استخراج التراسونیک کافئین
استفاده از اولتراسونیک یک روش موثر برای استخراج کافئین و سایر ترکیبات فعال از قهوه است. دستگاه های مافوق صوت قدرتمند کمک به فرایند استخراج در حالی که به حداکثر رساندن عملکرد و کوتاه کردن زمان پردازش.
بهبود استخراج کافئین با سونوگرافی قدرت
طعم قهوه و اثرات کافئین علاقه ای است که میلیون ها نفر در سراسر جهان برای قرن ها به اشتراک گذاشته اند. از آنجایی که علاقه مندان به قهوه و دانشمندان به طور یکسان به دنبال راه هایی برای افزایش استخراج کافئین، ترکیبات فعال زیستی و طعم دهنده های دانه های قهوه هستند، تکنیک های نوآورانه ای برای ایجاد انقلابی در این فرآیند پدیدار شده اند. یکی از این روش ها، استفاده از قدرت سونوگرافی، به عنوان ابزاری امیدوارکننده برای بهبود کارایی استخراج کافئین ظاهر شده است. فراصوت Hielscher اجازه می دهد تا برای استخراج بازده بالاتر از کافئین و باز کردن ابعاد جدیدی از طعم و عطر در نوشیدنی های قهوه, افزودنی های غذایی و عصاره.
اولتراسونیک صنعتی UIP6000hdT برای استخراج مداوم کافئین از دانه های قهوه
مزایای استخراج دانه قهوه با استفاده از فراصوت
راندمان بالا و کیفیت عصاره قهوه برتر تنها دو معیار هستند, که استفاده از Hielscher پروب نوع فراصوت بهترین روش برای استخراج ترکیبات کافئین و قهوه از دانه های قهوه. در زیر مهمترین مزایای استخراج قهوه اولتراسونیک ذکر شده است:
- بهره وری: فراصوت پروب نوع تولید امواج اولتراسونیک شدید است که می تواند مواد جامد به طور موثر نفوذ کند. این کمک می کند تا شکستن ساختار دانه قهوه و تسهیل استخراج کافئین.
- کنترل دقیق: فراصوت پروب نوع اجازه می دهد برای کنترل دقیق از انرژی مافوق صوت و زمان قرار گرفتن در معرض. این کنترل برای جلوگیری از استخراج بیش از حد ضروری است، که می تواند منجر به طعم های ناخواسته و تلخی در عصاره قهوه شود.
- سرعت: فراصوت یک فرایند سریع است, و پروب نوع فراصوت می تواند به طور قابل توجهی کاهش زمان استخراج در مقایسه با روش های سنتی, ساخت فرایند کارآمدتر.
- یکنواختی: امواج مافوق صوت می تواند استخراج یکنواخت تر در سراسر مواد دانه قهوه ارائه, اطمینان حاصل شود که کافئین به طور مساوی استخراج.
- کاهش استفاده از حلال: استخراج التراسونیک اغلب نیاز به حلال کمتر در مقایسه با روش های سنتی. این می تواند سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه باشد.
- حفظ ترکیبات طعم: فراصوت پروب نوع را می توان بهینه سازی شده به انتخابی استخراج کافئین در حالی که ترک دیگر ترکیبات طعم تا حد زیادی دست نخورده. این برای حفظ کیفیت و طعم عصاره قهوه مهم است.
- مقیاس پذیری: با Hielscher Ultrasonics، فرآیندهای استخراج مافوق صوت را می توان به صورت خطی برای کاربردهای صنعتی مقیاس بندی کرد. این بدان معناست که امکان سنجی و بهینه سازی فرآیند می تواند در مقیاس آزمایشگاهی باشد و سپس بدون ریسک باشد و به راحتی به توان تولید برسد.
پروب اولتراسونیک UP400St برای استخراج کارآمد کافئین از دانه های قهوه، چای و کاکائو.
استخراج التراسونیک از ترکیبات قهوه
استخراج به کمک سونوگرافی یک روش رایج است که برای جداسازی مواد فعال زیستی از مواد گیاهی استفاده می شود [دونگ و همکاران 2010]. در مورد دانه های قهوه، کافئین و ترکیبات فنلی آنتی اکسیدانی به دلیل کاربردهای گسترده در داروسازی و صنایع غذایی ممکن است با ارزش ترین ترکیبات برای استخراج باشند. اما همچنین فلاونوئیدها، اسید کلروژنیک و اسید پروتوکاتچوئیک عصاره هایی هستند که به عنوان مواد افزودنی استفاده می شوند.
با استفاده از روش های سنتی استخراج مانند استخراج مایع-مایع در حلال ها، به طور کلی با افزایش دمای استخراج، راندمان استخراج افزایش می یابد. این باعث می شود اغلب آسیب و از دست دادن کیفیت عصاره به عنوان دما ثبات ترکیبات فنلی را تحت تاثیر قرار.
استخراج مایع جامد به کمک سونوگرافی به عنوان یک روش استخراج موثر و صرفه جویی در زمان نشان داده شده است. نیروهای مافوق صوت بسیار قدرتمند انرژی لازم برای استخراج را فراهم می کنند، به طوری که کمتر یا حتی هیچ حلال مورد نیاز نیست. دما را می توان به خوبی کنترل کرد زیرا راکتور دسته ای یا سلول جریان فراصوت می تواند به طور موثر خنک شود (یا در صورت لزوم گرم شود).
با توجه به نیروهای استخراج شدید سونوگرافی، همچنین قهوه آسیاب شده از قبل مصرف شده (ضایعات قهوه) هنوز یک ماده اولیه غنی از ترکیبات قابل استخراج است. از آنجایی که مواد زائد قهوه ارزان هستند و به مقدار زیاد در دسترس هستند، یک ماده اولیه ایده آل برای استخراج ترکیبات فعال باقی مانده است. اگرچه محتوای کافئین و سایر اجزای موجود در ضایعات قهوه کمتر از پودر قهوه استفاده نشده است، اما هنوز مقدار زیادی از آن باقی مانده و قابل استخراج است. برای آزاد کردن این ترکیبات از آسیاب قهوه، تأثیر کامل بر پارامترهای پردازش به ویژه قابل توجه است. سونوگرافی با قدرت بالا قادر به استخراج مقادیر زیادی از ترکیب فعال در یک زمان پردازش کوتاه است.
قهوه سبز دانه های قهوه بو داده نشده ای هستند که سرشار از کافئین هستند. استخراج اولتراسونیک و دم کردن سرد یک روش عالی برای تولید عصاره قهوه سبز و دم سرد است!
استخراج التراسونیک UIP2000hdT برای استخراج ترکیبات فعال زیستی از دانه های قهوه
فراصوت های پرقدرت برای استخراج قهوه
برای اطمینان از درک آسان تر از روش استخراج به کمک سونوگرافی ، باید تأثیر سونوگرافی در مایعات توضیح داده شود.
اولتراسوند – معرفی شده در مایعات – اثرات بسیار شدید محلی ایجاد می کند. هنگام فراصوت مایعات در شدت بالا، امواج صوتی که به رسانه مایع منتشر می شوند منجر به چرخه های متناوب فشار بالا (فشرده سازی) و فشار کم (نادر) می شوند، با نرخ بسته به فرکانس. در طول چرخه فشار کم، امواج اولتراسونیک با شدت بالا حباب های خلاء کوچک یا حفره هایی را در مایع ایجاد می کنند. هنگامی که حباب ها به حجمی می رسند که دیگر نمی توانند انرژی را جذب کنند، در طول یک چرخه فشار بالا به شدت فرو می ریزند. به این پدیده کاویتاسیون آکوستیک گفته می شود. در طول انفجار، دماهای بسیار بالا (تقریبا 5000 کلاین) و فشارها (تقریبا 2000 اتمسفر) به صورت محلی به دست می آیند. انفجار حباب کاویتاسیون همچنین منجر به جت های مایع با سرعت 280 متر بر ثانیه می شود. [سوسلیک 1998] توسط این نیروهای شدید سونولیز رخ می دهد، دیواره های سلولی مختل می شوند و مواد داخل سلولی استخراج می شود.
استخراج به کمک اولتراسونیک ارزان، جایگزین ساده و کارآمد در مقایسه با تکنیک های استخراج معمولی است. مزایای اصلی سونوگرافی در استخراج جامد-مایع شامل افزایش بازده استخراج و سینتیک سریعتر است. استخراج التراسونیک یک روش اغلب مورد استفاده برای استخراج مواد گیاهی با استفاده از حلال های مایع است و برای یک فرایند استخراج سریع و کامل تر در مقایسه با روش های سنتی ثابت شده است زیرا سطح بین فاز جامد و مایع به طور قابل توجهی بزرگتر است با توجه به اختلال سلول و پراکندگی ذرات.
با استفاده از فراصوت نیز می توان دمای عملیاتی را کاهش داد و اجازه می دهد تا استخراج اجزای حساس به دما انجام شود. در مقایسه با سایر تکنیک های جدید استخراج مانند استخراج به کمک مایکروویو، دستگاه سونوگرافی ارزان تر و عملکرد آن آسان تر است. علاوه بر این، استخراج به کمک اولتراسونیک را می توان با هر حلال استفاده می شود، مانند استخراج Soxhlet، برای استخراج طیف گسترده ای از ترکیبات طبیعی. [وانگ و همکاران 2006]
مزیت قابل توجه اولتراسونیک تأثیر بر مهمترین پارامترهای پردازش است: دامنه، زمان، دما، فشار و ویسکوزیته. بدین ترتیب، فرآیند استخراج را می توان بهینه کرد تا اطمینان حاصل شود که ساختار عصاره ها آسیب نمی بیند.
استخراج کافئین بهبود یافته توسط فراصوت
کافئین را می توان ادعا کرد که رایج ترین محرک مصرف می شود. از آنجایی که کافئین نه تنها با نوشیدن قهوه دم کرده مصرف می شود، عصاره کافئین در صنعت برای درمان سایر محصولات با کافئین به عنوان افزودنی استفاده می شود. در نتیجه می توان قهوه قوی تری ایجاد کرد یا نوشابه ها (به عنوان مثال کولا)، نوشیدنی های انرژی زا یا سایر مواد غذایی (به عنوان مثال شکلات) فرموله کرد.
اما کافئین نه تنها به عنوان افزودنی در تولید مواد غذایی استفاده می شود، بلکه یک ترکیب فعال مهم در داروسازی است. یک کاربرد رایج عصاره کافئین به عنوان مثال مخلوط در داروهای سردرد و میگرن یا مسکن ها است.
برای استخراج کافئین، آلکالوئید اصلی در قهوه، امواج فراصوت یک روش مناسب است. وانگ و همکارانش دریافتند که تنها یک زمان استخراج کوتاه برای رسیدن به حالت اشباع مورد نیاز است، اگر از سونوگرافی استفاده شود. این بدان معنی است که سونوگرافی یک تکنیک بسیار کارآمد و صرفه جویی در زمان برای به دست آوردن کافئین است. [وانگ و همکاران 2011]
استخراج تشدید مولکول های معطر و ترکیبات طعم دهنده با استفاده از فراصوت
ترکیبات فرار قهوه با ارزش ترین بخش دانه قهوه بو داده هستند و طعم و عطر منحصر به فرد خود را به قهوه می دهند. کیفیت قهوه محلول را می توان با افزودن روغن های قهوه جذب شده با عطر به پودر قهوه به طور قابل توجهی بهبود بخشید.
یک مطالعه مقایسه, بررسی استخراج ترکیبات فنلی از توت فرنگی, نشان داد که استخراج مافوق صوت باعث تخریب کمتر فنل و فرایند استخراج بسیار سریع تر در مقایسه با سایر روش های استخراج از جمله جامد مایع, آب زیر بحرانی و روش مایکروویو کمک است. [هررا و همکاران 2005]
مطالعه وانگ و همکارانش نشان می دهد که سونوگرافی با فرکانس پایین و قدرت بالا برای استخراج طعم قهوه کارآمدتر است. به خصوص برای 4-Tridecanone و 2-Methoxy-3-Methylpyrazine، آنها استخراج اولتراسونیک را آسان تر و کارآمد تر به دست آوردن بازده استخراج بسیار بالا یافتند. علاوه بر این، نشان داده شده است که دما باید کنترل شود زیرا اجزای طعم قهوه در دماهای بالا بسیار فرار هستند. آنها نتایج استخراج خوبی در محدوده دما بین 35 ~ 65 °C تحت تابش اولتراسونیک نسبتا کوتاه مدت به دست آوردند. [وانگ و همکاران 2011]
استخراج چای بهبود یافته توسط فراصوت
نتایج به دست آمده توسط استخراج به کمک اولتراسونیک نیز برای استخراج ترکیبات چای مناسب است (به عنوان مثال،. برگ چای سبز). مطالعه ای که توسط شیا و همکاران انجام شد، محتوای قابل توجهی بالاتر از پلی فنول های چای، اسید آمینه و کافئین در تزریق چای تحت درمان با التراسونیک نسبت به کسانی که با استخراج معمولی به دست آمدند، نشان داد. این منجر به بهبود نتایج در طول ارزیابی حسی می شود که مشخص شد: کیفیت حسی تزریق چای با استخراج به کمک اولتراسونیک بهتر از تزریق چای با استخراج معمولی بود. [شیا و همکاران 2005]
اطلاعات بیشتر در مورد چای دم سرد اولتراسونیک و دم کرده چای سرد!
استخراج التراسونیک از گیاهان دارویی
نتیجه گیری: استخراج کافئین بسیار کارآمد با سونوگرافی
استخراج به کمک اولتراسونیک یک روش کارآمد، صرفه جویی در وقت و قابل کنترل برای استخراج ترکیبات فعال از قهوه است. جالب ترین و با ارزش ترین ترکیبات کافئین و آنتی اکسیدان هایی مانند دی ترپن های فنلی (کافاستول، کاهوئل) و اسیدهای اسکوربیک هستند. مزایای اصلی استخراج به کمک سونوگرافی عصاره با کیفیت عالی با بازده بالا است. این مزایای استخراج مافوق صوت با بهینه سازی و کنترل دقیق پارامترهای استخراج مافوق صوت به دست آورد.
Sonicators با کارایی بالا برای استخراج کافئین
هنگامی که آن را به استخراج کافئین در هر مقیاس پردازش می آید, Hielscher Sonicators ایستاده به عنوان اوج نوآوری و بهره وری. این که آیا شما یک تولید کننده صنایع دستی در مقیاس کوچک و یا یک مرکز تولید صنعتی در مقیاس بزرگ, فراصوت Hielscher ارائه یک راه حل دقیق و قدرتمند برای استخراج جوهر خالص کافئین از مواد منبع خود را.
- دقت و ثباتHielscher پروب نوع فراصوت طراحی شده اند برای ارائه کنترل دقیق بر فرایند استخراج.: فن آوری دولت از هنر خود را تضمین نتایج ثابت دسته پس از دسته, اجازه می دهد شما را برای حفظ کیفیت و قدرت عصاره کافئین خود را.
- مقیاس پذیری: Hielscher ارائه می دهد طیف وسیعی از فراصوت مناسب برای مقیاس های مختلف پردازش. از مدل های رومیزی جمع و جور برای تحقیق و توسعه به سیستم های صنعتی قوی قادر به رسیدگی به حجم بالا, Hielscher فراهم می کند انعطاف پذیری مورد نیاز برای پاسخگویی به نیازهای تولید خود را.
- بهره وری: با فراصوت Hielscher, شما به طور قابل توجهی می توانید زمان استخراج را کاهش می دهد در مقایسه با روش های سنتی. امواج اولتراسونیک تولید شده توسط این دستگاه ها نیروهای کاویتاسیون شدیدی ایجاد می کنند، به سرعت دیواره های سلولی را تجزیه می کنند و مولکول های کافئین را آزاد می کنند و در نتیجه چرخه های پردازش کوتاه تری ایجاد می کنند.
- تنوع: فراصوت Hielscher به استخراج کافئین به تنهایی محدود نمی شود. فراصوت های ما سازگار با طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی هستند. این که آیا شما در حال استخراج کافئین از دانه های قهوه, برگ چای, و یا دیگر منابع گیاه شناسی, فراصوت Hielscher ارائه تطبیق پذیری با توجه به نیازهای شما.
Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 0.5 تا 1.5 میلی لیتر | ن.ا. | VialTweeter(ویال گروهی) | 1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
| 10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
| 0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
| 15 تا 150 لیتر | 3 تا 15 لیتر در دقیقه | UIP6000hdT |
| ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
| ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکندگی، امولسیون و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی.
سوالات متداول در مورد استخراج قهوه
عصاره قهوه و قهوه چیست؟
قهوه - تهیه شده از دانه های قهوه بو داده – یک نوشیدنی بسیار محبوب است که در سراسر جهان مصرف می شود. علاوه بر تأثیر حیاتی آن در صورت مصرف به عنوان یک نوشیدنی محرک، ترکیبات قهوه برای صنایع غذایی، دارویی (به عنوان مثال در مسکن ها) و آرایشی و بهداشتی مورد توجه قرار می گیرد و به عنوان افزودنی های ارزشمند در محصولات مختلف استفاده می شود. این امر به ویژه برای کافئین (1،3،7-trimethylxanthine) و آنتی اکسیدان ها, که به دلیل اثرات مثبت خود را بر سلامت انسان شناخته شده. قهوه از جمله حاوی دی ترپن های فنلی مانند کافاستول و کاهول و اسیدهای اسکوربیک است که به دلیل فعالیت آنتی اکسیدانی خود شناخته شده اند. مطالعات اپیدمیولوژیک نشان می دهد که مواد تشکیل دهنده قهوه ممکن است اثر پیشگیرانه ای بر چندین بیماری مزمن از جمله دیابت نوع 2، بیماری آلزایمر، بیماری پارکینسون و بیماری های کبدی مانند سیروز و کارسینوم کبدی داشته باشد.
اولتراسونیک یک ابزار شناخته شده و اثبات شده برای بسیاری از کاربردهای مختلف در صنایع مختلف است. یکی از برجسته ترین و موفق ترین کاربردهای سونوگرافی قدرت، استخراج ترکیبات زیست فعال از گیاهان است. حفره اولتراسونیک سلول ها را مختل می کند و در نتیجه باعث آزاد شدن ماده داخل سلولی می شود. با توجه به این اثرات، فراصوت می دهد بازده استخراج بالاتر و کامل تر در یک زمان پردازش بسیار کوتاه. به عنوان یک روش پردازش غیر حرارتی، مولکول های فعال زیستی در برابر تخریب در دمای بالا و در نتیجه عصاره های با کیفیت بالا جلوگیری می کنند.
آیا عصاره قهوه سرشار از کافئین است؟
بله، عصاره قهوه به طور کلی سرشار از کافئین است، اگرچه مقدار دقیق آن به نوع دانه ها و روش استخراج مورد استفاده بستگی دارد. عصاره قهوه التراسونیک استخراج تمایل به محتوای کافئین بالا, به عنوان این روش افزایش بهره وری استخراج ترکیبات, از جمله کافئین, از دانه های قهوه.
ترکیبات فعال زیستی موجود در عصاره قهوه چیست؟
ترکیبات فعال زیستی موجود در عصاره قهوه شامل کافئین, اسیدهای کلروژنیک, diterpenes (مانند cafestol و kahweol), trigonelline, و آنتی اکسیدان های مختلف.
مزایای عصاره قهوه سیاه و قهوه سبز چیست؟
قهوه و عصاره قهوه سبز دارای مزایای بالقوه متعددی هستند, از جمله بهبود هوشیاری ذهنی به دلیل کافئین, اثرات آنتی اکسیدانی اسیدهای کلروژنیک, حمایت از کاهش وزن بالقوه, کاهش خطر ابتلا به بیماری های خاص مانند نوع 2 دیابت, و محافظت در برابر بیماری های عصبی. عصاره قهوه سبز, به طور خاص, ممکن است اثر بارزتر بر کاهش وزن و فعالیت آنتی اکسیدانی با توجه به محتوای اسید کلروژنیک بالاتر.
تفاوت بین قهوه سیاه و عصاره قهوه سبز چیست؟
قهوه سیاه از دانه های قهوه بو داده تهیه می شود که آسیاب شده و برای تولید نوشیدنی دم می شوند. فرآیند برشته کردن ترکیب شیمیایی دانه ها را تغییر می دهد و محتوای اسید کلروژنیک آنها را کاهش می دهد و در عین حال طعم و عطر را افزایش می دهد. از سوی دیگر، عصاره قهوه سبز از دانه های قهوه سبز بو داده نشده مشتق شده است که سرشار از اسیدهای کلروژنیک و سایر آنتی اکسیدان ها است. اعتقاد بر این است که این ترکیبات به ارائه فواید مختلف سلامتی, از جمله کاهش وزن و کاهش خطر ابتلا به برخی بیماری های مزمن. بر خلاف قهوه سیاه, عصاره قهوه سبز به طور معمول به عنوان یک نوشیدنی مصرف نمی شود اما به عنوان یک مکمل غذایی.
ادبیات/منابع
- Caballero Galván, Ashley; Restrepo, Daissy;Ortiz-Sánchez, Mariana; Cardona, Carlos Ariel (2018): Analysis of Extraction Kinetics of Bioactive Compounds from Spent Coffee Grounds (Coffea arábica). Waste and Biomass Valorization 9, 2018.
- Mohammad H. Zamanipoor, Bailina Yakufu, Ernest Tse, Adel Rezaeimotlagh, James M. Hook, Martin P. Bucknall, Donald S. Thomas, Francisco J. Trujillo (2020): Brewing coffee? – Ultra-sonication has clear beneficial effects on the extraction of key volatile aroma components and triglycerides. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 60, 2020.
- Huamaní-Meléndez V.J., Darros-Barbosa R. (2018): High intensity ultrasound assisted decaffeination process of coffee beans in aqueous medium. Journal of Food Science and Technology, 55(12), 2018. 4901-4908.
- Suslick, K.S.: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 4th ed. J. Wiley & Sons: New York; 26, 1998. 517-541.
- Wang, Cheng-Chi; Sheu, Shane-Rong; Chou, Ya-Yen; Jang, Ming-Jyi; Yang, Li-Chen (2011): A novel optimized energy-saving extraction process on coffee. Thermal Science 15/1, 2011. 53-59.
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.