Extractos de cáscara de cacao con ultrasonidos de potencia

Los residuos del cacao, como la pulpa del fruto y la cáscara del grano, pueden valorizarse fácilmente extrayendo la manteca de cacao, el azúcar del fruto y los compuestos bioactivos. La extracción por ultrasonidos ha demostrado ser una técnica muy eficaz para aislar componentes valiosos de los residuos de cacao. Los extractores ultrasónicos liberan altos rendimientos de compuestos de calidad alimentaria a partir de la cáscara de cacao, las cáscaras y la pulpa de la fruta en un tratamiento rápido, seguro y sencillo.

Subproductos del cacao
The cocoa fruit pod, shell, fruit pulp and husks are considered as by-products of cocoa production. Ultrasonic extraction allows to valorize the cocoa waste by extracting valuable compoundsEl cacao (Theobroma cacao L.) es un valioso cultivo cuyos granos se utilizan principalmente para la producción de chocolate. Tras la recolección de las vainas de cacao, antes o después de tostar los granos, éstos se desprenden de las cáscaras (también conocidas como cascos o cáscaras) y de la pulpa del fruto. La cáscara y la pulpa del fruto del cacao se consideran un subproducto de la industria del cacao. Dependiendo de la especie del fruto del cacao, las habas constituyen aproximadamente el 25% del peso del fruto del cacao. La pulpa representa otro 25% en peso y el resto es la cáscara, que en la mayoría de los casos se desecha como residuo. Sin embargo, los subproductos del cacao, como la cáscara y la pulpa, son ricos en fibras, antioxidantes, polifenoles, compuestos aromáticos, azúcares y lípidos, que pueden utilizarse como aditivos en alimentos y bebidas.

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Ultrasonic extraction for the production of antioxidants, polyphenols and flavonoids from cocoa shells.

sistema de extracción por ultrasonidos UIP2000hdT para el procesamiento de subproductos del cacao. La extracción por ultrasonidos libera antioxidantes, polifenoles y flavonoides de la cáscara del cacao.

Extracción por ultrasonidos de fito-nutrientes de la cáscara del cacao

Extracción ultrasónica de la cáscara de cacao: La extracción por ultrasonidos convierte los biorresiduos del cacao (por ejemplo, la cáscara de cacao, la cáscara de la vaina) en valiosos productos alimentarios como manteca de cacao, compuestos aromáticos, fito-nutrientes, azúcares de la fruta y fibras dietéticas. Para que el proceso de extracción por ultrasonidos sea eficaz, sólo se requiere un pretratamiento crudo de la biomasa de la cáscara de cacao, es decir, la molienda de la cáscara de cacao.

Ultrasonidos de potencia para la extracción

Ultrasonic extraction releases valulable compounds such as phyto-chemicals (antioxidants) and cocoa butter from cocoa by-products.El mecanismo de intensificación de la extracción de los ultrasonidos de potencia se atribuye principalmente al fenómeno de la cavitación acústica. La cavitación ultrasónica provoca colisiones entre las partículas de la cáscara del cacao, lo que da lugar a un fraccionamiento interparticular y a la reducción del tamaño de las partículas. Cuando las burbujas de cavitación colapsan en la superficie de los sólidos de cacao, la erosión y la sonoporación agrandan aún más la superficie de las partículas. La transferencia de masa así intensificada 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 botánica y mejoran la permeabilidad de las membranas celulares, respectivamente. Estos mecanismos de los ultrasonidos de potencia son responsables de la importante intensificación del proceso que se consigue cuando se aplica la ultrasonicación para la extracción botánica.

Ventajas de los extractores ultrasónicos para el procesamiento de residuos de cacao

  • altos rendimientos
  • proceso rápido
  • bajos costes de explotación
  • resultados reproducibles
  • escalabilidad lineal
  • Operación simple
  • robustez

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La extracción de la cáscara del cacao asistida por ultrasonidos, probada por la investigación

Grillo et al. (2018) investigaron la extracción de manteca de cacao, polifenoles (por ejemplo, catequina, epicatequina, dímeros, trímeros y tetrámeros de procianidina), antioxidantes y metilxantina (por ejemplo, cafeína, teobromina) de las cáscaras de los granos de cacao utilizando la extracción por ultrasonidos. Como muestra la tabla siguiente, la ultrasonicación aumentó siempre los rendimientos de los extractos lipofílicos e hidrofílicos, dando lugar a 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, de forma sencilla y fácil. Los mejores resultados bajo sonicación se alcanzaron utilizando la mezcla ternaria, que da una recuperación de la fracción hidrofílica total ligeramente inferior y proporciona una reducción de 16 veces en el tiempo de extracción.

Ultrasonic extraction is used to extract valuable compounds from raw cocoa shells.

Rendimientos de la extracción asistida por ultrasonidos (EAU) y del proceso convencional a partir de la cáscara de cacao crudo, expresados en porcentaje p/p. La extracción por ultrasonidos da rendimientos significativamente mayores.
Estudio y derechos de autor de Grillo et al. 2019.

Yusof et al. (2019) también pudieron comprobar la eficacia de la extracción ultrasónica de flavonoides de la cáscara de cacao. Encontraron que los siguientes parámetros de extracción de concentración de etanol, temperatura y tiempo de ultrasonido son los más eficientes, es decir, bajo las siguientes condiciones 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 logró con una concentración de etanol del 80%, una temperatura de proceso de 55ºC y una sonicación de 45 minutos.

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

Los sistemas de extracción por ultrasonidos de alto rendimiento de Hielscher Ultrasonics se utilizan en todo el mundo en R&D, niveles de producción pequeños, medianos y totalmente comerciales. Los extractores ultrasónicos de alto rendimiento intensifican el proceso de extracción y aumentan el rendimiento y la eficiencia general de la producción de extractos de alta calidad. Hielscher Ultrasonics ofrece equipos de extracción para cualquier volumen / capacidad de proceso. Con más de 25 años de experiencia en la extracción botánica, Hielscher Ultrasonics es su socio de confianza para la extracción por ultrasonidos de alto rendimiento.

Ultrasonidos de alto rendimiento y de última generación

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Las funciones inteligentes de los ultrasonidos de Hielscher están diseñadas para garantizar un funcionamiento fiable, resultados reproducibles y facilidad de uso. Los ajustes de funcionamiento son fácilmente accesibles y se marcan a través de un menú intuitivo, al que se puede acceder mediante una pantalla táctil digital en color y un mando a distancia con 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 le permite revisar y comparar las ejecuciones de sonicación anteriores y optimizar el proceso de extracción de la cáscara del cacao para obtener la máxima eficiencia.
Los sistemas de ultrasonidos de Hielscher se utilizan en todo el mundo para la fabricación de extractos botánicos de alta calidad. Los ultrasonidos industriales de Hielscher pueden funcionar fácilmente con altas amplitudes en funcionamiento continuo (24/7/365). Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente generadas de forma continua con sonotrodos estándar (sondas ultrasónicas / cuernos). Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados. Debido a su robustez y a su bajo mantenimiento, nuestros sistemas de extracción por ultrasonidos se instalan habitualmente en aplicaciones pesadas y en entornos exigentes.

Póngase en contacto con nosotros para saber más sobre la extracción por ultrasonidos de polifenoles, antioxidantes, azúcares y manteca de cacao de los subproductos del cacao. Estaremos encantados de enviarle información sobre nuestros sistemas de extracción por ultrasonidos y sus precios. Nuestro experimentado personal estará encantado de hablar con usted sobre su aplicación y sus requisitos de procesamiento.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.



Literatura / Referencias


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.