고출력 초음파를 이용한 코코아 껍질 추출물

코코아 과육과 코코아 껍질 같은 코코아 폐기물은 코코아 버터, 과당 및 생리활성 화합물을 추출하여 손쉽게 고부가가치화할 수 있습니다. 초음파 추출은 코코아 폐기물에서 유용 성분을 분리하는 데 매우 효율적인 기술로 입증되었습니다. 초음파 추출기는 빠르고 안전하며 간단한 처리를 통해 코코아 외피, 껍질 및 과육에서 식품 등급 화합물을 높은 수율로 추출합니다.

코코아 부산물
코코아(Theobroma cacao L.)는 종자가 주로 초콜릿 생산에 사용되는 귀중한 작물입니다. 코코아 열매를 수확한 후 코코아콩을 볶기 전이나 볶은 후에 껍질(외피라고도 함)과 과육에서 코코아콩을 분리합니다. 코코아콩 껍질과 코코아 과육은 코코아 산업의 부산물로 간주됩니다. 코코아 열매의 종에 따라 코코아콩은 열매 중량의 약 25%를 차지합니다. 과육이 또 다른 25%를 차지하며, 나머지는 껍질 / 외피로 대부분 폐기물로 버려집니다. 그러나 껍질과 과육 같은 코코아 부산물에는 식품 및 음료의 첨가물로 사용할 수 있는 섬유질, 항산화 물질, 폴리페놀, 향미 화합물, 당류 및 지질이 풍부합니다.

코코아 껍질에서 식물영양소의 초음파 추출

코코아 껍질의 초음파 추출: 초음파 추출은 코코아 생물성 폐기물(예: 코코아 외피, 열매 외피)을 코코아 버터, 향미 화합물, 식물영양소, 과일 유래 당류 및 식이섬유 같은 유용한 식품으로 전환합니다. 효율적인 초음파 추출 공정에는 코코아 껍질 바이오매스를 대략적으로 전처리하는 것, 즉 코코아 껍질을 분쇄하는 것만 필요합니다.

추출을 위한 고출력 초음파

고출력 초음파의 추출 촉진 메커니즘은 주로 음향 캐비테이션 현상에 기인합니다. 초음파 캐비테이션은 코코아 껍질 / 외피 입자 사이의 충돌을 유발하여 입자 간 충돌에 따른 파쇄와 입자 크기 감소를 일으킵니다. 코코아 고형물 표면에서 캐비테이션 기포가 붕괴하면 침식과 초음파 천공으로 입자 표면적이 더욱 커집니다. 이로 인해 강화된 물질 전달은 단백질, 지질 및 식물성 화학물질 같은 분자의 방출을 촉진합니다. 초음파로 발생하는 전단력은 용매가 식물성 물질의 세포 기질로 침투하는 것을 개선하고 세포막의 투과성도 높입니다. 이러한 고출력 초음파 메커니즘 덕분에 식물 추출에 초음파 처리를 적용하면 공정이 크게 강화됩니다.

연구로 입증된 초음파 보조 코코아 껍질 추출

Grillo 등(2018)은 초음파 추출을 이용하여 코코아콩 껍질에서 코코아 버터, 폴리페놀(예: 카테킨, 에피카테킨, 프로시아니딘 이량체, 삼량체 및 사량체), 항산화 물질 및 메틸잔틴(예: 카페인, 테오브로민)을 추출하는 방법을 연구했습니다. 아래 표에서 보듯이 초음파 처리는 친유성 및 친수성 추출물의 수율을 항상 모두 높여, 간단하고 손쉬운 방식으로 항산화 플라바놀(카테킨 및 에피카테킨), 테오브로민(껍질 기준 32.7 ± 0.12 mg/g), 카페인(껍질 기준 1.76 ± 0.08 mg/g) 및 코코아 버터가 풍부한 추출물을 얻도록 했습니다. 초음파 처리에서 가장 좋은 결과는 삼원 혼합물을 사용했을 때 얻어졌으며, 이 혼합물은 총 친수성 분획 회수율이 약간 낮지만 추출 시간을 16분의 일로 줄여 줍니다.

생코코아 껍질의 초음파 보조 추출(UAE) 및 기존 공정 수율을 w/w 백분율로 표시한 것입니다. 초음파 추출은 유의하게 더 높은 수율을 제공합니다.
연구 및 저작권: Grillo et al. 2019.

Yusof 등(2019)도 코코아 껍질에서 플라보노이드를 초음파로 추출하는 방법의 효율성을 입증했습니다. 이들은 에탄올 농도, 온도 및 초음파 처리 시간에 대한 다음 추출 매개변수가 가장 효율적임을 확인했습니다. 즉, 다음 조건에서 가장 높은 추출 수율을 얻었습니다. 총 플라보노이드 함량(TFC)의 최댓값인 7.47 mg RE/g 건조 중량(DW)은 에탄올 농도 80%, 공정 온도 55ºC 및 초음파 처리 시간 45 min에서 달성되었습니다.

코코아 폐기물 가공용 고성능 초음파 추출기

Hielscher Ultrasonics의 고성능 초음파 추출 시스템은 전 세계에서 연구개발, 소규모, 중규모 및 완전한 상업 생산 수준에 사용됩니다. 고성능 초음파 추출기는 추출 공정을 강화하고 고품질 추출물 생산의 수율과 전반적인 효율을 높입니다. Hielscher Ultrasonics는 모든 부피 / 공정 용량에 맞는 추출 장비를 제공합니다. 식물 추출 분야에서 25년 이상의 경험을 보유한 Hielscher Ultrasonics는 고성능 초음파 추출을 위한 신뢰할 수 있는 파트너입니다!

코코아 추출을 위한 최첨단 고성능 초음파 처리기

Hielscher 초음파 처리기의 스마트 기능은 안정적인 작동, 재현 가능한 결과 및 사용자 편의성을 보장하도록 설계되었습니다. 디지털 컬러 터치 디스플레이와 브라우저 원격 제어로 접근할 수 있는 직관적인 메뉴를 통해 작동 설정에 쉽게 접근하고 값을 조정할 수 있습니다. 이에 따라 순에너지, 총에너지, 진폭, 시간, 압력 및 온도 같은 모든 처리 조건이 내장 SD 카드에 자동으로 기록됩니다. 이를 통해 이전 초음파 처리 실행을 검토하고 비교하며 코코아콩 껍질 추출 공정을 최상의 효율로 최적화할 수 있습니다.
Hielscher Ultrasonics 시스템은 전 세계에서 고품질 식물 추출물 제조에 사용됩니다. Hielscher 산업용 초음파 처리기는 연속 운전(24/7/365)에서 높은 진폭으로 손쉽게 작동할 수 있습니다. 표준 소노트로드(초음파 프로브 / 혼)를 사용하여 최대 200µm의 진폭을 손쉽게 연속적으로 발생시킬 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해서는 맞춤형 초음파 소노트로드를 이용할 수 있습니다. 당사의 초음파 추출 시스템은 견고하고 유지보수 필요성이 낮아 고강도 작업과 까다로운 환경에 흔히 설치됩니다.

 
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아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여 줍니다: