Estratti dai gusci di cacao con ultrasuoni di potenza

Gli scarti del cacao, come la polpa del frutto e i gusci, possono essere facilmente valorizzati estraendo burro di cacao, zuccheri della frutta e composti bioattivi. L’estrazione a ultrasuoni si è dimostrata una tecnica altamente efficiente per isolare componenti preziosi dagli scarti del cacao. Gli estrattori a ultrasuoni consentono di ottenere rese elevate di composti di grado alimentare dalle bucce, dai gusci e dalla polpa del frutto del cacao mediante un trattamento rapido, sicuro e semplice.

Sottoprodotti del cacao
Il cacao (Theobroma cacao L.) è una coltura pregiata, le cui fave vengono utilizzate principalmente per la produzione di cioccolato. Dopo la raccolta delle cabosse di cacao, prima o dopo la tostatura delle fave, queste vengono separate dai gusci (detti anche tegumenti o bucce) e dalla polpa del frutto. I gusci delle fave e la polpa del frutto del cacao sono considerati sottoprodotti dell’industria del cacao. A seconda della specie del frutto di cacao, le fave costituiscono circa il 25% in peso del frutto. La polpa rappresenta un ulteriore 25% in peso e il resto è costituito da guscio / buccia, che viene per lo più scartato come rifiuto. Tuttavia, i sottoprodotti del cacao, come gusci e polpa, sono ricchi di fibre, antiossidanti, polifenoli, composti aromatici, zuccheri e lipidi, che possono essere utilizzati come additivi negli alimenti e nelle bevande.

Estrazione a ultrasuoni di fitonutrienti dai gusci di cacao

Estrazione a ultrasuoni dai gusci di cacao: l’estrazione a ultrasuoni trasforma i rifiuti biologici del cacao (ad es., bucce di cacao, bucce delle cabosse) in prodotti alimentari preziosi, come burro di cacao, composti aromatici, fitonutrienti, zuccheri della frutta e fibre alimentari. Per un processo di estrazione a ultrasuoni efficiente è necessario soltanto un pretrattamento grossolano della biomassa dei gusci di cacao, ossia la macinazione dei gusci.

Ultrasuoni di potenza per l’estrazione

Il meccanismo con cui gli ultrasuoni di potenza intensificano l’estrazione è attribuito principalmente al fenomeno della cavitazione acustica. La cavitazione ultrasonica provoca collisioni tra le particelle di guscio / buccia di cacao, causando frammentazione per collisione tra particelle e riduzione delle loro dimensioni. Quando le bolle di cavitazione collassano sulla superficie dei solidi di cacao, l’erosione e la sonoporazione aumentano ulteriormente la superficie delle particelle. Il trasferimento di massa così intensificato facilita il rilascio di molecole quali proteine, lipidi e composti fitochimici. Le forze di taglio generate dagli ultrasuoni migliorano la penetrazione del solvente nella matrice cellulare del materiale vegetale e la permeabilità delle membrane cellulari. Questi meccanismi degli ultrasuoni di potenza sono responsabili della significativa intensificazione del processo ottenuta quando la sonicazione viene applicata all’estrazione da materiali vegetali.

Estrazione assistita da ultrasuoni dai gusci di cacao comprovata dalla ricerca

Grillo et al. (2018) hanno studiato l’estrazione di burro di cacao, polifenoli (ad es. catechina, epicatechina, dimeri, trimeri e tetrameri di procianidina), antiossidanti e metilxantine (ad es., caffeina, teobromina) dai gusci delle fave di cacao mediante estrazione a ultrasuoni. Come mostra la tabella seguente, la sonicazione ha sempre aumentato le rese degli estratti sia lipofili sia idrofili, consentendo di ottenere in modo semplice e agevole estratti ricchi di flavanoli antiossidanti (catechine ed epicatechine), teobromina (32,7 ± 0,12 mg/g di gusci), caffeina (1,76 ± 0,08 mg/g di gusci) e burro di cacao. I migliori risultati con la sonicazione sono stati ottenuti utilizzando la miscela ternaria, che offre un recupero totale della frazione idrofila leggermente inferiore e riduce di 16 volte il tempo di estrazione.

Rese dell’estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) e del processo convenzionale dai gusci di cacao grezzi, espresse come percentuale p/p. L’estrazione a ultrasuoni offre rese significativamente più elevate.
Studio e copyright di Grillo et al. 2019.

Anche Yusof et al. (2019) hanno dimostrato l’efficienza dell’estrazione a ultrasuoni dei flavonoidi dai gusci di cacao. Hanno individuato i parametri di estrazione più efficienti relativi alla concentrazione di etanolo, alla temperatura e al tempo di sonicazione, ossia le condizioni che hanno consentito di ottenere le rese di estrazione più elevate: il valore massimo del contenuto totale di flavonoidi (TFC; 7,47 mg RE/g di peso secco (DW)) è stato raggiunto con una concentrazione di etanolo dell’80%, una temperatura di processo di 55ºC e 45 min di sonicazione.

Estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni per la lavorazione degli scarti del cacao

I sistemi di estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni di Hielscher Ultrasonics sono utilizzati in tutto il mondo nella ricerca e sviluppo e nella produzione su piccola e media scala e su scala pienamente commerciale. Gli estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni intensificano il processo di estrazione e aumentano la resa e l’efficienza complessiva della produzione di estratti di alta qualità. Hielscher Ultrasonics offre apparecchiature di estrazione per qualsiasi volume / capacità di processo. Con oltre 25 anni di esperienza nell’estrazione da materiali vegetali, Hielscher Ultrasonics è il vostro partner di fiducia per l’estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni!

Sonicatori all’avanguardia ad alte prestazioni per l’estrazione del cacao

Le funzionalità intelligenti dei sonicatori Hielscher sono progettate per garantire un funzionamento affidabile, risultati riproducibili e facilità d’uso. Le impostazioni operative sono facilmente accessibili e regolabili tramite un menu intuitivo, disponibile sul display digitale touch a colori e tramite controllo remoto via browser. Tutte le condizioni di processo, come energia netta, energia totale, ampiezza, tempo, pressione e temperatura, vengono quindi registrate automaticamente su una scheda SD integrata. Ciò consente di riesaminare e confrontare i precedenti cicli di sonicazione e di ottimizzare il processo di estrazione dai gusci delle fave di cacao per ottenere la massima efficienza.
I sistemi Hielscher Ultrasonics sono utilizzati in tutto il mondo per la produzione di estratti vegetali di alta qualità. I sonicatori industriali Hielscher possono facilmente funzionare ad ampiezze elevate in esercizio continuo (24/7/365). Con sonotrodi standard (sonde / corni a ultrasuoni) è possibile generare facilmente e in modo continuo ampiezze fino a 200µm. Per ampiezze ancora maggiori sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. Grazie alla loro robustezza e alla ridotta manutenzione, i nostri sistemi di estrazione a ultrasuoni vengono comunemente installati per applicazioni gravose e in ambienti impegnativi.

 
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La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: