Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Extracción ultrasónica de la cafeína

El uso de ultrasonidos es un método eficaz para la extracción de la cafeína y otros compuestos activos de café. dispositivos de ultrasonidos de gran alcance ayudan al proceso de extracción mientras que se maximiza el rendimiento y reduciendo el tiempo de procesamiento.
Café - hecha de granos de café tostado – es una bebida muy popular que se consume en todo el mundo. Además de su impacto vitalizante si se consume como una bebida estimulante, los compuestos de café son de interés para la industria alimentaria, farmacéutica (por ejemplo en los analgésicos) y Industria cosmética tal como se utiliza como aditivos valiosos en diversos productos. Esto se aplica especialmente para la cafeína (1,3,7-trimethylxanthine) y los antioxidantes, los cuales son conocidos por sus efectos positivos sobre la salud humana. El café contiene, entre otros, diterpenos fenólicos tales como cafestol y kahweol, y los ácidos ascórbico, que son conocidos por su actividad antioxidante. Los estudios epidemiológicos sugieren que los ingredientes de café puede tener un efecto preventivo sobre varias enfermedades crónicas, incluyendo diabetes mellitus tipo 2, enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson, y enfermedades del hígado como la cirrosis y carcinoma hepatocelular.
Ultrasonidos es una herramienta muy conocida y probada para muchas aplicaciones diferentes en diversas industrias. Una aplicación muy exitoso es el ultrasónica extracción. De este modo, los efectos de cavitación ultrasónicas en el material celular causando la ruptura celular y la liberación de la materia intracelular.
Por tratamiento con ultrasonidos, la cafeína y otros compuestos de café se puede extraer de manera muy eficiente.

Estructura química de cafeína

El ultrasonido de alta potencia

Para asegurar una comprensión más fácil de la ecografía asistida procedimiento de extracción, se debe explicar el efecto de los ultrasonidos en líquidos.
ultrasonidos – introducido en líquidos – causa efectos localmente muy extremos. Cuando se sonican líquidos a altas intensidades, las ondas de sonido que se propagan al medio líquido dan como resultado ciclos alternos de alta presión (compresión) y baja presión (rarefacción), con velocidades que dependen de la frecuencia. Durante el ciclo de baja presión, las ondas ultrasónicas de alta intensidad crean pequeñas burbujas de vacío o huecos en el líquido. Cuando las burbujas alcanzan un volumen en el que ya no pueden absorber energía, colapsan violentamente durante un ciclo de alta presión. Este fenómeno se denomina cavitación. Durante la implosión temperaturas muy altas (aprox. 5,000K) y presiones (aprox. 2,000atm) se alcanzan localmente. La implosión de la burbuja de cavitación también resulta en chorros de líquido de hasta 280m / s de velocidad. [Suslick 1998] Por estas fuerzas extremas se produce sonolisis, paredes celulares se rompen, y se extrae material intracelular.

Ultrasonidos cavitación generado en el cuerno de la UIP1500hd - un dispositivo ultrasónico de 1,5 kW. Para una mejor visibilidad, el líquido ha sido iluminado con luz azul de la parte inferior de la columna de vidrio.

cavitación ultrasónica en el líquido

La extracción asistida por ultrasonidos es una alternativa económica, simple y eficiente en comparación con las técnicas de extracción convencionales. Las principales ventajas del ultrasonido en la extracción sólido-líquido incluyen el aumento del rendimiento de extracción y una cinética más rápida. La extracción ultrasónica es una técnica utilizada frecuentemente para la extracción de materiales vegetales utilizando solventes líquidos y está probada para un proceso de extracción más rápido y completo en comparación con los métodos tradicionales porque el área superficial entre la fase sólida y líquida es significativamente mayor debido a la interrupción celular y dispersión de partículas.
Mediante el uso de la sonicación también se puede reducir la temperatura de funcionamiento, lo que permite la extracción de componentes sensibles a la temperatura. Comparado con otras técnicas de extracción novedosas como la extracción asistida por microondas, el aparato de ultrasonido es más económico y su funcionamiento es más sencillo. Además, la extracción asistida por ultrasonidos se puede usar con cualquier solvente, como la extracción Soxhlet, para extraer una amplia variedad de compuestos naturales. [Wang et al. 2006] De ser necesario, están disponibles sistemas a prueba de explosiones para capacidades de procesos industriales.
Una ventaja sustancial de los ultrasonidos es la influencia en los más importantes parámetros de procesamiento: amplitud, tiempo, temperatura, presión, y la viscosidad. De este modo, el proceso de extracción se puede optimizar para asegurar que la estructura de los extractos no se dañe.

Ultrasonic extracción de compuestos de café

extracción asistida por ultrasonido es un método común utilizado para aislar sustancias bioactivas de material vegetal [Dong et al. 2010]. En cuanto a los granos de café, la cafeína y compuestos fenólicos antioxidantes podrían ser los compuestos más valiosos para la extracción debido a sus amplias aplicaciones en la industria farmacéutica y la industria alimentaria. Pero también flavonoides, ácido clorogénico y ácido protocatéquico son extractos que se utilizan como aditivos.
Usando métodos de extracción tradicionales como la extracción líquido-líquido en solventes, generalmente la eficiencia de extracción aumenta al aumentar las temperaturas de extracción. Esto causa a menudo daños y pérdida de calidad del extracto ya que la temperatura afecta la estabilidad de los compuestos fenólicos.
La extracción sólido-líquido asistida por ultrasonido se ha demostrado como un método de extracción eficaz y que ahorra tiempo. Las potentes fuerzas ultrasónicas proporcionan la energía necesaria para la extracción, por lo que se necesitan menos o incluso ningún disolvente. La temperatura puede controlarse bien ya que el reactor de lote o de celda de flujo sometido a ultrasonidos puede enfriarse de manera eficiente (o calentarse si es necesario). Para los procesos de extracción con solventes, Hielscher Ultrasonics también ofrece sistemas ultrasónicos a prueba de explosiones con certificación ATEX y FM.
Debido a las intensas fuerzas de extracción del ultrasonido, también el café molido ya usado (desperdicio de café) sigue siendo una materia prima rica en compuestos extraíbles. Como el material de desecho de café es barato y está disponible en gran cantidad, es una materia prima ideal para la extracción de los compuestos activos restantes. Aunque el contenido de cafeína y otros componentes en el desperdicio de café es menor que en el café en polvo sin usar, aún queda una gran cantidad y es extraíble. Para liberar estos compuestos del suelo de café, la influencia total en los parámetros de procesamiento se vuelve especialmente significativa. La ecografía de alta potencia puede extraer grandes cantidades de compuesto activo en un tiempo de procesamiento corto.

Ultrasonidos es una técnica con éxito para extraer compuestos activos, sabores y otros componentes intracelulares de las células vegetales.

procesador inline ultrasónico UIP1500hd

Solicitar información




Observe nuestro Política de privacidad.


extracción de la cafeína

La cafeína puede ser reclamado el estimulante más consumida. A medida que la cafeína no sólo es consumida por el consumo de café molido, extracto de cafeína se utiliza en la industria para tratar otro producto con cafeína como aditivo. De esta manera se hace posible crear el café más fuerte o para formular los refrescos de cola (por ejemplo), bebidas energéticas u otros alimentos (por ejemplo, chocolate).
Pero la cafeína no sólo se utiliza como aditivo en el alimentos producción, es un compuesto activo importante en productos farmacéuticos también. Una aplicación común de extracto de cafeína es, por ejemplo la mezcla en fármacos para el dolor de cabeza y migraña o en analgésicos.
Para extraer la cafeína, el alcaloide principal en el café, ultrasonidos es un método adecuado. Wang y sus colegas [Wang et al. 2011] encontró que sólo se necesita un tiempo de extracción corto para llegar a un estado saturado, si se utiliza ultrasonidos. Esto significa que el ultrasonido un muy eficiente y ahorro de tiempo técnica para la obtención de la cafeína.

UP200St con Sonotrodo de 14mm para hacer café colado en frío

compuestos aromáticos y de sabor

Los compuestos de café volátiles son la fracción más valioso del grano de café tostado y café imparte su sabor único y fragancia. La calidad del café soluble se puede mejorar sustancialmente por la adición de aceites de café aroma-absorbida en el polvo de café.
Un estudio de comparación, que examinó la extracción de compuestos fenólicos de fresas, mostró que la extracción ultrasónica produce menos degradación de compuestos fenólicos y es un proceso de extracción mucho más rápido en comparación con otros métodos de extracción como el líquido sólido, el agua subcrítica y el método asistido por microondas. [Herrera et al. 2005]
El estudio de Wang y sus colegas [Wang et al. 2011] muestra que la baja frecuencia, ultrasonidos de alta potencia es más eficiente para la extracción de aromas de café. Especialmente para 4-tridecanona y 2-metoxi-3-metilpirazina, encontraron la extracción ultrasónica técnica más fácil y eficiente la obtención de rendimientos muy altos de extracción. Además, se muestra que la temperatura debe ser controlada como componentes de sabor de café son muy volátil a altas temperaturas. Se lograron buenos resultados de la extracción en el intervalo de temperatura entre 35 ~ 65 ° C bajo irradiación ultrasónica de corta duración relativamente.

extracción de té

Los resultados obtenidos por la extracción asistida por ultrasonidos también son adecuados para la extracción de compuestos de té (por ejemplo las hojas del té verde). Un estudio realizado por Xia et al. mostraron un contenido significativamente más alta de los polifenoles del té, de aminoácidos y cafeína en infusiones de té tratadas por ultrasonidos que en los obtenidos por extracción convencional. Esto se traduce en mejores resultados durante una evaluación organoléptica que resultó: la calidad sensorial de la infusión de té con la extracción asistida por ultrasonidos era mejor que la de infusión de té con la extracción convencional. [Xia et al. 2005]

ultrasonicators de Hielscher, por ejemplo UP200S (en la imagen), tienen mucho éxito para la extracción de la materia intracelular.

Extracción ultrasónica de hierbas

Conclusión

El asistida por ultrasonidos extracción es un eficiente, ahorro de tiempo y el método controlable para la extracción de compuestos activos a partir de café. Los compuestos más interesantes y valiosos son la cafeína y los antioxidantes tales como diterpenos fenólicos (cafestol, kahweol), y ácidos ascórbico. Las principales ventajas de la extracción asistida por ultrasonido se basan en la influencia y control sobre los parámetros de extracción por ultrasonidos.

Literatura/Referencias

  • Cao, Chuanhai; Wang, Li; Lin, Xiaoyang; Mamcarz, Malgorzata; Zhang, Chi; Bai, Ge; Nong, Jasson; Sussman, Sam; Arendash, Gary (2011): La cafeína sinergiza con otro componente del café para aumentar Plasma G-CSF: Vinculación con beneficios cognitivos en ratones con Alzheimer. Diario de la Enfermedad de Alzheimer 25/2, 2011. 323-335.
  • Dong, Juane; Liu, Yuanbai; Liang, Zongsuo; Wang, Weiling (2010): Investigación sobre la extracción asistida por ultrasonido del ácido salvianólico B de Salvia miltiorrhiza raíz. Sonoquímica ultrasonidos 17/1, 2010. 61-65.
  • Herrera, M. C .; Luque de Castro, M. D. (2005): extracción de compuestos fenólicos ultrasonido-asistido de las fresas antes de la separación de cromatografía de líquidos y la detección ultravioleta de matriz de fotodiodos. Journal of chromatoraphy A, 1100, 2005. 1-7.
  • Higdon, Jane V .; Frei, Balz (2006): El café y la salud: Una revisión reciente de Investigación Humana. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 46/2, 2006. 101-123.
  • Mussato, Solange I .; Ballesteros, Lina F .; Martins, Silvia; Teixeira, José A (2011): La extracción de compuestos fenólicos antioxidantes de posos de café. La separación y purificación Tecnología 83 / 2011. 173-179.
  • Sheu, Shane-Rong; Wang, Cheng-Chi; Chang, Sheng-Yu; Yang, Li-Chen, Jang, Ming-Jyi; Cheng, Po-Jen (2009): Influencia del proceso de extracción de Fabricación sobre la concentración de cafeína. En: Actas de la multiconferencia Internacional de ingenieros e informáticos 2009 Vol II, Imecs 2009, 18 de Marzo – 20, 2009, Hong Kong.
  • Suslick, K.S .: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 4ª ed. J. Wiley & Sons: Nueva York; 26, 1998. 517-541.
  • Wang, Cheng-Chi; Sheu, Shane-Rong; Chou, Ya-Yen; Jang, Ming-Jyi; Yang, Li-Chen (2011): Una novela optimizado proceso de extracción de ahorro de energía en el café. Thermal Science 15/1, 2011. 53-59.
  • Wang, Lijun; Weller, Curtis L. (2006): Los recientes avances en la extracción de nutracéuticos a partir de plantas. Tendencias en la Ciencia de los Alimentos & Tecnología 17, 2006. 300-312.
  • Xia, Tao; Shi, Siquan; Wan, Xiaochun (2006): Impacto de la extracción de la calidad química y sensorial de infusión de té ultrasónica asistida. Revista de Ingeniería de Alimentos 74/4, 2006. 557-560.

¡Contacte con nosotros y solicítenos más información!

Infórmenos sobre los requerimientos de su proceso. Le recomendaremos tanto el equipo como los parámetros de funcionamiento más adecuados para su proyecto.





Por favor, tenga en cuenta Política de privacidad.