Dekafeinasi bebas pelarut dengan Power-Ultrasound

• Proses dekafeinasi konvensional kopi dan teh membutuhkan penggunaan pelarut beracun.
• Dekafeinasi ultrasonik adalah metode intensifikasi yang efisien yang memungkinkan untuk menghilangkan kafein dalam prosedur ekstraksi berbasis air tanpa menggunakan pelarut yang keras.
• Dekafeinasi ultrasonik adalah metode yang ekonomis, efektif dan ramah lingkungan untuk menghasilkan produk kopi, teh, dan kakao tanpa kafein berkualitas tinggi.

Dekafeinasi dengan Ultrasonication

Kafein adalah zat yang larut dalam air, sehingga air dapat digunakan untuk menghilangkan kafein dari kopi, teh, dan kakao. Proses dekafeinasi konvensional menggunakan bahan kimia sebagai zat dekafeinasi (seperti metilen klorida, CO2, atau etil asetat) untuk mempercepat proses. Dengan menggunakan ekstraksi berbasis air ultrasonik yang dikombinasikan dengan arang aktif sebagai agen tanpa kafein, produk kopi, teh, atau kakao tanpa kafein disiapkan dalam proses organik dan ramah lingkungan.

Diintensifkan Secara Ultrasonik Swiss Water Decaffeination

Dekafeinasi yang dibantu ultrasonik adalah proses intensifikasi dari apa yang disebut Swiss water decaffeination .
Proses dekafeinasi air Swiss bekerja berdasarkan pelarutan dan osmosis untuk menghilangkan kafein dari biji kopi, daun teh, dan biji kakao.
Mengintegrasikan ultrasonicator tipe probe ke dalam proses dekafeinasi Swiss Water melibatkan penggabungan sonikasi selama tahapan tertentu dari proses untuk meningkatkan ekstraksi kafein. Proses dekafeinasi air Swiss melibatkan empat langkah proses utama. Sementara penerapan ultrasound untuk dekafeinasi yang lebih efisien dapat bervariasi tergantung pada pengaturan dan peralatan tertentu, berikut adalah garis besar umum tentang bagaimana ultrasonicator tipe probe terutama diintegrasikan untuk peningkatan proses:

1. Tahap perendaman: Langkah awal dalam proses dekafeinasi Swiss Water melibatkan perendaman biji kopi hijau dalam air panas untuk membuat larutan air bermuatan rasa. Selama tahap perendaman ini, ultrasonicator tipe probe dapat digunakan untuk menerapkan sonikasi untuk memfasilitasi ekstraksi kafein dari kacang-kacangan. Ultrasonikasi terkenal karena kapasitasnya untuk mengintensifkan proses ekstraksi dari senyawa bioaktif seperti kafein dari bahan tanaman. Kekuatan mekanis kavitasi ultrasonik? akustik melubangi dan mengganggu sel dan meningkatkan perpindahan massa. Dengan demikian, kafein dikeluarkan dari kacang dan dilepaskan secara efisien ke dalam air. Karena efek ini, sonikasi mempercepat proses dekafeinasi secara signifikan. Kafein yang diekstraksi secara ultrasonik adalah aditif yang berharga untuk makanan dan minuman, misalnya minuman energi.
2. Tahap penghilangan kafein: Setelah perendaman awal, air bermuatan rasa yang mengandung kafein dipisahkan dari biji kopi. Air ini biasanya dilewatkan melalui filter arang aktif untuk menghilangkan kafein. Porositas filter ini berukuran hanya untuk menangkap molekul kafein yang lebih besar, sekaligus memungkinkan molekul minyak dan rasa yang lebih kecil untuk melewatinya. Ini berarti filter arang menahan kafein, sedangkan air yang disaring mengandung semua zat bioaktif yang lebih kecil, yang diketahui memberi kopi, teh, dan kakao aroma dan nilai gizi yang khas.
3. Tahap reabsorpsi: Biji tanpa kafein, yang telah dilucuti dari kafein dan molekul rasa, dibuang. Air yang diperkaya rasa dan polifenol bebas kafein (juga dikenal sebagai “ekstrak kopi hijau”) sangat berharga dan digunakan untuk menghilangkan kafein dari jumlah segar biji kopi yang masih mengandung kafein.
   Karena air ini jenuh dengan molekul rasa dan zat bioaktif lainnya, senyawa ini tidak dapat larut dalam kumpulan biji kopi segar. Dengan demikian, hanya molekul kafein yang dilepaskan dari biji kopi ke dalam air dan dekafeinasi tanpa menghilangkan aroma dan fito-kimia berharga lainnya. Setelah air bermuatan rasa bebas dari kafein, air itu digunakan kembali untuk mengekstraksi kafein dari batch baru biji kopi hijau. Tahap reabsorpsi ini dapat memperoleh manfaat dari penggunaan ultrasonikasi tipe probe, lagi. Kacang hijau direndam dalam air bermuatan rasa, dan ultrasonikasi diterapkan untuk memfasilitasi ekstraksi kafein. Sonikasi membantu meningkatkan penetrasi air ke dalam kacang, meningkatkan efisiensi ekstraksi dan mengurangi waktu ekstraksi.
4. Reabsorpsi dan pengeringan berulang: Langkah-langkah reabsorpsi dan sonikasi dapat diulang beberapa kali sampai tingkat dekafeinasi yang diinginkan tercapai. Setelah reabsorpsi akhir, biji kopi tanpa kafein biasanya dikeringkan, dan air bermuatan rasa siap digunakan kembali di batch berikutnya.

Studi Kasus Dekafeinasi Ultrasonik Biji Kopi

Studi oleh Huamaní-Meléndez dan Darros-Barbosa (2018) bertujuan untuk menyelidiki pengaruh intensitas ultrasound, denyut nadi, dan suhu pada ekstraksi kafein dari biji kopi arabika menggunakan media berair. Para peneliti menggunakan probe ultrasound intensitas tinggi Hielscher UP400S (400 watt; lihat gambar kiri) dan melakukan eksperimen pada intensitas, durasi denyut nadi, dan suhu yang berbeda. Mereka menemukan bahwa meningkatkan intensitas ultrasound dan durasi denyut nadi menyebabkan tingkat ekstraksi kafein yang lebih tinggi, tetapi hanya sampai titik tertentu, setelah itu peningkatan lebih lanjut tidak secara signifikan meningkatkan ekstraksi. Kondisi optimal untuk ekstraksi kafein ditemukan adalah intensitas ultrasound 75 W/cm2, durasi pulsa 5 detik, dan suhu 25°C. Studi ini memberikan protokol khusus untuk menggunakan ultrasound untuk mengekstrak kafein dari biji kopi dan menunjukkan bahwa metode ini bisa menjadi alternatif yang efektif dan ramah lingkungan untuk proses dekafeinasi tradisional.

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Dekafeinasi Bebas Pelarut

Hielscher Ultrasonics memberi Anda ultrasonicator berkinerja tinggi untuk proses ekstraksi dan dekafeinasi yang ringan, namun sangat berkhasiat. Dengan daya ultrasound dari 50 hingga 16.000 watt per ultrasonicator, portofolio ultrasonicator Hielscher memiliki ultrasonicator yang ideal untuk proses pembuatan kopi dan dekafeinasi Anda!
Sebagai produsen dan konsultan berpengalaman lama untuk ultrasonicators daya tinggi dan aplikasinya, Hielscher adalah mitra Anda untuk proses ekstraksi berbantuan ultrasonik. Prosesor ultrasonik Hielscher dipasang di seluruh dunia untuk aplikasi dalam makanan & industri minuman, farmasi, dan kimia.
Kami tidak hanya menyediakan ekstraktor ultrasonik berdaya tinggi, tetapi kami juga membantu pelanggan kami dengan pengetahuan mendalam kami. Layanan pelanggan kami berkisar dari konsultasi dan studi kelayakan hingga optimalisasi proses dan peralatan percontohan hingga pemasangan sistem ultrasonik pada skala industri.
Menawarkan berbagai macam prosesor dan aksesori ultrasonik (seperti sonotrode, sel aliran, dan reaktor), kami dapat merekomendasikan Anda sistem yang paling sesuai untuk memenuhi persyaratan jika kapasitas dan kondisi proses Anda. Pemasangan dan retrofit ke jalur proses yang ada dapat dengan mudah dilakukan karena ekstraktor ultrasonik kami dapat diintegrasikan tanpa modifikasi besar.
Staf konsultan proses, ahli kimia, dan insinyur kami yang terlatih memandu pelanggan kami menuju instalasi dan pengoperasian yang sukses. Peralatan Hielscher memiliki ketahanan yang luar biasa dan hanya membutuhkan perawatan yang sangat rendah. Untuk pelatihan operasional, commissioning pertama, dan layanan pemeliharaan, kami memiliki tim terlatih yang membantu pelanggan kami.