Décaféination sans solvant à l'aide d'ultrasons de puissance

• Le processus conventionnel de décaféination du café et du thé nécessite l’utilisation de solvants toxiques.
• La décaféination par ultrasons est une méthode d’intensification efficace qui permet d’éliminer la caféine dans une procédure d’extraction à base d’eau sans utiliser de solvants agressifs.
• La décaféination par ultrasons est une méthode économique, efficace et écologique pour produire du café, du thé et des produits à base de cacao décaféinés de haute qualité.

Décaféination par ultrasons

La caféine est une substance soluble dans l’eau, de sorte que l’eau peut être utilisée pour éliminer la caféine du café, du thé et du cacao. Les procédés de décaféination conventionnels utilisent un produit chimique comme agent décaféinant (tel que le chlorure de méthylène, le CO2 ou l’acétate d’éthyle) pour accélérer le processus. En utilisant l’extraction par ultrasons à base d’eau en combinaison avec du charbon actif comme agent décaféinant, un café, un thé ou un produit à base de cacao décaféiné est préparé selon un processus biologique et respectueux de l’environnement.

Intensifié par ultrasons Swiss Water Decaffeination

La décaféination assistée par ultrasons est un processus d’intensification de ce que l’on appelle Swiss water decaffeination .
Le processus suisse de décaféination de l’eau fonctionne sur la base de la dissolution et de l’osmose pour éliminer la caféine des grains de café, des feuilles de thé et des fèves de cacao.
L’intégration d’ultrasons de type sonde dans le processus de décaféination de Swiss Water implique l’incorporation de sonication à des étapes spécifiques du processus pour améliorer l’extraction de la caféine. Le processus suisse de décaféination de l’eau comporte quatre étapes principales. Bien que la mise en œuvre des ultrasons pour une décaféination plus efficace puisse varier en fonction de la configuration et de l’équipement spécifiques, voici un aperçu général de la façon dont les ultrasons de type sonde sont principalement intégrés pour l’amélioration des processus :

1. Étape de trempage : La première étape du processus de décaféination de Swiss Water consiste à faire tremper des grains de café vert dans de l’eau chaude pour créer une solution d’eau chargée de saveurs. Au cours de cette étape de trempage, un ultrasoniseur de type sonde peut être utilisé pour appliquer une sonication afin de faciliter l’extraction de la caféine des grains. Les ultrasons sont bien connus pour leur capacité à intensifier les processus d’extraction de composés bioactifs tels que la caféine à partir de matières végétales. Les forces mécaniques de la cavitation ultrasonique/acoustique perforent et perturbent les cellules et favorisent le transfert de masse. Ainsi, la caféine est retirée des grains et libérée efficacement dans l’eau. En raison de ces effets, la sonication accélère considérablement le processus de décaféination. La caféine extraite par ultrasons est un additif précieux pour les aliments et les boissons, par exemple les boissons énergisantes.
2. Étape d’élimination de la caféine : Après le trempage initial, l’eau chargée de saveur contenant de la caféine est séparée des grains de café. Cette eau est généralement passée à travers des filtres à charbon actif pour éliminer la caféine. La porosité de ce filtre est dimensionnée pour ne capturer que les plus grosses molécules de caféine, tout en laissant passer les molécules d’huile et d’arôme plus petites. Cela signifie que le filtre à charbon retient la caféine, tandis que l’eau filtrée contient toutes les petites substances bioactives, qui sont connues pour donner au café, au thé et au cacao leur arôme distinctif et leur valeur nutritionnelle.
3. Étape de réabsorption : Les grains décaféinés, qui ont été débarrassés de leur caféine et de leurs molécules d’arôme, sont jetés. L’eau enrichie en arômes et en polyphénols sans caféine (également connue sous le nom d'«extrait de café vert ») est très précieuse et est utilisée pour éliminer la caféine d’un lot frais de grains de café contenant encore de la caféine.
   Étant donné que cette eau est saturée de molécules d’arôme et d’autres substances bioactives, ces composés ne peuvent pas se dissoudre dans le lot frais de grains de café. Ainsi, seules les molécules de caféine sont libérées des grains de café dans l’eau et une décaféination sans enlever l’arôme et d’autres composés phytochimiques précieux. Une fois que l’eau chargée de saveur est exempte de caféine, elle est réutilisée pour extraire la caféine d’un nouveau lot de grains de café vert. Cette étape de réabsorption peut bénéficier de l’utilisation d’ultrasons de type sonde, encore une fois. Les grains verts sont trempés dans l’eau chargée de saveur et des ultrasons sont appliqués pour faciliter l’extraction de la caféine. La sonication aide à améliorer la pénétration de l’eau dans les grains, améliorant l’efficacité de l’extraction et réduisant le temps d’extraction.
4. Réabsorption et séchage répétés : Les étapes de réabsorption et de sonication peuvent être répétées plusieurs fois jusqu’à ce que le niveau de décaféination souhaité soit atteint. Après la réabsorption finale, les grains de café décaféinés sont généralement séchés et l’eau chargée de saveur est prête à être réutilisée dans le lot suivant.

Étude de cas sur la décaféination par ultrasons des grains de café

L’étude de Huamaní-Meléndez et Darros-Barbosa (2018) visait à étudier l’effet de l’intensité des ultrasons, du pouls et de la température sur l’extraction de la caféine à partir de grains de café Arabica à l’aide d’un milieu aqueux. Les chercheurs ont utilisé la sonde à ultrasons de haute intensité Hielscher UP400S (400 watts ; voir photo de gauche) et ont réalisé des expériences à différentes intensités, durées d’impulsions et températures. Ils ont constaté que l’augmentation de l’intensité des ultrasons et de la durée du pouls entraînait un taux d’extraction de caféine plus élevé, mais seulement jusqu’à un certain point, après quoi d’autres augmentations n’amélioraient pas significativement l’extraction. Les conditions optimales pour l’extraction de la caféine se sont avérées être une intensité ultrasonore de 75 W/cm2, une durée d’impulsion de 5 secondes et une température de 25°C. L’étude fournit un protocole spécifique pour l’utilisation des ultrasons pour extraire la caféine des grains de café et suggère que cette méthode pourrait être une alternative efficace et respectueuse de l’environnement aux processus de décaféination traditionnels.

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