Extractos de cáscaras de cacao mediante ultrasonidos de potencia

Los residuos del cacao, como la pulpa del fruto y las cáscaras, pueden valorizarse fácilmente mediante la extracción de manteca de cacao, azúcares del fruto y compuestos bioactivos. La extracción ultrasónica ha demostrado ser una técnica muy eficiente para aislar componentes valiosos de los residuos del cacao. Los extractores ultrasónicos permiten obtener altos rendimientos de compuestos de calidad alimentaria a partir de las cubiertas, las cáscaras y la pulpa del fruto del cacao mediante un tratamiento rápido, seguro y sencillo.

Subproductos del cacao
El cacao (Theobroma cacao L.) es un cultivo valioso cuyos granos se utilizan principalmente para producir chocolate. Tras cosechar las mazorcas de cacao, ya sea antes o después de tostar los granos, estos se separan de las cáscaras (también denominadas cubiertas o cascarillas) y de la pulpa del fruto. Las cáscaras de los granos de cacao y la pulpa del fruto se consideran subproductos de la industria del cacao. Según la especie del fruto del cacao, los granos representan aproximadamente el 25% wt. del fruto. La pulpa aporta otro 25% wt. y el resto corresponde a la cáscara / cubierta, que se desecha mayoritariamente como residuo. Sin embargo, los subproductos del cacao, como las cáscaras y la pulpa, son ricos en fibras, antioxidantes, polifenoles, compuestos aromáticos, azúcares y lípidos, que pueden utilizarse como aditivos en alimentos y bebidas.

Extracción ultrasónica de fitonutrientes de las cáscaras de cacao

Extracción ultrasónica de cáscaras de cacao: la extracción ultrasónica transforma los residuos biológicos del cacao (p. ej., las cubiertas del cacao y las cáscaras de las mazorcas) en productos alimentarios valiosos, como manteca de cacao, compuestos aromáticos, fitonutrientes, azúcares del fruto y fibras alimentarias. Para lograr un proceso de extracción ultrasónica eficiente, basta con un pretratamiento básico de la biomasa de cáscaras de cacao, es decir, su molienda.

Ultrasonidos de potencia para la extracción

El mecanismo por el que los ultrasonidos de potencia intensifican la extracción se atribuye principalmente al fenómeno de la cavitación acústica. La cavitación ultrasónica provoca colisiones entre las partículas de cáscara / cubierta de cacao, lo que produce fragmentación por interacción entre partículas y una reducción de su tamaño. Cuando las burbujas de cavitación colapsan sobre la superficie de los sólidos del cacao, la erosión y la sonoporación aumentan aún más la superficie de las partículas. La transferencia de masa intensificada de este modo facilita la liberación de moléculas como proteínas, lípidos y fitoquímicos. Las fuerzas de cizallamiento generadas por los ultrasonidos mejoran la penetración del disolvente en la matriz celular de la materia vegetal y aumentan la permeabilidad de las membranas celulares, respectivamente. Estos mecanismos de los ultrasonidos de potencia son responsables de la considerable intensificación del proceso que se logra al aplicar la sonicación a la extracción de materiales vegetales.

Extracción de cáscaras de cacao asistida por ultrasonidos avalada por la investigación

Grillo et al. (2018) investigaron la extracción de manteca de cacao, polifenoles (p. ej., catequina, epicatequina y dímeros, trímeros y tetrámeros de procianidina), antioxidantes y metilxantinas (p. ej., cafeína y teobromina) de las cáscaras de los granos de cacao mediante extracción ultrasónica. Como muestra la tabla siguiente, la sonicación aumentó en todos los casos los rendimientos de los extractos tanto lipófilos como hidrófilos, obteniéndose de forma sencilla extractos ricos en flavanoles antioxidantes (catequinas y epicatequinas), teobromina (32,7 ± 0,12 mg/g de cáscaras), cafeína (1,76 ± 0,08 mg/g de cáscaras) y manteca de cacao. Los mejores resultados con sonicación se obtuvieron utilizando la mezcla ternaria, que proporciona una recuperación total de la fracción hidrófila ligeramente inferior y reduce el tiempo de extracción en un factor de 16.

Rendimientos de la extracción asistida por ultrasonidos (UAE) y del proceso convencional a partir de cáscaras de cacao sin procesar, expresados como porcentaje w/w. La extracción ultrasónica proporciona rendimientos significativamente superiores.
Estudio y derechos de autor de Grillo et al. 2019.

Yusof et al. (2019) también demostraron la eficiencia de la extracción ultrasónica de flavonoides de las cáscaras de cacao. Identificaron los parámetros más eficientes de concentración de etanol, temperatura y tiempo de sonicación, es decir, las condiciones en las que se obtuvieron los mayores rendimientos de extracción: el valor máximo del contenido total de flavonoides (TFC; 7,47 mg RE/g de peso seco (DW)) se alcanzó con una concentración de etanol del 80%, una temperatura de proceso de 55ºC y 45 min de sonicación.

Extractores ultrasónicos de alto rendimiento para el procesamiento de residuos del cacao

Los sistemas de extracción ultrasónica de alto rendimiento de Hielscher Ultrasonics se utilizan en todo el mundo en investigación y desarrollo y en la producción a pequeña y mediana escala, así como a escala plenamente comercial. Los extractores ultrasónicos de alto rendimiento intensifican el proceso de extracción y aumentan el rendimiento y la eficiencia global de la producción de extractos de alta calidad. Hielscher Ultrasonics ofrece equipos de extracción para cualquier volumen / capacidad de procesamiento. Con más de 25 años de experiencia en la extracción de materiales vegetales, ¡Hielscher Ultrasonics es su socio de confianza para la extracción ultrasónica de alto rendimiento!

Sonicadores de última generación y alto rendimiento para la extracción de cacao

Las funciones inteligentes de los sonicadores de Hielscher están diseñadas para garantizar un funcionamiento fiable, resultados reproducibles y facilidad de uso. Los ajustes de funcionamiento pueden consultarse y configurarse fácilmente mediante un menú intuitivo, accesible desde una pantalla táctil digital en color y mediante control remoto a través del navegador. Así, todas las condiciones de procesamiento, como la energía neta, la energía total, la amplitud, el tiempo, la presión y la temperatura, se registran automáticamente en una tarjeta SD integrada. Esto permite revisar y comparar ciclos de sonicación anteriores y optimizar el proceso de extracción de cáscaras de los granos de cacao para alcanzar la máxima eficiencia.
Los sistemas de Hielscher Ultrasonics se utilizan en todo el mundo para fabricar extractos vegetales de alta calidad. Los sonicadores industriales de Hielscher pueden trabajar fácilmente con amplitudes elevadas en funcionamiento continuo (24/7/365). Con sonotrodos estándar (sondas / bocinas ultrasónicas) se pueden generar fácilmente y de forma continua amplitudes de hasta 200 µm. Para amplitudes aún mayores, se ofrecen sonotrodos ultrasónicos personalizados. Gracias a su robustez y a sus reducidas necesidades de mantenimiento, nuestros sistemas de extracción ultrasónica se instalan habitualmente en aplicaciones de trabajo intensivo y en entornos exigentes.

 
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La tabla siguiente ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores: