Descafeinado sin disolventes con ultrasonidos potentes

• El proceso convencional de descafeinado del café y el té requiere el uso de disolventes tóxicos.
• La descafeinización ultrasónica es un método de intensificación eficaz que permite eliminar la cafeína en un procedimiento de extracción con agua sin utilizar disolventes agresivos.
• La descafeinación por ultrasonidos es un método económico, eficaz y ecológico para producir productos de café, té y cacao descafeinados de alta calidad.

Descafeinado con ultrasonidos

La cafeína es una sustancia hidrosoluble, por lo que se puede utilizar agua para eliminar la cafeína del café, el té y el cacao. Los procesos de descafeinado convencionales utilizan un producto químico como agente descafeinante (como cloruro de metileno, CO2 o acetato de etilo) para acelerar el proceso. Mediante el uso de la extracción ultrasónica con agua en combinación con carbón activado como agente descafeinante, se prepara un producto de café, té o cacao descafeinado en un proceso orgánico y respetuoso con el medio ambiente.

Intensificado por ultrasonidos Swiss Water Decaffeination

La descafeinización asistida por ultrasonidos es un proceso de intensificación del llamado Swiss water decaffeination .
El proceso suizo de descafeinado con agua funciona a base de disolución y ósmosis para eliminar la cafeína de los granos de café, las hojas de té y las semillas de cacao.
La integración de ultrasonidos de tipo sonda en el proceso de descafeinado del agua suiza consiste en incorporar la sonicación durante etapas específicas del proceso para mejorar la extracción de cafeína. El proceso de descafeinado con agua suiza consta de cuatro etapas principales. Aunque la aplicación de ultrasonidos para una descafeinización más eficaz puede variar en función de la configuración y el equipo específicos, a continuación se presenta un esquema general de cómo se integran principalmente los ultrasonidos de tipo sonda para mejorar el proceso:

1. Fase de remojo: El paso inicial del proceso de descafeinado Swiss Water consiste en remojar los granos de café verde en agua caliente para crear una solución acuosa cargada de sabor. Durante esta etapa de remojo, se puede utilizar un ultrasonicador tipo sonda para aplicar la sonicación y facilitar la extracción de la cafeína de los granos. La ultrasonicación es bien conocida por su capacidad para intensificar los procesos de extracción de compuestos bioactivos, como la cafeína, a partir de materiales vegetales. Las fuerzas mecánicas de la cavitación ultrasónica / acústica perforan y alteran las células y favorecen la transferencia de masa. De este modo, la cafeína se extrae de los granos y se libera eficazmente en el agua. Debido a estos efectos, la sonicación acelera considerablemente el proceso de descafeinización. La cafeína extraída por ultrasonidos es un valioso aditivo para alimentos y bebidas, por ejemplo, bebidas energéticas.
2. Etapa de eliminación de la cafeína: Tras el remojo inicial, el agua cargada de sabor que contiene cafeína se separa de los granos de café. Esta agua suele pasar por filtros de carbón activado para eliminar la cafeína. La porosidad de este filtro está dimensionada para capturar únicamente las moléculas de cafeína más grandes, dejando pasar las moléculas de aceite y sabor más pequeñas. Esto significa que el filtro de carbón retiene la cafeína, mientras que el agua filtrada contiene todas las sustancias bioactivas más pequeñas, conocidas por dar al café, al té y al cacao su aroma característico y su valor nutritivo.
3. Etapa de reabsorción: Los granos descafeinados, desprovistos de cafeína y moléculas aromatizantes, se desechan. El agua enriquecida con sabor y polifenoles sin cafeína (también conocida como "extracto de café verde") es muy valiosa y se utiliza para eliminar la cafeína de un nuevo lote de granos de café que aún contienen cafeína.
   Dado que esta agua está saturada de moléculas de aroma y otras sustancias bioactivas, estos compuestos no pueden disolverse en el lote de granos de café frescos. De este modo, sólo se liberan moléculas de cafeína de los granos de café en el agua y se produce una descafeinización sin eliminar el aroma y otros fitoquímicos valiosos. Una vez que el agua cargada de sabor está libre de cafeína, se reutiliza para extraer cafeína de un nuevo lote de granos de café verde. Esta etapa de reabsorción puede beneficiarse, de nuevo, del uso de ultrasonidos tipo sonda. Los granos verdes se sumergen en el agua cargada de sabor y se aplica ultrasonido para facilitar la extracción de la cafeína. La sonicación ayuda a mejorar la penetración del agua en los granos, mejorando la eficacia de la extracción y reduciendo el tiempo de extracción.
4. Reabsorción y secado repetidos: Los pasos de reabsorción y sonicación pueden repetirse varias veces hasta alcanzar el nivel deseado de descafeinado. Tras la reabsorción final, los granos de café descafeinados suelen secarse, y el agua cargada de sabor está lista para su reutilización en el siguiente lote.

Estudio de caso sobre la descafeinización ultrasónica de granos de café

El estudio de Huamaní-Meléndez y Darros-Barbosa (2018) tenía como objetivo investigar el efecto de la intensidad, el pulso y la temperatura de los ultrasonidos en la extracción de cafeína de granos de café arábica utilizando un medio acuoso. Los investigadores utilizaron la sonda de ultrasonidos de alta intensidad UP400S de Hielscher (400 vatios; ver imagen izquierda) y realizaron experimentos a diferentes intensidades, duraciones de pulso y temperaturas. Comprobaron que el aumento de la intensidad de los ultrasonidos y de la duración del pulso conducía a una mayor tasa de extracción de cafeína, pero sólo hasta cierto punto, a partir del cual los aumentos posteriores no mejoraban significativamente la extracción. Las condiciones óptimas para la extracción de cafeína son una intensidad de ultrasonidos de 75 W/cm2, una duración del pulso de 5 segundos y una temperatura de 25°C. El estudio proporciona un protocolo específico para utilizar ultrasonidos en la extracción de cafeína de los granos de café y sugiere que este método podría ser una alternativa eficaz y respetuosa con el medio ambiente a los procesos tradicionales de descafeinado.

Ultrasonidos de alto rendimiento para la descafeinización sin disolventes

Hielscher Ultrasonics le ofrece ultrasonidos de alto rendimiento para los procesos de extracción y descafeinado suaves pero altamente eficaces. Con una potencia de ultrasonidos de 50 a 16.000 vatios por ultrasonido, la cartera de ultrasonidos de Hielscher tiene el ultrasonido ideal para su proceso de elaboración de café y descafeinado.
Como fabricante y asesor con una larga experiencia en ultrasonidos de alta potencia y su aplicación, Hielscher es su socio para procesos de extracción asistidos por ultrasonidos. Los procesadores por ultrasonidos de Hielscher están instalados en todo el mundo para aplicaciones en el sector alimentario & de bebidas, farmacéutica y química.
No sólo suministramos extractores ultrasónicos de alta potencia, sino que también ayudamos a nuestros clientes con nuestros profundos conocimientos. Nuestro servicio al cliente abarca desde la consulta y los estudios de viabilidad, pasando por la optimización de procesos y equipos piloto, hasta la instalación de sistemas de ultrasonidos a escala industrial.
Con una amplia gama de procesadores por ultrasonidos y accesorios (como sonotrodos, celdas de flujo y reactores), podemos recomendarle el sistema más adecuado que cumpla los requisitos de capacidad y condiciones de su proceso. La instalación y retroinstalación en líneas de proceso existentes puede realizarse fácilmente, ya que nuestros extractores ultrasónicos pueden integrarse sin grandes modificaciones.
Nuestro personal bien formado de consultores de procesos, químicos e ingenieros guía a nuestros clientes hacia una instalación y un funcionamiento satisfactorios. Los equipos de Hielscher son extraordinariamente robustos y requieren muy poco mantenimiento. Para la formación operativa, la primera puesta en marcha y el servicio de mantenimiento, contamos con un equipo bien formado que asiste a nuestros clientes.

Caution: Video "title" is missing