Kaakaon kuoriuutteet tehokkaalla ultraäänellä

Kaakaojätettä, kuten kaakaohedelmän hedelmälihaa ja kaakaon kuoria, voidaan helposti jalostaa arvokkaammaksi uuttamalla siitä kaakaovoita, hedelmäsokeria ja bioaktiivisia yhdisteitä. Ultraääniuutto on osoittautunut erittäin tehokkaaksi menetelmäksi arvokkaiden ainesosien eristämiseen kaakaojätteestä. Ultraääniuuttimet vapauttavat kaakaon kuorista ja hedelmälihasta elintarvikelaatuisia yhdisteitä suurella saannolla nopeassa, turvallisessa ja yksinkertaisessa käsittelyssä.

Kaakaon sivutuotteet
Kaakao (Theobroma cacao L.) on arvokas viljelykasvi, jonka papuja käytetään pääasiassa suklaan valmistukseen. Kaakaohedelmien sadonkorjuun jälkeen pavut irrotetaan kuorista (joita kutsutaan myös kuorikerroksiksi tai kuoripeitteiksi) ja hedelmälihasta joko ennen kaakaopapujen paahtamista tai sen jälkeen. Kaakaopapujen kuoria ja kaakaohedelmän hedelmälihaa pidetään kaakaoteollisuuden sivutuotteina. Kaakaohedelmän lajista riippuen papujen osuus on noin 25 % kaakaohedelmän painosta. Hedelmälihan osuus on toiset 25 % painosta, ja loppu on kuorta, joka enimmäkseen hävitetään jätteenä. Kaakaon sivutuotteet, kuten kuoret ja hedelmäliha, sisältävät kuitenkin runsaasti kuituja, antioksidantteja, polyfenoleja, aromiyhdisteitä, sokereita ja lipidejä, joita voidaan käyttää elintarvikkeiden ja juomien lisäaineina.

Kasviravintoaineiden ultraääniuutto kaakaon kuorista

Kaakaon kuorien ultraääniuutto: Ultraääniuutto muuntaa kaakaon biojätteen (esim. kaakaon kuoret ja hedelmän kuoret) arvokkaiksi elintarviketuotteiksi, kuten kaakaovoiksi, aromiyhdisteiksi, kasviravintoaineiksi, hedelmäsokereiksi ja ravintokuiduiksi. Tehokas ultraääniuuttoprosessi edellyttää vain kaakaon kuoribiomassan karkeaa esikäsittelyä eli kaakaon kuorien jauhamista.

Tehokas ultraääni uuttamisessa

Tehokkaan ultraäänen uuttoa tehostava mekanismi perustuu pääasiassa akustiseen kavitaatioon. Ultraäänikavitaatio aiheuttaa kaakaon kuorihiukkasten välisiä törmäyksiä, jotka johtavat hiukkasten hajoamiseen ja hiukkaskoon pienenemiseen. Kun kavitaatiokuplat romahtavat kaakaon kiinteän aineksen pinnalla, eroosio ja sonoporaatio kasvattavat hiukkasten pinta-alaa entisestään. Näin tehostunut aineensiirto helpottaa molekyylien, kuten proteiinien, lipidien ja fytokemikaalien, vapautumista. Ultraäänellä tuotetut leikkausvoimat parantavat liuottimen tunkeutumista kasviaineksen solumatriisiin ja solukalvojen läpäisevyyttä. Nämä tehokkaan ultraäänen mekanismit saavat aikaan merkittävän prosessin tehostumisen, kun ultraäänikäsittelyä käytetään kasviaineksen uuttamiseen.

Tutkimuksissa osoitettu ultraääniavusteinen kaakaon kuorien uutto

Grillo ym. (2018) tutkivat kaakaovoin, polyfenolien (esim. katekiinin, epikatekiinin sekä prosyanidiinidimeerien, -trimeerien ja -tetrameerien), antioksidanttien ja metyyliksantiinien (esim. kofeiinin ja teobromiinin) uuttamista kaakaopapujen kuorista ultraääniuutolla. Kuten alla oleva taulukko osoittaa, ultraäänikäsittely lisäsi aina sekä lipofiilisten että hydrofiilisten uutteiden saantoja yksinkertaisesti ja helposti. Tuloksena saatiin uutteita, joissa oli runsaasti antioksidatiivisia flavanoleja (katekiineja ja epikatekiineja), teobromiinia (32,7 ± 0,12 mg/g kuoria), kofeiinia (1,76 ± 0,08 mg/g kuoria) ja kaakaovoita. Parhaat tulokset ultraäänikäsittelyssä saavutettiin kolmikomponenttisella seoksella, jolla hydrofiilisen fraktion kokonaistalteenotto on hieman pienempi ja uuttoaika lyhenee kertoimella 16.

Ultraääniavusteisen uuton (UAE) ja tavanomaisen prosessin saannot käsittelemättömistä kaakaon kuorista massaprosentteina (w/w). Ultraääniuutto tuottaa huomattavasti suuremmat saannot.
Tutkimus ja tekijänoikeus: Grillo ym. 2019.

Myös Yusof ym. (2019) pystyivät osoittamaan kaakaon kuorien flavonoidien ultraääniuuton tehokkuuden. He havaitsivat seuraavien etanolipitoisuuden, lämpötilan ja ultraäänikäsittelyajan arvojen olevan tehokkaimmat, eli suurimmat uutesaannot saavutettiin seuraavissa olosuhteissa: flavonoidien kokonaispitoisuuden enimmäisarvo (TFC; 7,47 mg RE/g kuivapainoa (DW)) saavutettiin 80 %:n etanolipitoisuudella, 55ºC:n prosessilämpötilassa ja 45 min:n ultraäänikäsittelyllä.

Suorituskykyiset ultraääniuuttimet kaakaojätteen käsittelyyn

Hielscher Ultrasonicsin suorituskykyisiä ultraääniuuttojärjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti tutkimuksessa ja kehityksessä sekä pienessä, keskisuuressa ja täydessä kaupallisessa tuotannossa. Suorituskykyiset ultraääniuuttimet tehostavat uuttoprosessia ja parantavat korkealaatuisten uutteiden tuotannon saantoa ja kokonaistehokkuutta. Hielscher Ultrasonics tarjoaa uuttolaitteita kaikkiin tilavuuksiin ja prosessikapasiteetteihin. Yli 25 vuoden kokemuksella kasviaineksen uuttamisesta Hielscher Ultrasonics on luotettava kumppanisi suorituskykyisessä ultraääniuutossa!

Suorituskykyiset, uusinta tekniikkaa edustavat ultraäänilaitteet kaakaon uuttamiseen

Hielscherin ultraäänilaitteiden älykkäät ominaisuudet on suunniteltu takaamaan luotettava toiminta, toistettavat tulokset ja käyttäjäystävällisyys. Käyttöasetuksiin pääsee helposti käsiksi ja niitä voi säätää intuitiivisessa valikossa, jota voi käyttää digitaaliselta värikosketusnäytöltä ja selaimen etäohjauksella. Näin kaikki käsittelyolosuhteet, kuten nettoenergia, kokonaisenergia, amplitudi, aika, paine ja lämpötila, tallentuvat automaattisesti sisäänrakennetulle SD-kortille. Tämä mahdollistaa aiempien ultraäänikäsittelyjen tarkastelun ja vertailun sekä kaakaopapujen kuorien uuttoprosessin optimoinnin mahdollisimman tehokkaaksi.
Hielscher Ultrasonicsin järjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti korkealaatuisten kasviuutteiden valmistukseen. Hielscherin teolliset ultraäänilaitteet toimivat helposti suurilla amplitudeilla jatkuvassa käytössä (24/7/365). Jopa 200µm:n amplitudeja voidaan helposti tuottaa jatkuvasti vakiosonotrodeilla (ultraääniantureilla / -torvilla). Vielä suurempiin amplitudeihin on saatavilla räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Kestävyytensä ja vähäisen huoltotarpeensa ansiosta ultraääniuuttojärjestelmämme asennetaan usein raskaaseen käyttöön ja vaativiin ympäristöihin.

 
Ota meihin yhteyttä nyt saadaksesi lisätietoja polyfenolien, antioksidanttien, sokereiden ja kaakaovoin ultraääniuutosta kaakaon sivutuotteista. Lähetämme mielellämme tietoa ultraääniuuttojärjestelmistämme ja hinnoistamme! Kokenut henkilökuntamme keskustelee mielellään kanssasi käyttökohteestasi ja käsittelyvaatimuksistasi!
 

Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: