Ekstrakti ljuski kakaa dobiveni ultrazvukom velike snage
Otpad kakaa, poput pulpe ploda kakaa i ljuski kakaa, može se lako valorizirati ekstrakcijom kakao maslaca, voćnog šećera i bioaktivnih spojeva. Dokazano je da je ultrazvučna ekstrakcija vrlo učinkovita tehnika za izdvajanje vrijednih sastojaka iz otpada kakaa. Ultrazvučni ekstraktori omogućuju dobivanje visokih prinosa spojeva prehrambene kvalitete iz ljuski, ovojnica i pulpe ploda kakaa brzim, sigurnim i jednostavnim postupkom.
Nusproizvodi kakaa
Kakao (Theobroma cacao L.) vrijedna je poljoprivredna kultura čija se zrna uglavnom upotrebljavaju za proizvodnju čokolade. Nakon berbe plodova kakaa, prije ili nakon prženja zrna kakaa, zrna se odvajaju od ljuski (poznatih i kao ovojnice ili opne) i pulpe ploda. Ljuske zrna kakaa i pulpa ploda kakaa smatraju se nusproizvodom industrije kakaa. Ovisno o vrsti ploda kakaa, zrna čine približno 25% mase ploda kakaa. Pulpa čini dodatnih 25% mase, a ostatak čini ljuska / ovojnica, koja se uglavnom odbacuje kao otpad. Međutim, nusproizvodi kakaa, poput ljuski i pulpe, bogati su vlaknima, antioksidansima, polifenolima, aromatskim spojevima, šećerima i lipidima, koji se mogu upotrebljavati kao dodaci hrani i pićima.
Sustav za ultrazvučnu ekstrakciju UIP2000hdT za preradu nusproizvoda kakaa. Ultrazvučnom ekstrakcijom iz ljuski kakaa oslobađaju se antioksidansi, polifenoli i flavonoidi.
Ultrazvučna ekstrakcija fitonutrijenata iz ljuski kakaa
Ultrazvučna ekstrakcija ljuski kakaa: ultrazvučna ekstrakcija pretvara biootpad kakaa (npr. ljuske kakaa, ljuske ploda) u vrijedne prehrambene proizvode poput kakao maslaca, aromatskih spojeva, fitonutrijenata, voćnih šećera i prehrambenih vlakana. Za učinkovit postupak ultrazvučne ekstrakcije potrebna je samo gruba predobrada biomase ljuski kakaa, odnosno mljevenje ljuski kakaa.
Ultrazvuk velike snage za ekstrakciju
Mehanizam kojim ultrazvuk velike snage intenzivira ekstrakciju uglavnom se pripisuje pojavi akustične kavitacije. Ultrazvučna kavitacija uzrokuje sudare između čestica ljuski / ovojnica kakaa, što dovodi do njihova usitnjavanja pri međusobnim sudarima i smanjenja veličine čestica. Kada kavitacijski mjehurići kolabiraju na površini krutih čestica kakaa, erozija i sonoporacija dodatno povećavaju površinu čestica. Tako intenziviran prijenos mase olakšava oslobađanje molekula poput proteina, lipida i fitokemikalija. Ultrazvučno stvorene smične sile poboljšavaju prodiranje otapala u stanični matriks biljnog materijala te povećavaju propusnost staničnih membrana. Ti mehanizmi ultrazvuka velike snage odgovorni su za znatno intenziviranje procesa koje se postiže primjenom ultrazvuka za ekstrakciju iz biljnog materijala.
- visoki prinosi
- brz postupak
- niski operativni troškovi
- ponovljivi rezultati
- linearno povećanje mjerila
- jednostavno rukovanje
- robusnost
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija ljuski kakaa potvrđena istraživanjima
Grillo i sur. (2018) istraživali su ekstrakciju kakao maslaca, polifenola (npr. katehina, epikatehina, dimera, trimera i tetramera procijanidina), antioksidansa i metilksantina (npr. kofeina, teobromina) iz ljuski zrna kakaa primjenom ultrazvučne ekstrakcije. Kao što prikazuje tablica u nastavku, primjena ultrazvuka uvijek je povećavala prinose i lipofilnih i hidrofilnih ekstrakata, čime su na jednostavan i lak način dobiveni ekstrakti bogati antioksidativnim flavanolima (katehinima i epikatehinima), teobrominom (32,7 ± 0,12 mg/g ljuski), kofeinom (1,76 ± 0,08 mg/g ljuski) i kakao maslacem. Najbolji rezultati pri sonikaciji postignuti su primjenom ternarne smjese, koja daje nešto niže ukupno iskorištenje hidrofilne frakcije i omogućuje 16-struko skraćenje vremena ekstrakcije.
Prinosi ultrazvučno potpomognute ekstrakcije (UAE) i konvencionalnog postupka iz sirovih ljuski kakaa, izraženi kao maseni postotak (w/w). Ultrazvučna ekstrakcija daje znatno više prinose.
Istraživanje i autorska prava: Grillo i sur. 2019.
Yusof i sur. (2019) također su uspjeli dokazati učinkovitost ultrazvučne ekstrakcije flavonoida iz ljuski kakaa. Utvrdili su da su sljedeći parametri ekstrakcije, odnosno koncentracija etanola, temperatura i vrijeme ultrazvučne obrade, najučinkovitiji, tj. da su pri sljedećim uvjetima dobiveni najviši prinosi ekstrakta: najveća vrijednost ukupnog sadržaja flavonoida (TFC; 7,47 mg RE/g suhe mase (DW)) postignuta je pri koncentraciji etanola od 80%, temperaturi procesa od 55ºC i sonikaciji u trajanju od 45 min.
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za preradu otpada kakaa
Sustavi za ultrazvučnu ekstrakciju visokih performansi tvrtke Hielscher Ultrasonics upotrebljavaju se diljem svijeta u istraživanju i razvoju te u maloj, srednjoj i potpuno komercijalnoj proizvodnji. Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi intenziviraju proces ekstrakcije te povećavaju prinos i ukupnu učinkovitost proizvodnje visokokvalitetnih ekstrakata. Hielscher Ultrasonics nudi opremu za ekstrakciju za svaki volumen / kapacitet procesa. S više od 25 godina iskustva u ekstrakciji iz biljnog materijala, Hielscher Ultrasonics vaš je pouzdan partner za ultrazvučnu ekstrakciju visokih performansi!
Najsuvremeniji ultrazvučni uređaji visokih performansi za ekstrakciju kakaa
Pametne značajke ultrazvučnih uređaja Hielscher osmišljene su kako bi jamčile pouzdan rad, ponovljive rezultate i jednostavno korištenje. Radnim postavkama može se lako pristupiti i podesiti ih putem intuitivnog izbornika, kojem se pristupa putem digitalnog dodirnog zaslona u boji i daljinskog upravljanja putem preglednika. Stoga se svi uvjeti obrade, poput neto energije, ukupne energije, amplitude, vremena, tlaka i temperature, automatski bilježe na ugrađenu SD karticu. To vam omogućuje pregled i usporedbu prethodnih ciklusa sonikacije te optimizaciju procesa ekstrakcije ljuski zrna kakaa radi postizanja najviše učinkovitosti.
Sustavi Hielscher Ultrasonics upotrebljavaju se diljem svijeta za proizvodnju visokokvalitetnih biljnih ekstrakata. Industrijski ultrazvučni uređaji Hielscher mogu lako raditi pri visokim amplitudama u neprekidnom radu (24/7/365). Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano generirati standardnim sonotrodama (ultrazvučnim sondama / rogovima). Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Zbog svoje robusnosti i malih potreba za održavanjem, naši sustavi za ultrazvučnu ekstrakciju često se ugrađuju za zahtjevne primjene i u zahtjevnim okruženjima.
Obratite nam se sada kako biste saznali više o ultrazvučnoj ekstrakciji polifenola, antioksidansa, šećera i kakao maslaca iz nusproizvoda kakaa. Rado ćemo vam poslati informacije o našim sustavima za ultrazvučnu ekstrakciju i cijenama! Naše iskusno osoblje rado će s vama razgovarati o vašoj primjeni i zahtjevima obrade!
Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skup uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje, dispergiranje, emulgiranje i ekstrakciju u laboratorijskom, pilotnom i industrijskom mjerilu.
Literatura / Reference
- Disca, V.; Travaglia, F.; Carini, C.; Coïsson, J.D.; Cravotto, G.; Arlorio, M.; Locatelli, M. (2024): Improving the Extraction of Polyphenols from Cocoa Bean Shells by Ultrasound and Microwaves: A Comparative Study. Antioxidants 2024, 13, 1097.
- Giorgio Grillo, Luisa Boffa, Arianna Binello, Stefano Mantegna, Giancarlo Cravotto, Farid Chemat, Tatiana Dizhbite, Liga Lauberte, Galina Telysheva (2019): Cocoa bean shell waste valorisation; extraction from lab to pilot-scale cavitational reactors. Food Research International, Volume 115, 2019. 200-208.
- Md Yusof, A. H.; Abd Gani, S. S.; Zaidan, U. H.; Halmi, M.; Zainudin, B. H. (2019): Optimization of an Ultrasound-Assisted Extraction Condition for Flavonoid Compounds from Cocoa Shells (Theobroma cacao) Using Response Surface Methodology. Molecules 2019, 24(4), 711.
- Ruesgas-Ramón M, Suárez-Quiroz ML, González-Ríos O, Baréa B, Cazals G, Figueroa-Espinoza MC, Durand E. (2020): Biomolecules extraction from coffee and cocoa by- and co-products using deep eutectic solvents. J Sci Food Agric 100(1), 2020. 81-91.
- Medina-Torres N.; Ayora-Talavera T.; Espinosa-Andrews H.; Sánchez-Contreras A.; Pacheco N. (2017): Ultrasound Assisted Extraction for the Recovery of Phenolic Compounds from Vegetable Sources. Agronomy 7(3):47, 2017.
- S.R. Shirsath, S.H. Sonawane, P.R. Gogate (2012): Intensification of extraction of natural products using ultrasonic irradiations–A review of current status. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification Volume 53, 2012. 10-23.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi u veličinama od laboratorijskih do industrijskih.