카페인의 초음파 추출

초음파를 사용하는 것은 커피에서 카페인 및 다른 활성 화합물을 추출하는 효과적인 방법입니다. 강력한 초음파 장치는 수율을 극대화하고 처리 시간을 단축하는 동안 추출 프로세스를 지원합니다.

커피 - 볶은 커피 원두로 만든 커피 – 전 세계적으로 많이 사용되는 음료입니다. 흥분제로 섭취하는 경우 활력을주는 것 외에도 커피의 화합물은 음식, 의약품 (예 : 통증 완화제) 및 화장품 산업 다양한 제품에서 유용한 첨가제로 사용됩니다. 이는 특히 카페인 (1,3,7-trimethylxanthine)과 인체 건강에 긍정적 인 영향을 미치는 것으로 알려진 산화 방지제에 적용됩니다. 커피에는 카페인과 카불 등의 페놀 릭 디 테르펜과 항산화 작용이있는 아스코르브 산이 함유되어 있습니다. 역학 연구에 따르면 커피 성분은 제 2 형 당뇨병, 알츠하이머 병, 파킨슨 병 및 간경화 및 간세포 암종과 같은 간 질환을 비롯한 여러 만성 질병에 예방 효과가있을 수 있습니다.
Ultrasonics는 다양한 산업 분야의 여러 응용 분야에서 널리 사용되고 입증 된 도구입니다. 매우 성공적인 응용 분야는 초음파입니다. 추출. 따라서, 초음파 캐비테이션은 세포 물질에 영향을 주어 세포 파괴 및 세포 내 물질의 방출을 일으킨다.

고출력 초음파

초음파 보조 추출 절차를보다 쉽게 ​​이해하려면 액체에 초음파가 미치는 영향을 설명해야합니다.
초음파 – 액체에 도입 – 국부적으로 극단적 인 결과를 초래한다. 높은 강도로 액체를 초음파 처리 할 때, 액체 매체로 전파되는 음파는 빈번하게 주파수에 따라 고압 (압축) 및 저압 (희박) 사이클을 번갈아 발생시킵니다. 저압 사이클 동안, 고강도 초음파는 액체 내에 작은 진공 기포 또는 공극을 생성합니다. 기포가 더 이상 에너지를 흡수 할 수없는 부피에 도달하면 고압 사이클 중에 격렬하게 붕괴됩니다. 이 현상은 캐비테이션. 내파 중 매우 높은 온도 (약 5,000K)와 압력 (약 2,000m)이 국지적으로 발생합니다. 캐비테이션 버블의 내파는 또한 최대 280m / s 속도의 액체 제트를 발생시킵니다. [Suslick 1998] 이러한 극한 힘에 의해 초음파 분해가 일어나고, 세포벽이 파괴되고, 세포 내 물질이 추출된다.

초음파 보조 추출은 기존의 추출 기술에 비해 저렴하고 간단하며 효율적인 대안입니다. 고체 - 액체 추출에서의 초음파의 주된 이점은 추출 수율의 증가와보다 빠른 동역학을 포함합니다. 초음파 추출은 액체 용매를 사용하여 식물 재료를 추출하는 데 자주 사용되는 기술로 고체와 액체 사이의 표면적이 세포 파괴로 인해 훨씬 ​​더 크기 때문에 기존의 방법과 비교하여 신속하고 완벽한 추출 과정이 입증되었습니다 및 입자 분산.
초음파 처리를 사용함으로써 작동 온도를 낮추어 온도에 민감한 구성 요소를 추출 할 수 있습니다. 마이크로 웨이브 보조 추출과 같은 다른 새로운 추출 기술에 비해 초음파 장치는 저렴하고 조작이 쉽습니다. 또한, 초음파 보조 추출은 Soxhlet 추출과 같은 다양한 용매를 사용하여 다양한 천연 화합물을 추출 할 수 있습니다. [Wang et al. 2006] 필요한 경우 산업 공정 용량을위한 방폭 시스템을 이용할 수 있습니다.
초음파의 가장 큰 장점은 진폭, 시간, 온도, 압력 및 점도와 같은 가장 중요한 처리 매개 변수에 미치는 영향입니다. 따라서 추출 공정을 최적화하여 추출물의 구조가 손상되지 않도록 할 수 있습니다.

커피 화합물의 초음파 추출

초음파 보조 추출은 식물에서 생체 활성 물질을 분리하는 데 사용되는 일반적인 방법이다 [Dong et al. 2010]. 커피 콩에 관해서는, 카페인 및 산화 방지제 페놀 릭 화합물은 제약 및 식품 산업에서의 광범위한 적용으로 인해 추출을위한 가장 가치있는 화합물 일 수 있습니다. 그러나 플라보노이드 (flavonoids), 클로로 제닉 애씨드 (chlorogenic acid) 및 프로토 카테 추산 (protocatechuic acid)도 첨가제로 사용되는 추출물입니다.
용매에서 액체 - 액체 추출과 같은 전통적인 추출 방법을 사용하면 일반적으로 추출 효율은 추출 온도가 증가함에 따라 증가합니다. 이것은 종종 온도가 페놀 화합물의 안정성에 영향을 미치기 때문에 추출물의 손상 및 품질 손실을 야기합니다.
초음파를 이용한 고체 액체 추출은 효과적이고 시간을 절약 할 수있는 추출 방법으로 나타났습니다. 매우 강력한 초음파 힘은 추출에 필요한 에너지를 제공하므로 용매가 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다. 초음파 처리 된 배치 또는 유동 세포 반응기가 효율적으로 냉각 될 수 있거나 필요한 경우 가열 될 수 있기 때문에 온도를 잘 제어 할 수 있습니다. Hielscher Ultrasonics는 용매로 추출하는 과정에서 ATEX 및 FM 인증 폭발 방지 초음파 시스템도 제공합니다.
초음파의 강렬한 추출력으로 인해, 이미 소비 된 커피 찌꺼기 (커피 찌꺼기)는 여전히 추출 가능한 화합물이 풍부한 원료입니다. 커피 폐기물은 저렴하고 다량으로 이용 가능하기 때문에, 잔류 활성 화합물을 추출하기위한 이상적인 원료이다. 커피 폐기물의 카페인 및 다른 성분의 함량은 사용하지 않은 커피 분말보다 낮지 만 여전히 많은 양이 남아 추출 가능합니다. 커피 찌꺼기에서 이들 화합물을 방출하기 위해서는 가공 매개 변수에 대한 전체 영향이 특히 중요합니다. 고출력 초음파는 짧은 처리 시간 내에 다량의 활성 화합물을 추출 할 수 있습니다.

카페인 추출

카페인은 가장 흔히 섭취되는 각성제입니다. 카페인은 양조 커피를 마셔도 소비되므로, 카페인 추출물은 다른 제품에 카페인을 첨가제로 사용하기 위해 업계에서 사용됩니다. 따라서 더 강한 커피를 만들거나 청량 음료 (예 : 콜라), 에너지 음료 또는 기타 음식 (예 : 초콜릿)을 만들 수 있습니다.
그러나 카페인은 첨가제로만 사용되지는 않습니다. 식품 생산, 그것은 제약에서 중요한 활성 화합물입니다. 카페인 추출물의 일반적인 용도는 두통과 편두통 또는 통증 완화제에 사용되는 약물을 혼합 한 것입니다.
커피의 주요 알칼로이드 인 카페인을 추출하기 위해서는 초음파가 적합합니다. Wang과 그의 동료들 [Wang et al. 2011]은 초음파가 사용된다면 포화 상태에 도달하는 데 필요한 추출 시간이 짧다는 것을 발견했다. 이것은 초음파가 카페인을 얻기위한 매우 효율적이고 시간을 절약하는 기술이라는 것을 의미합니다.

향기로운 물질

휘발성 커피 화합물은 볶은 커피 콩의 가장 중요한 부분이며 커피에 고유 한 향과 향을 부여합니다. 가용성 커피의 품질은 아로마가 흡수 된 커피 오일을 커피 가루에 첨가함으로써 실질적으로 개선 될 수있다.
딸기에서 페놀 화합물의 추출을 조사한 비교 연구는 초음파 추출이 페놀류의 분해를 덜 일으키고 고체 - 액체, 아 임계 조건 및 마이크로 웨이브 보조 방법을 포함한 다른 추출 방법에 비해 훨씬 빠른 추출 과정임을 보여 주었다. [Herrera et al. 2005]
Wang과 그의 동료 연구 [Wang et al. 2011]은 저주파, 고출력 초음파가 커피 맛 추출에 더 효율적이라는 것을 보여줍니다. 특히 4-Tridecanone과 2-Methoxy-3-Methylpyrazine의 경우, 초음파 추출이보다 높은 추출 효율을 얻는보다 쉽고 효율적인 기술이라는 것을 발견했습니다. 또한, 커피 맛 성분은 고온에서 매우 휘발성이기 때문에 온도를 조절해야한다는 것이 밝혀졌다. 상대적으로 단시간의 초음파 조사 하에서 35 ~ 65 ° C의 온도 범위에서 우수한 추출 결과를 얻을 수있었습니다.

차 추출

초음파 보조 추출에 의해 얻어진 결과는 차 화합물 (예 : 녹차 잎)의 추출에도 적합합니다. Xia 등의 연구 는 초음파 추출물을 차 추출물에 첨가 할 때 녹차 폴리 페놀, 아미노산 및 카페인 함량이 현저히 높았다. 결과적으로 감각 검사에서 개선 된 결과가 나타났습니다. 초음파 추출을 이용한 차 주입의 감각 품질은 기존 추출법을 사용한 차 주입의 감각 품질보다 낫습니다. [Xia et al. 2005]