Kofeiinin Ultra ääni uuttaminen

Ultraäänitutkimus on tehokas menetelmä kofeiinin ja muiden aktiivisten yhdisteiden uuttamiseksi kahvista. Tehokkaat ultraäänilaitteet auttavat poimintoprosessia samalla kun maksimoidaan saanto ja lyhentävät käsittelyaikaa.

Kahvi - paahdettuja kahvipapuja – on erittäin suosittu juoma, jota kulutetaan maailmanlaajuisesti. Elintarvikkeiden, farmaseuttisten tuotteiden (esim. Kipulääkkeiden) ja kaakaotaineiden kiinnostuksen lisäksi niiden kaivosvaikutteisten vaikutusten lisäksi, Kosmetiikkateollisuus joita käytetään arvokkaina lisäaineina eri tuotteissa. Tämä pätee erityisesti kofeiiniin (1,3,7-trimetyyliksantiini) ja antioksidantteihin, jotka tunnetaan niiden myönteisistä vaikutuksista ihmisten terveyteen. Kahvi sisältää muun muassa fenolisia diterpenejä, kuten cafestolia ja kahweolia, ja askorbiinihappoja, jotka tunnetaan antioksidatiivisesta aktiivisuudestaan. Epidemiologiset tutkimukset viittaavat siihen, että kahvin ainesosilla voi olla ehkäisevä vaikutus useisiin kroonisiin sairauksiin, mukaan lukien tyypin 2 diabetes mellitus, Alzheimerin tauti, Parkinsonin tauti ja maksasairaudet, kuten kirroosi ja maksasolusyöpä.
Ultrasonics on tunnettu ja todistettu työkalu useille erilaisille sovelluksille eri toimialoilla. Erittäin onnistunut sovellus on ultraääni poisto. Tällöin ultraääni kavitaatio vaikuttaa solumateriaaliin, joka aiheuttaa solujen häiriöitä ja solunsisäisen aineen vapautumista.

Tehokas ultraääni

Jotta ultrakaanisen uuttomenetelmän ymmärrettävyys olisi helpompi ymmärtää, ultraäänen vaikutusta nesteisiin on selitettävä.
Ultraääni – nesteisiin – aiheuttaa paikallisesti hyvin äärimmäisiä vaikutuksia. Kun nesteitä sonikoidaan suurilla voimakkuuksilla, nestemäiseen väliaineeseen etenevät ääni-aallot johtavat vuorotellen korkeapaine- (puristus-) ja matalapaineisia (harvinainen) syklejä, joiden nopeudet riippuvat taajuudesta. Alhaisen paineen syklin aikana suuritehoiset ultraääni-aallot muodostavat pienet tyhjökuplat tai tyhjiöt nesteeseen. Kun kuplat saavuttavat tilavuuden, jossa ne eivät enää pysty absorboimaan energiaa, ne kutistuvat voimakkaasti korkeapaineisen syklin aikana. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatio. Implosion aikana saavutetaan hyvin korkeita lämpötiloja (n. 5000 K) ja paineita (noin 2 000 m) paikallisesti. Kavitaatiokuplan implosio johtaa myös nestemäisiin suihkukoneisiin, joiden nopeus on jopa 280 m / s. [Suslick 1998] Näillä äärivoimilla on sonolyysi, soluseinät häviävät ja solunsisäinen materiaali uutetaan.

Ultrallaalisesti avustettu uutto on edullinen, yksinkertainen ja tehokas vaihtoehto verrattuna tavanomaisiin uuttotekniikoihin. Ultrasuurien pääasialliset edut kiinteän nesteen uuttumisessa sisältävät uuttoastetta ja nopeampaa kinetiikkaa. Ultrasonic-uutto on usein käytetty tekniikka kasvimateriaalien louhintaan nestemäisten liuottimien avulla ja on osoitettu nopeaksi ja täydellisemmäksi erottamisprosessiksi verrattuna perinteisiin menetelmiin, koska kiinteän ja nestefaasin välinen pinta-ala on huomattavasti suurempi solujen hajoamisen vuoksi ja hiukkassidispersiota.
Sonikaation avulla myös käyttölämpötilaa voidaan pienentää, mikä mahdollistaa lämpötilaherkkien komponenttien poimimisen. Verrattuna muihin uusiin uuttamistekniikoihin, kuten mikroaaltouunilla avustettuun uuttoon, ultraäänilaitteisto on halvempi ja sen käyttö on helpompaa. Lisäksi ultrasonisesti avustettua uuttoa voidaan käyttää millä tahansa liuottimella, kuten Soxhlet-uutolla, erilaisten luonnollisten yhdisteiden uuttamiseksi. [Wang et ai. 2006] Tarvittaessa voidaan käyttää räjähdyssuojattuja teollisuuskapasiteettituotteita.
Ultrasoniksen merkittävä etu on vaikutus tärkeimpiin prosessiparametreihin: amplitudi, aika, lämpötila, paine ja viskositeetti. Näin uuttoprosessi voidaan optimoida sen varmistamiseksi, ettei uutteiden rakenne vahingoitu.

Kahviyhdisteiden ultraääniuuttaminen

Ultraääni-avusteinen uutto on yleinen menetelmä bioaktiivisten aineiden eristämiseksi kasvimateriaalista [Dong et al. 2010]. Kahvipapujen osalta kofeiini- ja antioksidanttiset fenoliyhdisteet saattavat olla arvokkaimmat uuttamisai- neet niiden laaja-alaisten sovellusten vuoksi lääketeollisuudessa ja elintarviketeollisuudessa. Mutta myös flavonoidit, kloorogeeninen happo ja protokatahappihappo ovat uutteita, joita käytetään lisäaineina.
Perinteisten uuttamismenetelmien, kuten nestemäisen nesteen uuttamisen, liuottimissa, yleensä uuttotehokkuus lisääntyy uuttolämpötilan kasvaessa. Tämä aiheuttaa usein haittoja ja uutteen laatuhäviöitä, koska lämpötila vaikuttaa fenoliyhdisteiden stabiilisuuteen.
Ultraääni-avusteinen kiinteä-neste-uutto on osoitettu tehokas ja aikaa säästävä uuttamismenetelmä. Erittäin voimakkaat ultraääni- voimat antavat tarvittavan energian uuttoa varten, joten vähemmän tai edes mitään liuottimia ei tarvita. Lämpötilaa voidaan ohjata hyvin, koska sonikoidun erän tai virtaussolureaktorin jäähdytys voidaan tehokkaasti jäähdyttää (tai tarvittaessa lämmittää). Liuottimien uuttamisprosesseissa Hielscher Ultrasonics tarjoaa myös ATEX- ja FM-sertifioituja räjähdyssuojattuja ultraäänijärjestelmiä.
Uuden ultraäänen voimakkaan uuttovälineen ansiosta myös jo käytetty kahvipohja (kahvijätteet) on yhä raaka-aine, joka sisältää runsaasti uutettavissa olevia yhdisteitä. Koska kahvin jätemateriaali on halpaa ja saatavana suuressa määrin, se on ihanteellinen raaka-aine jäljelle jäävien aktiivisten yhdisteiden uuttamiseksi. Vaikka kofeiinipitoisuus ja muut kahvin jätteen sisältämät aineosat ovat pienempiä kuin käyttämätöntä kahvijauhetta, edelleen suuri määrä jää ja se voidaan irrottaa. Näiden yhdisteiden vapauttamiseksi kahvijauheesta tulee täysi vaikutus käsittelyparametreihin erityisen merkityksellisiksi. Suuritehoinen ultraääni pystyy poimimaan suuria määriä aktiivista yhdistettä lyhyessä käsittelyajassa.

Kofeiinin uuttaminen

Kofeiiniä voidaan vaatia yleisimmin kulutetusta stimulantista. Koska kofeiinia ei kuluteta ainoastaan ​​juomaan kahvia, kofeiiniuutea käytetään teollisuudessa, jotta sitä voidaan käyttää lisäaineena kofeiinina. Siten on mahdollista saada aikaan voimakkaampi kahvi tai muodostaa virvoitusjuomia (esim. Cola), energiajuomia tai muuta ruokaa (esim. Suklaata).
Mutta kofeiinia ei käytetä vain lisäaineena ruoka tuotanto on tärkeä aktiivinen yhdiste myös lääkkeissä. Kofeiiniuutteen tavanomainen käyttö on esimerkiksi päänsärky- ja migreeni-lääkkeissä tai kipulääkkeissä.
Kofeiinin poistamiseksi kahvin tärkein alkaloidi, ultraääni on sopiva menetelmä. Wang ja hänen kollegansa [Wang et al. 2011] todettiin, että tarvitaan vain lyhyt ekstraktioaika kyllästetyn tilan saavuttamiseksi, jos käytetään ultrasonication-menetelmää. Tämä tarkoittaa, että ultraääni on erittäin tehokas ja aikaa säästävä tekniikka kofeiinin saamiseksi.

Caution: Video "duration" is missing

Aromaattiset ja makuaineet

Haihtuvat kahviyhdisteet ovat arvokkain murto-osa paahdetusta kahvipavuista ja antavat kahvin ainutlaatuisen maun ja tuoksun. Liukoisen kahvin laatua voidaan merkittävästi parantaa lisäämällä aromiabsorboituja kahviöljyjä kahvijauheeseen.
Vertailututkimus, jossa tarkasteltiin fenolisten yhdisteiden uuttamista mansikoista, osoitti, että ultraääniuutto aiheuttaa vähemmän fenolisten aineiden hajoamista ja on paljon nopeampi uuttamisprosessi verrattuna muihin uuttomenetelmiin, mukaan lukien kiinteä-neste, subkriittinen vesi ja mikroaaltouunainen menetelmä. [Herrera et ai. 2005]
Wangin ja hänen kollegojensa tutkimus [Wang et al. 2011] osoittaa, että pienitaajuinen, suuritehoinen ultraääni on tehokkaampi kahvin makujen uuttamiseksi. Erityisesti 4-tridekanonille ja 2-metoksi-3-metyylipyratsiinille he löysivät ultraäänisuodatuksen helpomman ja tehokkaamman tekniikan, jolla saatiin erittäin suuret uuttotuotokset. Lisäksi on osoitettu, että lämpötilaa on säädeltävä, koska kahvin makuainekomponentit ovat hyvin haihtuvia korkeissa lämpötiloissa. Ne saavuttivat hyvät uuttamistulokset lämpötilavälillä 35 - 65 ° C suhteellisen lyhytaikaisessa ultraäänitutkimuksessa.

Kahviuuttaminen

Ultrallaalisesti avustetun uuton avulla saavutetut tulokset sopivat myös teeyhdisteiden uuttamiseen (esim. Vihreät teet lehdet). Xia et al. osoitti huomattavasti korkeampaa teepolyfenyyli-, aminohappo- ja kofeiinipitoisuutta ultraäänikäsittelyssä käsitellyissä tee-infuusioreissa kuin tavanomaisessa uuttamisessa. Tämä johtaa parempaan tulokseen aistinvaraisen arvioinnin aikana, joka osoittautui: tee-infuusion aistinvarainen laatu ultraäänellä avustetulla uutolla oli parempi kuin teinfuusio tavanomaisella uutolla. [Xia et ai. 2005]