ヒールシャー超音波技術

カフェインの超音波抽出

超音波を使用してカフェインコーヒーから他の活性化合物を抽出するための有効な方法です。強力な超音波装置は、歩留まりを最大にし、処理時間を短縮しながら、抽出プロセスをアシスト。
コーヒー - 焙煎コーヒー豆から作られました – 世界的に消費されて非常に人気の飲み物です。 (例えば、鎮痛剤)で刺激飲料として消費される場合、そのバイタライジングの影響に加えて、コーヒーの化合物は、食物のために関心がある、医薬及び 化粧品工業 様々な製品の貴重な添加剤として使用されます。これは、特にヒトの健康への彼らの肯定的な効果のために知られているカフェイン(1,3,7- trimethylxanthine)および酸化防止剤、適用されます。コーヒーは、とりわけ、その抗酸化活性のために知られているようにカフェストール及びカーウェオール、およびアスコルビン酸などのフェノール系ジテルペンを、含まれています。疫学的研究は、コーヒーの成分がアルツハイマー病、パーキンソン病、および肝硬変や肝細胞癌などの肝疾患、2型糖尿病を含むいくつかの慢性疾患、上の予防効果を有することができることを示唆しています。
超音波は、様々な産業におけるさまざまなアプリケーションのためのよく知られており、実績のあるツールです。非常に成功したアプリケーションは、超音波であります 抽出。これにより、電池材料の超音波キャビテーション効果は、細胞を破砕した細胞内物質の放出を引き起こします。
超音波処理することにより、カフェインや他のコーヒーの化合物は、非常に効率的に抽出することができます。

カフェインの化学構造

ハイパワー超音波

超音波支援抽出手順のより容易な理解を確実にするために、液体中の超音波の効果を説明しなければなりません。
超音波 – 液体で導入 – 局所的に非常に極端な影響を引き起こす。高強度で液体を超音波処理するとき、液体媒体に伝播する音波は高圧(圧縮)サイクルと低圧(希薄)サイクルとを交互に生じ、周波数は周波数に依存する。低圧サイクルの間、高強度超音波は、液体中に小さな真空気泡または空隙を生成する。気泡がもはやエネルギーを吸収できない容積に達すると、高圧サイクル中に激しく崩壊する。この現象は、 キャビテーション。爆縮時には非常に高い温度(約5,000K)と圧力(約2,000atm)がローカルに達しています。キャビテーション気泡の内破はまた、最大280メートル/秒の速度の液体ジェットをもたらします。 【Suslick 1998]は、超音波分解が発生し、これらの極端な力によって、細胞壁が破壊され、細胞内物質が抽出されます。

1.5kWの超音波装置 - 超音波キャビテーションはUIP1500hdのホーンに発生します。より良好な視認性のために、液体は、ガラスカラムの底部からの青色光で照明されています。

液体中の超音波キャビテーション

超音波補助抽出は、従来の抽出技術と比較して、安価で、単純で効率的な代替物である。固液抽出における超音波の主な利点は、抽出収率の増加およびより速い動態を含む。超音波抽出は、液体溶媒を使用して植物材料を抽出するためによく使用される技術であり、固相と液相の間の表面積が細胞破壊のために著しく大きいため、従来の方法と比較して迅速で完全な抽出プロセスが実証されるおよび粒子分散。
超音波処理を使用することにより、動作温度を低下させることができ、温度に敏感な成分を抽出することができる。マイクロ波アシスト抽出のような他の新規抽出技術と比較して、超音波装置は安価であり、その操作はより容易である。さらに、超音波補助抽出は、様々な天然化合物を抽出するために、ソックスレー抽出などの任意の溶媒と共に使用することができる。 [Wang et al。 2006]必要に応じて、工業プロセス能力のための防爆システムが利用可能です。
振幅、時間、温度、圧力、および粘度:超音波の実質的な利点は、最も重要な処理パラメータに及ぼす影響です。これにより、抽出プロセスは、抽出物の構造が破損しないことを確実にするために最適化することができます。

コーヒー化合物の超音波抽出

超音波支援抽出は、植物材料からの生物活性物質を単離するために利用される一般的な方法である[ドンら。 2010]。コーヒー豆については、カフェインおよび抗酸化フェノール化合物が原因製薬や食品業界での幅広いアプリケーションへの抽出のための最も貴重な化合物であるかもしれません。しかし、また、フラボノイド、クロロゲン酸及びプロトカテク酸が添加剤として使用される抽出物です。
溶媒中の液体 - 液体抽出のような伝統的な抽出方法を用いると、一般に抽出効率は抽出温度の増加とともに増加する。これは、温度がフェノール化合物の安定性に影響を及ぼすので、しばしば、抽出物の損傷および品質低下を引き起こす。
超音波を利用した固液抽出は効果的かつ時間を節約する抽出方法として示されている。非常に強力な超音波力は、抽出に必要なエネルギーを提供するので、必要とされる溶媒はほとんどまたはまったく必要ありません。超音波処理されたバッチまたはフローセル反応器が効率的に冷却される(または必要に応じて加熱される)ので、温度を十分に制御することができる。 Hielscher Ultrasonicsは、溶媒抽出プロセスのために、ATEXおよびFM認定の防爆型超音波システムも提供しています。
超音波の強力な抽出力のために、すでに消費されたコーヒーの粉砕物(コーヒーの廃棄物)は依然として抽出可能な化合物が豊富な原料である。コーヒー廃棄物は安価で大量に入手できるので、残りの活性化合物を抽出するための理想的な原料である。コーヒー廃棄物中のカフェインおよび他の成分の含有量は、未使用のコーヒー粉中の含有量よりも低いが、依然として多量が残り、抽出可能である。これらの化合物をコーヒー豆から放出させるためには、処理パラメータへの完全な影響が特に重要となる。高出力超音波は、短い処理時間内に多量の活性化合物を抽出することができる。

超音波は、植物細胞からの活性化合物、香料および他の細胞内成分を抽出するための成功した技術です。

超音波インラインプロセッサ UIP1500hd

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カフェインの抽出

カフェインは、最も一般的に消費刺激を主張することができます。カフェインだけ入れたコーヒーを飲むことによって消費されないため、カフェインの抽出物を添加剤としてカフェインと他の製品を処理するために業界で使用されています。それによって、より強力なコーヒーを作成するために、またはソフトドリンク(例えばコーラ)、エネルギードリンクや他の食品(例えば、チョコレート)を策定することが可能となります。
しかし、カフェインは唯一の添加剤として使用されていません フード 生産、それは同様に医薬品における重要な活性化合物です。カフェイン抽出物の一般的な用途は、例えば、あります頭痛と片頭痛や鎮痛における薬物で混和剤。
カフェインを抽出するには、コーヒーの主要なアルカロイドは、超音波は、適切な方法です。王と彼の同僚[Wangら。 2011】短い抽出時間は、超音波が使用される場合、飽和状態に達するために必要とされることを見出しました。これは、超音波非常に効率的で、時間はカフェインを得るための技術を保存することを意味します。

超音波抽出は、コーヒーの粉砕から冷たいコーヒーを製造するための優れた方法です。超音波処理は、数秒以内にフレーバー化合物とカフェインを放出します。

カフェインの超音波抽出と醸造コールドブリューコーヒー

芳香と風味化合物

揮発性コーヒー化合物は、焙煎したコーヒー豆の最も貴重な一部であり、コーヒー独特の風味と香りを与えます。可溶性コーヒーの品質は、実質的にコーヒーの粉にアロマ吸収コーヒーオイルを添加することによって改善することができます。
比較研究では、イチゴからのフェノール化合物の抽出を調べたところ、超音波抽出はフェノール類の分解を少なくし、固液、亜臨界水およびマイクロ波支援法を含む他の抽出法と比較してはるかに迅速な抽出方法であることを示した。 [Herrera et al。 2005]
王と彼の同僚[Wangらの研究。 2011】低周波数、高パワーの超音波は、コーヒー風味を抽出するためのより効率的であることを示しています。特に4-Tridecanone及び2-メトキシ-3-メチルピラジンのために、彼らは非常に高い抽出収率を得る超音波抽出、より簡単かつ効率的な技術を発見しました。また、高温で非常に揮発性であり、温度は、コーヒー香味成分として制御しなければならないことが示されています。彼らは、比較的短時間の超音波照射下、35〜65°Cの温度範囲で良好な抽出結果を達成しました。

茶抽出

超音波支援抽出によって得られた結果はまた、茶化合物(例えば、緑茶葉)の抽出に適しています。夏らの研究。従来の抽出により得られるものに比べて超音波処理された茶浸出液中のアミノ酸とカフェイン、茶ポリフェノールの有意に高い含有量を示しました。これは判明官能評価の間に改善された結果をもたらす:超音波支援抽出茶注入の知覚品質は、従来の抽出ティー注入よりも優れていました。 [夏ら。 2005]

例えばヒールシャーのultrasonicators、 (写真中)UP200Sは、細胞内物質の抽出のための非常に成功しています。

ハーブから超音波抽出

結論

超音波支援 抽出 コーヒーからの活性化合物を抽出するための効率的で、時間を節約し、制御可能な方法です。最も興味深い貴重な化合物は、カフェイン、およびそのようなフェノール性ジテルペン(カフェストール、カーウェオール)、およびアスコルビン酸などの抗酸化剤です。超音波支援抽出の主な利点は、超音波抽出パラメータへの影響及び制御に基づいています。

文学/参考文献

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