αποκαφεϊνοποίηση με υπερήχους είναι μια αποτελεσματική μέθοδος εντατικοποίησης που επιτρέπει την απομάκρυνση της καφεΐνης μέσω μιας διαδικασίας εκχύλισης με βάση το νερό, χωρίς τη χρήση δραστικών διαλυτών.
• Η αποκαφεϊνοποίηση με υπερήχους είναι μια οικονομική, αποτελεσματική και πράσινη μέθοδος για την παραγωγή αποκαφεϊνοποιημένων προϊόντων καφέ, τσαγιού και κακάο υψηλής ποιότητας.

Αποκαφεϊνοποίηση με κατεργασία με υπερήχους

Η καφεΐνη είναι υδατοδιαλυτή ουσία, επομένως το νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απομάκρυνσή της από τον καφέ, το τσάι και το κακάο. Οι συμβατικές διαδικασίες αποκαφεϊνοποίησης χρησιμοποιούν μια χημική ουσία ως παράγοντα αποκαφεϊνοποίησης (όπως χλωριούχο μεθυλένιο, CO2 ή οξικό αιθυλεστέρα) για την επιτάχυνση της διαδικασίας. Με τη χρήση εκχύλισης με υπερήχους με βάση το νερό, σε συνδυασμό με ενεργό άνθρακα ως παράγοντα αποκαφεϊνοποίησης, παρασκευάζεται ένα αποκαφεϊνοποιημένο προϊόν καφέ, τσαγιού ή κακάο μέσω μιας βιολογικής και περιβαλλοντικά αβλαβούς διαδικασίας.

Ενίσχυση με υπερήχους της διαδικασίας Swiss Water Decaffeination

Η υποβοηθούμενη με υπερήχους αποκαφεϊνοποίηση αποτελεί εντατικοποίηση της λεγόμενης διαδικασίας Swiss water decaffeination .
Η διαδικασία αποκαφεϊνοποίησης Swiss Water βασίζεται στη διάλυση και την όσμωση για την απομάκρυνση της καφεΐνης από κόκκους καφέ, φύλλα τσαγιού και κόκκους κακάο.
Η ενσωμάτωση συσκευών υπερήχων τύπου καθετήρα στη διαδικασία αποκαφεϊνοποίησης Swiss Water περιλαμβάνει την εφαρμογή κατεργασίας με υπερήχους κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων σταδίων της διαδικασίας, για την ενίσχυση της εκχύλισης της καφεΐνης. Η διαδικασία αποκαφεϊνοποίησης Swiss Water περιλαμβάνει τέσσερα κύρια στάδια. Παρότι η εφαρμογή υπερήχων για αποτελεσματικότερη αποκαφεϊνοποίηση μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τη συγκεκριμένη διάταξη και τον εξοπλισμό, ακολουθεί μια γενική περιγραφή του τρόπου με τον οποίο ενσωματώνονται κυρίως οι συσκευές υπερήχων τύπου καθετήρα για τη βελτίωση της διαδικασίας:

1. Στάδιο εμβάπτισης: Το αρχικό στάδιο της διαδικασίας αποκαφεϊνοποίησης Swiss Water περιλαμβάνει την εμβάπτιση πράσινων κόκκων καφέ σε ζεστό νερό για τη δημιουργία ενός υδατικού διαλύματος εμπλουτισμένου με γευστικές ουσίες. Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου εμβάπτισης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια συσκευή υπερήχων τύπου καθετήρα για την εφαρμογή κατεργασίας με υπερήχους, ώστε να διευκολυνθεί η εκχύλιση της καφεΐνης από τους κόκκους. Η κατεργασία με υπερήχους είναι ευρέως γνωστή για την ικανότητά της να εντατικοποιεί τις διαδικασίες εκχύλισης βιοδραστικών ενώσεων, όπως η καφεΐνη, από φυτικά υλικά. Οι μηχανικές δυνάμεις της υπερηχητικής / ακουστικής σπηλαίωσης διατρυπούν και διαρρηγνύουν τα κύτταρα και προάγουν τη μεταφορά μάζας. Έτσι, η καφεΐνη απομακρύνεται από τους κόκκους και απελευθερώνεται αποτελεσματικά στο νερό. Χάρη σε αυτές τις επιδράσεις, η κατεργασία με υπερήχους επιταχύνει σημαντικά τη διαδικασία αποκαφεϊνοποίησης. Η καφεΐνη που εκχυλίζεται με υπερήχους αποτελεί πολύτιμο πρόσθετο για τρόφιμα και ποτά, π.χ. ενεργειακά ποτά.
2. Στάδιο απομάκρυνσης της καφεΐνης: Μετά την αρχική εμβάπτιση, το νερό που είναι εμπλουτισμένο με γευστικές ουσίες και περιέχει καφεΐνη διαχωρίζεται από τους κόκκους καφέ. Αυτό το νερό συνήθως διέρχεται από φίλτρα ενεργού άνθρακα για την απομάκρυνση της καφεΐνης. Το μέγεθος των πόρων αυτού του φίλτρου έχει επιλεγεί ώστε να συγκρατεί μόνο τα μεγαλύτερα μόρια καφεΐνης, επιτρέποντας παράλληλα τη διέλευση των μικρότερων μορίων ελαίου και γευστικών ουσιών. Αυτό σημαίνει ότι το φίλτρο άνθρακα συγκρατεί την καφεΐνη, ενώ το φιλτραρισμένο νερό περιέχει όλες τις μικρότερες βιοδραστικές ουσίες, οι οποίες είναι γνωστό ότι προσδίδουν στον καφέ, το τσάι και το κακάο το χαρακτηριστικό τους άρωμα και τη διατροφική τους αξία.
3. Στάδιο επαναπορρόφησης: Οι αποκαφεϊνοποιημένοι κόκκοι, από τους οποίους έχουν αφαιρεθεί η καφεΐνη και τα μόρια γευστικών ουσιών, απορρίπτονται. Το νερό χωρίς καφεΐνη, εμπλουτισμένο με γευστικές ουσίες και πολυφαινόλες (γνωστό και ως «εκχύλισμα πράσινου καφέ»), είναι ιδιαίτερα πολύτιμο και χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση της καφεΐνης από μια νέα παρτίδα κόκκων καφέ που εξακολουθούν να περιέχουν καφεΐνη.
   Επειδή αυτό το νερό είναι κορεσμένο με μόρια γευστικών ουσιών και άλλες βιοδραστικές ουσίες, οι ενώσεις αυτές δεν μπορούν να διαλυθούν στη νέα παρτίδα κόκκων καφέ. Έτσι, μόνο τα μόρια καφεΐνης απελευθερώνονται από τους κόκκους καφέ στο νερό και πραγματοποιείται αποκαφεϊνοποίηση χωρίς να απομακρύνονται το άρωμα και άλλες πολύτιμες φυτοχημικές ουσίες. Μόλις το νερό που είναι εμπλουτισμένο με γευστικές ουσίες απαλλαγεί από την καφεΐνη, επαναχρησιμοποιείται για την εκχύλιση καφεΐνης από μια νέα παρτίδα πράσινων κόκκων καφέ. Αυτό το στάδιο επαναπορρόφησης μπορεί επίσης να ωφεληθεί από τη χρήση κατεργασίας με υπερήχους τύπου καθετήρα. Οι πράσινοι κόκκοι εμβαπτίζονται στο νερό που είναι εμπλουτισμένο με γευστικές ουσίες και εφαρμόζεται κατεργασία με υπερήχους για να διευκολυνθεί η εκχύλιση της καφεΐνης. Η κατεργασία με υπερήχους συμβάλλει στην ενίσχυση της διείσδυσης του νερού στους κόκκους, βελτιώνοντας την απόδοση της εκχύλισης και μειώνοντας τον χρόνο εκχύλισης.
4. Επαναλαμβανόμενη επαναπορρόφηση και ξήρανση: Τα στάδια επαναπορρόφησης και κατεργασίας με υπερήχους μπορούν να επαναληφθούν πολλές φορές μέχρι να επιτευχθεί το επιθυμητό επίπεδο αποκαφεϊνοποίησης. Μετά την τελική επαναπορρόφηση, οι αποκαφεϊνοποιημένοι κόκκοι καφέ συνήθως ξηραίνονται και το νερό που είναι εμπλουτισμένο με γευστικές ουσίες είναι έτοιμο για επαναχρησιμοποίηση στην επόμενη παρτίδα.

Μελέτη περίπτωσης αποκαφεϊνοποίησης κόκκων καφέ με υπερήχους

Η μελέτη των Huamaní-Meléndez και Darros-Barbosa (2018) είχε ως στόχο να διερευνήσει την επίδραση της έντασης των υπερήχων, του παλμού και της θερμοκρασίας στην εκχύλιση καφεΐνης από κόκκους καφέ Arabica με τη χρήση υδατικού μέσου. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον καθετήρα υπερήχων υψηλής έντασης UP400S της Hielscher (400 watts· βλ. εικόνα αριστερά) και πραγματοποίησαν πειράματα σε διαφορετικές εντάσεις, διάρκειες παλμών και θερμοκρασίες. Διαπίστωσαν ότι η αύξηση της έντασης των υπερήχων και της διάρκειας των παλμών οδηγούσε σε υψηλότερο ρυθμό εκχύλισης της καφεΐνης, αλλά μόνο μέχρι ένα ορισμένο σημείο, πέρα από το οποίο οι περαιτέρω αυξήσεις δεν βελτίωναν σημαντικά την εκχύλιση. Οι βέλτιστες συνθήκες για την εκχύλιση καφεΐνης διαπιστώθηκε ότι ήταν ένταση υπερήχων 75 W/cm2, διάρκεια παλμού 5 sec και θερμοκρασία 25°C. Η μελέτη παρέχει ένα συγκεκριμένο πρωτόκολλο για τη χρήση υπερήχων στην εκχύλιση καφεΐνης από κόκκους καφέ και υποδεικνύει ότι αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να αποτελέσει μια αποτελεσματική και φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση έναντι των παραδοσιακών διαδικασιών αποκαφεϊνοποίησης.

Συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για αποκαφεϊνοποίηση χωρίς διαλύτες

Η Hielscher Ultrasonics σάς παρέχει συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για ήπιες, αλλά ιδιαίτερα αποτελεσματικές διαδικασίες εκχύλισης και αποκαφεϊνοποίησης. Με ισχύ υπερήχων από 50 έως 16.000 watts ανά συσκευή υπερήχων, η σειρά συσκευών υπερήχων της Hielscher περιλαμβάνει την ιδανική συσκευή για τη διαδικασία παρασκευής και αποκαφεϊνοποίησης του καφέ σας!
Ως κατασκευαστής και σύμβουλος με πολυετή εμπειρία στις συσκευές υπερήχων υψηλής ισχύος και στην εφαρμογή τους, η Hielscher είναι ο συνεργάτης σας για διαδικασίες εκχύλισης υποβοηθούμενες με υπερήχους. Οι επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher είναι εγκατεστημένοι σε όλο τον κόσμο για εφαρμογές στις βιομηχανίες τροφίμων και ποτών, φαρμάκων και χημικών.
Δεν προμηθεύουμε μόνο εκχυλιστές υπερήχων υψηλής ισχύος, αλλά υποστηρίζουμε τους πελάτες μας και με την εκτενή τεχνογνωσία μας. Η εξυπηρέτηση των πελατών μας εκτείνεται από τη συμβουλευτική και τις μελέτες σκοπιμότητας έως τη βελτιστοποίηση των διεργασιών, τον πιλοτικό εξοπλισμό και την εγκατάσταση συστημάτων υπερήχων σε βιομηχανική κλίμακα.
Προσφέροντας ένα ευρύ φάσμα επεξεργαστών υπερήχων και παρελκομένων (όπως ηχοτρόδια, κυψελίδες ροής και αντιδραστήρες), μπορούμε να σας προτείνουμε το καταλληλότερο σύστημα που ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της δυναμικότητας και των συνθηκών της διεργασίας σας. Η εγκατάσταση και η εκ των υστέρων ενσωμάτωση σε υφιστάμενες γραμμές διεργασίας μπορούν να γίνουν εύκολα, καθώς οι εκχυλιστές υπερήχων μας μπορούν να ενσωματωθούν χωρίς μεγάλες τροποποιήσεις.
Το άρτια εκπαιδευμένο προσωπικό μας, που αποτελείται από συμβούλους διεργασιών, χημικούς και μηχανικούς, καθοδηγεί τους πελάτες μας προς την επιτυχή εγκατάσταση και λειτουργία. Ο εξοπλισμός της Hielscher διαθέτει εξαιρετική ανθεκτικότητα και απαιτεί μόνο ελάχιστη συντήρηση. Για την εκπαίδευση στη λειτουργία, την αρχική θέση σε λειτουργία και τις υπηρεσίες συντήρησης, διαθέτουμε μια άρτια εκπαιδευμένη ομάδα που υποστηρίζει τους πελάτες μας.