Hielscher 초음파 기술

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.
초음파 처리로 카페인 및 기타 커피 화합물을 매우 효율적으로 추출 할 수 있습니다.

카페인의 화학 구조

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.

1.5kW 초음파 장치 인 UIP1500hd의 경적에서 초음파 캐비테이션이 발생했습니다. 시야를 좋게하기 위해 액체가 유리 기둥의 바닥에서 푸른 빛으로 비춰졌습니다.

액체의 초음파 캐비테이션

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.

Ultrasonication은 식물 세포에서 활성 화합물, 풍미 및 기타 세포 내 성분을 추출하는 성공적인 기술입니다.

초음파 인라인 프로세서 UIP1500hd

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우리의 주의 개인 정보 정책.


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.

콜드 브루 커피 만들기를 위한 14mm Sonotrode를 갖춘 UP200St

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]

Hielscher의 초음 파기 (예 : UP200S)는 세포 내 물질 추출에 매우 성공적입니다.

허브에서 초음파 추출

결론

초음파 지원 추출 커피에서 활성 화합물을 추출하기위한 효율적이고 시간을 절약하고 제어 할 수있는 방법입니다. 가장 흥미롭고 가치있는 화합물은 카페인이며, 페놀 계 디 테르펜 (cafestol, kahweol) 및 아스코 빅 산과 같은 항산화 물질입니다. 초음파 보조 추출의 주요 이점은 초음파 추출 매개 변수에 대한 영향과 제어에 기반합니다.

문학 / 참고 문헌

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