Extraction ultrasonique de la caféine

L'utilisation des ultrasons est une méthode efficace pour l'extraction de la caféine et d'autres composés actifs du café. des dispositifs à ultrasons puissants aident le processus d'extraction, tout en maximisant le rendement et raccourcir le temps de traitement.

Améliorer l'extraction de la caféine grâce aux ultrasons de puissance

La saveur du café et les effets de la caféine sont une passion partagée par des millions de personnes à travers le monde depuis des siècles. Alors que les amateurs de café et les scientifiques cherchent des moyens d'améliorer l'extraction de la caféine, des composés bioactifs et des arômes des grains de café, des techniques innovantes sont apparues pour révolutionner le processus. L'une de ces méthodes, qui exploite la puissance des ultrasons, est apparue comme un outil prometteur pour améliorer l'efficacité de l'extraction de la caféine. Les sonicateurs Hielscher permettent d'extraire des rendements plus élevés de caféine et de découvrir de nouvelles dimensions de saveurs et d'arômes dans les boissons à base de café, les additifs alimentaires et les extraits.

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Ultrasonator UIP6000hdT pour la décaféination industrielle des grains de café, du thé et du cacao. Les ultrasons facilitent et intensifient le processus de décaféination à l'eau suisse.

Ultrasonateur industriel UIP6000hdT pour l'extraction continue de caféine des grains de café

 

L'extraction par ultrasons est la meilleure méthode pour produire du café infusé à froid à partir du café moulu. La sonication libère les composés aromatiques et la caféine en quelques secondes.

Extraction de la caféine par ultrasons et préparation du café infusé à froid

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Les avantages de l'extraction des grains de café par sonication

L'efficacité élevée et la qualité supérieure de l'extrait de café ne sont que deux critères qui font de l'utilisation des sonicateurs à sonde Hielscher la meilleure méthode pour l'extraction de la caféine et des composés du café à partir des grains de café. Les avantages les plus importants de l'extraction du café par ultrasons sont énumérés ci-dessous :

  • Efficacité: Les sonicateurs à sonde génèrent des ondes ultrasoniques intenses qui pénètrent efficacement les matériaux solides. Cela permet de décomposer la structure des grains de café et de faciliter l'extraction de la caféine.
  • Contrôle précis : Les sonicateurs à sonde permettent un contrôle précis de l'énergie ultrasonique et du temps d'exposition. Ce contrôle est essentiel pour éviter la surextraction, qui peut entraîner des saveurs et une amertume indésirables dans l'extrait de café.
  • Vitesse : La sonication est un processus rapide, et les sonicateurs à sonde peuvent réduire considérablement le temps d'extraction par rapport aux méthodes traditionnelles, ce qui rend le processus plus efficace.
  • Uniformité : Les ondes ultrasoniques permettent une extraction plus uniforme dans le grain de café, ce qui garantit une extraction régulière de la caféine.
  • Réduction de l'utilisation de solvants : L'extraction par ultrasons nécessite souvent moins de solvant que les méthodes traditionnelles. Cette méthode peut être respectueuse de l'environnement et rentable.
  • Préservation des composés aromatiques : La sonication de type sonde peut être optimisée pour extraire sélectivement la caféine tout en laissant les autres composés aromatiques largement intacts. Ceci est important pour maintenir la qualité et le goût de l'extrait de café.
  • Évolutivité : Avec Hielscher Ultrasonica, les procédés d'extraction par ultrasons peuvent être mis à l'échelle de façon linéaire pour des applications industrielles. Cela signifie que la faisabilité et l'optimisation du processus peuvent se faire à l'échelle du laboratoire, puis sans risque et facilement à l'échelle de la production.
Sonde à ultrasons UP400St pour l'extraction efficace de la caféine des grains de café, du thé et du cacao. Les ultrasons intensifient et améliorent le processus de décaféination à l'eau suisse.

Sonde à ultrasons UP400ST pour l'extraction efficace de la caféine des grains de café, du thé et du cacao.

 

Dans cette présentation, nous vous introduisons à la fabrication d'extraits botaniques. Nous expliquons les défis que pose la production d'extraits botaniques de haute qualité et comment un sonicateur peut vous aider à surmonter ces défis. Cette présentation vous montrera comment fonctionne l'extraction par ultrasons. Vous apprendrez quels avantages vous pouvez attendre d'un sonicateur pour l'extraction et comment vous pouvez mettre en œuvre un extracteur à ultrasons dans votre production d'extraits.

Extraction botanique par ultrasons - Comment utiliser des sonicateurs pour extraire des composés botaniques ?

Vignette vidéo

 

Extraction par ultrasons des composés café

extraction assistée par ultrasons est une méthode couramment utilisée pour isoler les substances biologiquement actives à partir de matières végétales [Dong et al. 2010]. En ce qui concerne les grains de café, la caféine et les composés phénoliques antioxydants pourraient être les composés les plus précieux pour l'extraction en raison de leurs nombreuses applications dans l'industrie pharmaceutique et alimentaire. Mais également des flavonoïdes, l'acide chlorogénique et de l'acide protocatéchique sont des extraits qui sont utilisés comme additifs.
En utilisant des méthodes d'extraction traditionnelles telles que l'extraction liquide-liquide dans des solvants, l'efficacité d'extraction augmente généralement avec l'augmentation des températures d'extraction. Cela provoque souvent des dommages et une perte de qualité de l'extrait car la température affecte la stabilité des composés phénoliques.
L'extraction solide-liquide assistée par ultrasons s'est révélée être une méthode d'extraction efficace qui permet de gagner du temps. Les forces ultrasoniques très puissantes fournissent l'énergie nécessaire à l'extraction, de sorte que moins de solvants sont nécessaires, voire aucun. La température peut être bien contrôlée car le réacteur sonique en discontinu ou en flux peut être efficacement refroidi (ou chauffé si nécessaire).
En raison des forces d'extraction intenses des ultrasons, le café moulu déjà utilisé (déchets de café) est encore une matière première riche en composés extractibles. Comme les déchets de café sont bon marché et disponibles en grande quantité, ils constituent une matière première idéale pour l'extraction des composés actifs restants. Bien que la teneur en caféine et autres composants des déchets de café soit inférieure à celle de la poudre de café inutilisée, il reste encore une grande quantité de caféine extractible. Pour libérer ces composés du sol de café, l'influence complète sur les paramètres de traitement devient particulièrement significative. Les ultrasons à haute puissance sont capables d'extraire des quantités élevées de composé actif dans un court délai de traitement.

Extracteur ultrasonique installé sur un réacteur pour l'extraction de composés bioactifs du thé et du café

Extracteur à ultrasons UIP2000hdT pour l'extraction de composés bioactifs des grains de café

Sonicateurs haute puissance pour l'extraction du café

Acoustic cavitation as shown here at the Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT is used to initiate and promote chemical reactions. Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator for sonochemical reactions.Afin d'assurer une compréhension plus facile de la procédure d'extraction assistée par ultrasons, l'effet des ultrasons dans les liquides doit être expliqué.
ultrasons – introduit dans les liquides – provoque localement des effets très extrêmes. Lors de la sonification de liquides à des intensités élevées, les ondes sonores qui se propagent dans le milieu liquide entraînent une alternance de cycles de haute pression (compression) et de basse pression (raréfaction), dont les taux dépendent de la fréquence. Pendant le cycle de basse pression, les ondes ultrasonores de haute intensité créent de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Lorsque les bulles atteignent un volume tel qu'elles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles s'effondrent violemment au cours d'un cycle de haute pression. Ce phénomène est appelé cavitation acoustique. Lors de l'implosion, des températures (environ 5 000 K) et des pressions (environ 2 000 atm) très élevées sont atteintes localement. L'implosion de la bulle de cavitation produit également des jets de liquide d'une vitesse pouvant atteindre 280 m/s [Suslick 1998]. [Sous l'effet de ces forces extrêmes, la sonolyse se produit, les parois cellulaires sont rompues et le matériel intracellulaire est extrait.
L'extraction assistée par ultrasons est une alternative peu coûteuse, simple et efficace par rapport aux techniques d'extraction conventionnelles. Les principaux avantages des ultrasons dans l'extraction solide-liquide comprennent l'augmentation du rendement d'extraction et une cinétique plus rapide. L'extraction par ultrasons est une technique fréquemment utilisée pour extraire des matières végétales à l'aide de solvants liquides et est prouvée pour un procédé d'extraction rapide et plus complet par rapport aux méthodes traditionnelles car la surface entre la phase solide et liquide est significativement plus grande. et la dispersion des particules.
L'utilisation de la sonication permet également de réduire la température de fonctionnement, ce qui permet d'extraire des composants sensibles à la température. Comparé à d'autres nouvelles techniques d'extraction telles que l'extraction assistée par micro-ondes, l'appareil à ultrasons est moins cher et plus facile à utiliser. En outre, l'extraction assistée par ultrasons peut être utilisée avec n'importe quel solvant, comme l'extraction Soxhlet, pour extraire une grande variété de composés naturels. [Wang et al. 2006]
Un avantage substantiel d'ultrasons est l'influence sur les paramètres de traitement les plus importants: l'amplitude, le temps, la température, la pression et la viscosité. De ce fait, le processus d'extraction peut être optimisé pour assurer que la structure des extraits de ne pas endommager.

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Extraction de caféine améliorée par sonication

La caféine peut être réclamé le stimulant le plus couramment consommé. Comme la caféine est non seulement consommé en buvant du café moulu, extrait de caféine est utilisé dans l'industrie pour traiter d'autres produits avec de la caféine comme additif. Ainsi, il devient possible de créer plus fort du café ou de formuler des boissons non alcoolisées (par exemple de cola), les boissons énergisantes ou d'autres aliments (par exemple le chocolat).
Mais la caféine n'est pas seulement utilisée comme additif dans la production alimentaire, c'est aussi un composé actif important dans les produits pharmaceutiques. Une application courante de l'extrait de caféine est par exemple le mélange dans les médicaments contre les maux de tête et la migraine ou dans les analgésiques.
Pour extraire la caféine, le principal alcaloïde du café, les ultrasons sont une méthode appropriée. Wang et ses collègues ont constaté qu'il suffisait d'une courte durée d'extraction pour atteindre un état saturé si l'on utilisait les ultrasons. Cela signifie que les ultrasons sont une technique très efficace et qui permet de gagner du temps pour obtenir de la caféine. [Wang et al. 2011]

Molécules aromatiques et composés aromatiques

La caféine peut être extraite à l'aide de sonicateurs. L'extraction de caféine par ultrasons se distingue par des rendements plus élevés et des temps de traitement plus courts.Les composés volatiles de café sont la fraction la plus précieuse du grain de café torréfié et confère café sa saveur unique et le parfum. La qualité du café soluble peut être sensiblement améliorée par l'ajout d'huiles de café absorbé arôme à la poudre de café.
Une étude de comparaison, examinant l'extraction des composés phénoliques des fraises, a montré que l'extraction par ultrasons provoque moins de dégradation des composés phénoliques et est un processus d'extraction beaucoup plus rapide comparé à d'autres méthodes d'extraction telles que l'eau sous-critique. [Herrera et al. 2005]
L'étude de Wang et de ses collègues montre que les ultrasons à basse fréquence et à haute puissance sont plus efficaces pour l'extraction des arômes de café. En particulier pour la 4-Tridécanone et la 2-Méthoxy-3-Méthylpyrazine, ils ont trouvé que l'extraction par ultrasons était une technique plus facile et plus efficace, permettant d'obtenir des rendements d'extraction très élevés. En outre, il a été démontré que la température doit être contrôlée car les composants de l'arôme de café sont très volatils à haute température. Ils ont obtenu de bons résultats d'extraction à des températures comprises entre 35 et 65 °C sous une irradiation ultrasonique relativement courte. [Wang et al. 2011]

 

Dans ce clip vidéo, nous vous montrons comment vous pouvez préparer rapidement votre café à infusion froide à l'aide d'une coffee pad et de l'appareil à ultrasons à sonde UP200Ht.

Café froid avec sonicateur (Hielscher UP200Ht Sonicator)

Vignette vidéo

 

Extraction du thé améliorée par sonication

Les résultats obtenus par extraction assistée par ultrasons sont également appropriés pour l'extraction de composés de thé (par exemple des leafs de thé vert). Une étude menée par Xia et al. a montré une teneur nettement plus élevée de polyphénols de thé, l'acide aminé et de la caféine dans infusions de thé traitées par ultrasons que dans ceux obtenus par extraction classique. Il en résulte de meilleurs résultats lors d'une évaluation organoleptique qui se est avéré: la qualité sensorielle de l'infusion de thé avec extraction assistée par ultrasons a été meilleure que celle de l'infusion de thé avec extraction classique. [Xia et al. 2005]

Les ultrasonicators de Hielscher, par exemple UP200S (sur la photo), remportent un grand succès pour l'extraction de la matière intra-cellulaire.

extraction par ultrasons à partir d'herbes

Conclusion : Extraction très efficace de la caféine par ultrasons

L'extraction assistée par ultrasons est une méthode efficace, rapide et contrôlable pour l'extraction des composés actifs du café. Les composés les plus intéressants et les plus précieux sont la caféine et les antioxydants tels que les diterpènes phénoliques (cafestol, kahweol) et les acides ascorbiques. Les principaux avantages de l'extraction assistée par ultrasons sont des extraits d'excellente qualité avec des rendements élevés. Ces avantages de l'extraction par ultrasons sont obtenus par l'optimisation et le contrôle précis des paramètres d'extraction par ultrasons.

Sonicateurs haute performance pour l'extraction de caféine

Lorsqu'il s'agit d'extraire la caféine, quelle que soit l'échelle de traitement, les sonicateurs Hielscher représentent le summum de l'innovation et de l'efficacité. Que vous soyez un petit producteur artisanal ou une grande usine de fabrication industrielle, les sonicateurs Hielscher offrent une solution précise et puissante pour extraire l'essence pure de la caféine de votre matière première.

  • Précision et cohérence: Les sonicateurs à sonde Hielscher sont conçus pour assurer un contrôle précis du processus d'extraction. Leur technologie de pointe garantit des résultats constants d'un lot à l'autre, ce qui vous permet de maintenir la qualité et la puissance de votre extrait de caféine.
  • Évolutivité : Hielscher propose une gamme de sonicateurs adaptés à différentes échelles de traitement. Des modèles de table compacts pour la recherche et le développement aux systèmes industriels robustes capables de traiter des volumes importants, Hielscher offre la flexibilité nécessaire pour répondre à vos exigences de production.
  • Efficacité: Les sonicateurs Hielscher permettent de réduire considérablement les temps d'extraction par rapport aux méthodes traditionnelles. Les ondes ultrasoniques générées par ces machines créent des forces de cavitation intenses qui brisent rapidement les parois cellulaires et libèrent les molécules de caféine, ce qui permet de raccourcir les cycles de traitement.
  • Polyvalence : Les sonicateurs Hielscher ne se limitent pas à l'extraction de la caféine. Nos sonicateurs s'adaptent à une large gamme d'applications dans les industries alimentaire, pharmaceutique et cosmétique. Qu'il s'agisse d'extraire la caféine des grains de café, des feuilles de thé ou d'autres sources botaniques, les sonicateurs Hielscher offrent la polyvalence nécessaire pour répondre à vos besoins.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande convivialité. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
00,5 à 1,5 ml n / a. VialTweeter
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
15 à 150L 3 à 15L/min UIP6000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

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Veuillez utiliser le formulaire ci-dessous pour demander des informations supplémentaires sur les processeurs à ultrasons, les applications et les prix. Nous nous ferons un plaisir de discuter avec vous de votre processus et de vous proposer un système à ultrasons répondant à vos exigences !









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Les homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement sont utilisés en laboratoire, sur table, dans le cadre de projets pilotes et dans l'industrie.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques à haute performance pour des applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.



Café et extraits de café

Café - fabriqués à partir de grains de café torréfiés – Le café est une boisson très populaire, consommée dans le monde entier. Outre leur effet vitalisant lorsqu'ils sont consommés comme boisson stimulante, les composés du café présentent un intérêt pour l'industrie alimentaire, pharmaceutique (par exemple dans les analgésiques) et cosmétique, car ils sont utilisés comme additifs précieux dans divers produits. C'est notamment le cas de la caféine (1,3,7-triméthylxanthine) et des antioxydants, connus pour leurs effets positifs sur la santé humaine. Le café contient, entre autres, des diterpènes phénoliques tels que le cafestol et le kahweol, et des acides ascorbiques, connus pour leur activité antioxydante. Des études épidémiologiques suggèrent que les ingrédients du café peuvent avoir un effet préventif sur plusieurs maladies chroniques, notamment le diabète sucré de type 2, la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et les maladies du foie telles que la cirrhose et le carcinome hépatocellulaire.
Les ultrasons sont un outil bien connu et éprouvé pour de nombreuses applications dans divers secteurs. L'une des applications les plus importantes et les plus réussies des ultrasons de puissance est l'extraction de composés bioactifs des plantes. La cavitation ultrasonique perturbe les cellules et provoque ainsi la libération de la matière intracellulaire. Grâce à ces effets, la sonication permet d'obtenir des rendements d'extraction plus élevés et plus complets dans un temps de traitement très court. En tant que technique de traitement non thermique, les molécules bioactives ne sont pas dégradées par des températures élevées, ce qui permet d'obtenir des extraits de haute qualité.

Littérature / Références


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, depuis les ultrasons compacts de laboratoire jusqu'aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.


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