パワー超音波による無溶剤カフェイン除去

• 従来のコーヒーや紅茶のカフェイン除去プロセスでは、有毒な溶剤を使用する必要があった。
• 超音波脱カフェインは、過酷な溶媒を使用することなく、水ベースの抽出手順でカフェインを除去することを可能にする効率的な強化方法である。
• 超音波カフェイン除去は、高品質なカフェインレスコーヒー、紅茶、ココア製品を製造するための、経済的で効果的かつ環境に優しい方法です。

超音波によるカフェイン除去

カフェインは水溶性物質であるため、コーヒー、紅茶、ココアからカフェインを除去するには水を使用することができる。従来のカフェイン除去プロセスでは、脱カフェイン剤として化学薬品（塩化メチレン、CO2、酢酸エチルなど）を使用し、プロセスを加速させている。超音波水抽出と脱カフェイン剤としての活性炭を併用することで、有機的で環境に優しいプロセスでカフェインレスコーヒー、紅茶、ココア製品が調製される。

超音波による強化 Swiss Water Decaffeination

超音波アシスト脱カフェインは、いわゆる脱カフェインの強化プロセスである。 Swiss water decaffeination .
スイスの水によるカフェイン除去プロセスは、コーヒー豆、茶葉、カカオ豆からカフェインを除去するために、溶解と浸透圧を基本としている。
スイスウォーターのカフェイン除去工程にプローブ型超音波発生装置を組み込むことで、工程の特定の段階で超音波を発生させ、カフェイン抽出を促進する。スイスウォーターのカフェイン除去プロセスには4つの主要工程がある。より効率的なカフェイン除去のための超音波の導入は、具体的なセットアップや装置によって異なりますが、ここでは、プロセス改善のためにプローブ型超音波発生装置を主にどのように組み込むかについて、一般的な概要を説明します：

1. 浸す段階： スイスウォーターのカフェイン除去プロセスでは、まずコーヒー生豆を熱湯に浸し、風味を帯びた水溶液を作る。この浸漬の段階で、プローブタイプの超音波発生器を使用して超音波処理を施し、豆からのカフェイン抽出を促進することができる。超音波は、植物素材からカフェインなどの生理活性化合物の抽出プロセスを強化する能力でよく知られている。超音波／音響キャビテーションの機械的な力は、細胞を穿孔・破壊し、物質移動を促進する。これにより、カフェインは豆から除去され、効率的に水中に放出されます。これらの効果により、超音波処理はカフェイン除去プロセスを大幅にスピードアップします。超音波抽出されたカフェインは、エナジードリンクなどの食品や飲料の貴重な添加物となる。
2. カフェイン除去段階： 最初の浸漬の後、カフェインを含む風味を帯びた水がコーヒー豆から分離される。この水は通常、カフェインを除去するために活性炭フィルターに通される。このフィルターの気孔率は、より大きなカフェイン分子のみを捕捉し、より小さな油分やフレーバー分子は通過させる大きさになっている。つまり、チャコールフィルターはカフェインを保持し、ろ過された水にはコーヒー、紅茶、ココアに独特の香りと栄養価を与えることで知られる小さな生理活性物質がすべて含まれているのです。
3. 再吸収段階： カフェインとフレーバー分子を取り除いたカフェインレス豆は廃棄される。カフェインを含まないフレーバーとポリフェノールを濃縮した水（「グリーン・コーヒー・エキス」とも呼ばれる）は非常に価値が高く、まだカフェインを含むコーヒー豆の新鮮なバッチからカフェインを除去するために使用される。
   この水はフレーバー分子やその他の生理活性物質で飽和しているため、これらの化合物は新鮮なコーヒー豆に溶け込むことができない。そのため、カフェイン分子だけがコーヒー豆から水中に放出され、香りやその他の貴重な植物性化学物質を除去することなくカフェイン除去が行われる。カフェインが取り除かれたカフェインチャージ水は、新しいコーヒー生豆からカフェインを抽出するために再利用される。この再吸収の段階でも、プローブ式超音波の使用が有効である。生豆をフレーバーチャージ水に浸し、カフェイン抽出を促進するために超音波をかける。超音波は豆への水の浸透を高め、抽出効率を向上させ、抽出時間を短縮するのに役立つ。
4. 再吸収と乾燥を繰り返す： 再吸収と超音波処理は、所望のカフェイン除去レベルが得られるまで何度も繰り返すことができる。最終的な再吸収の後、カフェイン除去されたコーヒー豆は通常乾燥され、フレーバーチャージされた水は次のバッチで再利用できるようになる。

コーヒー豆の超音波カフェイン除去のケーススタディ

Huamaní-MeléndezとDarros-Barbosaによる研究（2018年）は、水性媒体を用いたアラビカコーヒー豆からのカフェイン抽出における超音波強度、パルス、温度の影響を調査することを目的とした。研究者らは、Hielscher社の高強度超音波プローブUP400S（400ワット、写真左参照）を使用し、強度、パルス時間、温度を変えて実験を行った。その結果、超音波の強度とパルス時間を増加させると、カフェイン抽出率が向上することがわかった。カフェイン抽出に最適な条件は、超音波強度75W/cm2、パルス時間5秒、温度25℃であることがわかった。この研究は、コーヒー豆からカフェインを抽出するために超音波を使用するための具体的なプロトコルを提供し、この方法が従来の脱カフェイン処理に代わる効果的で環境に優しい方法である可能性を示唆している。

無溶剤脱カフェイン用高性能超音波装置

Hielscher Ultrasonics社は、マイルドで高効率の抽出・カフェイン除去プロセス用の高性能超音波発生器を提供しています。超音波出力は1台あたり50～16,000ワットで、Hielscherの超音波装置ラインナップは、お客様のコーヒー抽出・カフェイン除去プロセスに理想的な超音波装置を提供します！
Hielscher社は、高出力超音波発生装置とその応用に関する長年の経験豊かな製造業者およびコンサルタントとして、超音波による抽出プロセスのパートナーです。Hielscher 社の超音波処理装置は、食品、医薬品、化粧品、食品添加物などの用途で世界中に設置されています。 & 飲料、製薬、化学産業。
私たちは単にハイパワー超音波抽出機を供給するだけでなく、深い知識でお客様をサポートします。コンサルティングやフィージビリティ・スタディから、プロセスの最適化、パイロット設備、工業規模での超音波システムの設置まで、幅広いサービスを提供しています。
超音波処理装置と付属品（ソノトロード、フローセル、リアクターなど）を幅広く取り揃えており、お客様のプロセス容量や条件に合った最適なシステムをご提案いたします。当社の超音波抽出装置は、大規模な改造なしに統合できるため、既存のプロセスラインへの設置やレトロフィットも簡単に行うことができます。
プロセス・コンサルタント、化学者、エンジニアからなる、よく訓練されたスタッフが、お客様の設置・運転を成功に導きます。Hielscherの装置は、卓越した堅牢性を持ち、メンテナンスは非常に少なくて済みます。操作トレーニング、最初の試運転、メンテナンスサービスについては、十分な訓練を受けたチームがお客様をサポートします。

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