Decaffeinizzazione senza solventi con ultrasuoni elettrici

• Il processo di decaffeinizzazione convenzionale di caffè e tè richiede l'uso di solventi tossici.
• La decaffeinizzazione a ultrasuoni è un efficiente metodo di intensificazione che consente di rimuovere la caffeina in una procedura di estrazione a base di acqua senza l'uso di solventi aggressivi.
• La decaffeinizzazione a ultrasuoni è un metodo economico, efficace ed ecologico per produrre caffè, tè e prodotti a base di cacao decaffeinati di alta qualità.

Decaffeinizzazione con ultrasuoni

La caffeina è una sostanza solubile in acqua, quindi l'acqua può essere utilizzata per la rimozione della caffeina da caffè, tè e cacao. I processi di decaffeinizzazione convenzionali utilizzano una sostanza chimica come agente decaffeinizzante (come cloruro di metilene, CO2 o acetato di etile) per accelerare il processo. Utilizzando l'estrazione ad ultrasuoni a base di acqua in combinazione con il carbone attivo come agente decaffeinizzante, si prepara un prodotto di caffè, tè o cacao decaffeinato con un processo organico e rispettoso dell'ambiente.

Intensificato a ultrasuoni Swiss Water Decaffeination

La decaffeinizzazione assistita da ultrasuoni è un processo di intensificazione della cosiddetta Swiss water decaffeination .
Il processo di decaffeinizzazione ad acqua svizzero funziona sulla base della dissoluzione e dell'osmosi per rimuovere la caffeina dai chicchi di caffè, dalle foglie di tè e dai semi di cacao.
L'integrazione degli ultrasuoni a sonda nel processo di decaffeinizzazione dell'acqua svizzera comporta l'inserimento della sonicazione in fasi specifiche del processo per migliorare l'estrazione della caffeina. Il processo di decaffeinizzazione dell'acqua svizzera prevede quattro fasi principali. Sebbene l'implementazione degli ultrasuoni per una decaffeinizzazione più efficiente possa variare a seconda della configurazione e dell'apparecchiatura specifica, ecco una panoramica generale di come gli ultrasuoni a sonda vengono principalmente integrati per migliorare il processo:

1. Fase di ammollo: La fase iniziale del processo di decaffeinizzazione Swiss Water prevede l'immersione dei chicchi di caffè verde in acqua calda per creare una soluzione acquosa carica di aromi. Durante questa fase di ammollo, è possibile utilizzare un ultrasuonatore a sonda per applicare la sonicazione e facilitare l'estrazione della caffeina dai chicchi. Gli ultrasuoni sono noti per la loro capacità di intensificare i processi di estrazione di composti bioattivi come la caffeina dai materiali vegetali. Le forze meccaniche della cavitazione ultrasonica/acustica perforano e disgregano le cellule e favoriscono il trasferimento di massa. In questo modo, la caffeina viene rimossa dai chicchi e rilasciata in modo efficiente nell'acqua. Grazie a questi effetti, la sonicazione accelera notevolmente il processo di decaffeinizzazione. La caffeina estratta con gli ultrasuoni è un prezioso additivo per alimenti e bevande, ad esempio per le bevande energetiche.
2. Fase di rimozione della caffeina: Dopo l'ammollo iniziale, l'acqua carica di aroma contenente caffeina viene separata dai chicchi di caffè. Quest'acqua viene in genere fatta passare attraverso filtri a carboni attivi per rimuovere la caffeina. La porosità del filtro è dimensionata in modo da catturare solo le molecole di caffeina più grandi, lasciando passare le molecole di olio e di aroma più piccole. In questo modo il filtro a carbone trattiene la caffeina, mentre l'acqua filtrata contiene tutte le sostanze bioattive più piccole, note per conferire al caffè, al tè e al cacao il loro aroma caratteristico e il loro valore nutrizionale.
3. Fase di riassorbimento: I chicchi decaffeinati, privati della caffeina e delle molecole aromatiche, vengono scartati. L'acqua arricchita di aromi e polifenoli (nota anche come "Estratto di caffè verde"), priva di caffeina, è molto preziosa e viene utilizzata per rimuovere la caffeina da un nuovo lotto di chicchi di caffè ancora contenenti caffeina.
   Poiché l'acqua è satura di molecole di aroma e di altre sostanze bioattive, questi composti non possono dissolversi nella partita di caffè fresco. In questo modo, solo le molecole di caffeina vengono rilasciate dai chicchi di caffè nell'acqua e la decaffeinizzazione avviene senza rimuovere l'aroma e altre preziose sostanze fitochimiche. Una volta che l'acqua carica di aroma è priva di caffeina, viene riutilizzata per estrarre la caffeina da un nuovo lotto di chicchi di caffè verde. Anche questa fase di riassorbimento può beneficiare dell'uso di ultrasuoni a sonda. I chicchi verdi vengono immersi nell'acqua carica di aromi e viene applicata l'ultrasuonoterapia per facilitare l'estrazione della caffeina. La sonicazione aiuta a migliorare la penetrazione dell'acqua nei chicchi, migliorando l'efficienza dell'estrazione e riducendo i tempi di estrazione.
4. Riassorbimento e asciugatura ripetuti: Le fasi di riassorbimento e sonicazione possono essere ripetute più volte fino a raggiungere il livello di decaffeinizzazione desiderato. Dopo il riassorbimento finale, i chicchi di caffè decaffeinato vengono in genere essiccati e l'acqua carica di aroma è pronta per essere riutilizzata nel lotto successivo.

Caso di studio sulla decaffeinizzazione a ultrasuoni dei chicchi di caffè

Lo studio di Huamaní-Meléndez e Darros-Barbosa (2018) mirava a indagare l'effetto dell'intensità, dell'impulso e della temperatura degli ultrasuoni sull'estrazione della caffeina dai chicchi di caffè Arabica utilizzando un mezzo acquoso. I ricercatori hanno utilizzato la sonda a ultrasuoni ad alta intensità UP400S di Hielscher (400 watt; si veda l'immagine a sinistra) e hanno eseguito esperimenti a diverse intensità, durate degli impulsi e temperature. Hanno scoperto che l'aumento dell'intensità degli ultrasuoni e della durata degli impulsi ha portato a un tasso di estrazione della caffeina più elevato, ma solo fino a un certo punto, dopo il quale ulteriori aumenti non hanno migliorato significativamente l'estrazione. Le condizioni ottimali per l'estrazione della caffeina sono risultate essere un'intensità di ultrasuoni di 75 W/cm2 , una durata dell'impulso di 5 secondi e una temperatura di 25°C. Lo studio fornisce un protocollo specifico per l'utilizzo degli ultrasuoni per estrarre la caffeina dai chicchi di caffè e suggerisce che questo metodo potrebbe essere un'alternativa efficace ed ecologica ai tradizionali processi di decaffeinizzazione.

Ultrasuonatori ad alte prestazioni per la decaffeinizzazione senza solventi

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