Ultrasonic Extraktioun vu Koffein
Kaffi - aus geréischten Kaffisbounen gemaach – ass e ganz populär Getränk dat weltwäit konsuméiert. Nieft sengem Vitaliséierungsproblem, wann si als stimulant Getränker verbraucht ginn, sinn d'Kaffi vu Kaffien interesséiert fir d'Liewensmëttel, d'Arzneisekapital (zB an der Pensiounsaarbechten) an Kosmetescher Industrie wéi Wäertberouegend Präisser a verschiddene Produkter benotzt. Dëst gëllt besonnesch fir de Kaffi (1,3,7-Trimethylxanthin) an d'Antioxidantien, déi bekannt sinn fir hir positiv Auswierkunge fir d'Gesondheet vun der Mënschheet. De Kaff enthält ënnert anerem phenolesch Diterpene wéi Cafestol a Kahweol, an Ascorbinsäuren, déi bekannt sinn fir hir antioxidative Aktivitéit. Epidemiologesch Studien weisen datt d'Ingredienten vum Kaffi e präventiven Effekt op verschidden chroneschen Krankheeten hunn, z. B. Typ 2 Diabetis mellitus, Alzheimer Krankheet, Parkinson Krankheet an Lebererkrankungen wéi Zirrhose a hepatozellulär Karzinom.
Ultrasonics ass e bekannten a bewisen Instrument fir vill verschidde Applikatiounen an verschiddenen Industrien. Eng ganz erfollegräich Uwendung ass den Ultraschall Extraktioun. Duerfir hunn d'Ultraschallkavitatiouns-Effekter op dem Zellmaterial verursaacht Zelle Stéierung an d'Verëffentlechung vun der intrazellulärer Matière.
Chemesch Struktur vun Kaffi
High Power Ultrasound
Fir e méi liicht Verständnis vun der Ultraschall assistéiert Extrait Prozedur ze garantéieren, muss den Effekt vum Ultraschall bei Flëssegkeeten erklärt ginn.
Ultrasound – an Flëssegkeeten agefouert ginn – verursacht lokal äusserst Effekter. Wann d'Flëssegkeete bei Héichentzündelen klëmmt, hunn d'Schallwellen, déi an de Flammmëttel verbreet sinn, zu alternéierende High Pressure (Kompressioun) an Ënnerdréckungszyklen (niddreg). Während dem Drock-Zyklus, héich Ultraschallwellen erstallt kleng Vakuumbelueden oder Helleg an der Liquiditéit. Wann d'Blasen zu engem Volume bäibehalen, bei deem se net méi Energie méi absorbéieren kënnen, wëlle se heiansdo während engem Hochdruckzyklus. Dëse Phänomen gëtt genannt Kavitation. Während der Implosioun extrem Temperaturen (ongeféier 5.000 K) an Drëchen (ongeféier 2.000atm) lokal lokal gelauschtert ginn. D'Implosioun vun der Kavitationbléck kënnt och zu Liquiditéiten vun bis zu 280m / s Geschwindigkeit. [Suslick 1998] Bei dësen extremer Kräfte sinn Sonolis occidente, d'Zellmauer sinn gestierzt a intrazellulär Material ginn extrahéiert.
Ultraschall Kavitation an der Flësseg
Duerch d'Verwäertung vun der Sonikitéit kann och d'Betéierungstemperatur reduzéiert ginn, wat d'Erfassung vu temperatur-sensiblen Bestanddeeler erlaabt ass. Am Verglach mat aner Romaniextraktechniken wéi d'Mikrowellen assistéiert Extrait, ass de Ultraschallapparat méi bëlleg an hir Operatioun ass méi einfach. Zousätzlech kann d'Ultraschall assistéiert Extrait mat all Léisungsmëttel, wéi d'Soxhlet Extrait, fir d'Ausbezuelung vun enger breeder Sortie vun natierleche Verbindungen. [Wang et al. 2006] Wann néideg, ginn explosionsgeschützte Systemer fir industrielle Prozesskapazitéiten verfügbar.
E groussen Effekt vun der Ultraschall ass den Afloss op déi wichtegst Veraarbechtparameter: Amplitude, Zäit, Temperatur, Drock a Viskositéit. Dofir ass den Auswierkungsprozess optimiséiert ginn fir datt d'Struktur vun den Auszüge net beschiedegt gëtt.
Ultraschall Extraktioun vu Kaffemittelen
Ultraschall assistéiert Extrait ass eng gewéinlech Method déi benotzt gëtt fir Bioaktive Substanzen aus Planzmaterial ze isoléieren [Dong et al. 2010]. Wat d'Kaffisbounen ass, ass de Kaffi a Antioxidant Phenolverbindunge déi wertvollst Form vun der Extraktioun wéinst senger grousser Applikatioun an der Pharma- a Liewensmëttelindustrie. Awer och Flavonoiden, Chlorsäure an Protokatechuinsäure sinn Extrakter déi als Additive benotzt ginn.
Duerch traditionell Extramethoden, wéi d'Flëssegkeets-Extraktioun bei Léisungsmëttel, erhöht d'Zirkulatiounseffizienz generell mat zousätzlech Extraittemperaturen. Dëst verursacht oft Schued an de Qualitéitsverléisse vum Extrait wéi d'Temperatur beaflosst d'Stabilitéit vun den phenolesche Verbindungen.
Déi Ultraschall ass assistéiert Solid-Liquid-Extraktioun gouf als effektive a ze spueren vun der Extrait. Déi héichstäerkst Ultraschallkräfte bilden déi noutwendeg Energie fir d'Extrait, sou datt manner oder guer keng Léisungsmëttelen gebraucht ginn. D'Temperatur kann gutt kontrolléiert ginn, well d'soniciséiert Batch- oder Stroumzellenreaktor effizient geklickt gëtt (oder waarm wann néideg). Fir d'Extraitéiere vu Léisungsmëttel, ass Hielscher Ultrasonics och ATEX an FM-zertifizéiert Explosiounsprozess-Ultraschallsystemer.
Wéinst der intensiver Extraktiounskräfte vum Ultraschall, ass och de scho verbrauchte Kaffi Buedem (Kaffi Offäll) ëmmer nach e Rohmaterial räich an extrahierbare Verbindungen. Well Kaffi Offallmaterial bëlleg a verfügbar ass, ass et en idealen Matière première fir d'Extraktioun vun de verbleiwen aktive Verbindungen. Och wann den Inhalt vu Koffein an aner Komponenten am Kaffi Offäll méi niddereg ass wéi an onbenotztem Kaffispudder, bleift nach ëmmer e grousse Betrag an ass extrahierbar. Fir dës Verbindungen aus dem Kaffi Buedem ze befreien, gëtt de vollen Afloss op d'Veraarbechtungsparameter besonnesch bedeitend. Héichkraaft Ultraschall ass fäeg héich Quantitéiten vun der aktiver Verbindung an enger kuerzer Veraarbechtungszäit ze extrahieren.
Ultraschall-Inline-Prozessor UIP1500hd
Kaffenefektioun
Caffeine kann behaapt ginn am meeschte verbrauchte Stimulans. Als Kaffi gëtt net nëmme gebraucht duerch Drénken ofgebaut Kaffi, Kaffixtrakt ass an der Industrie benotzt fir aner Produkter mat Kaffi als Additiv ze behandelen. Duerfir gëtt et méiglech, méi staark Kaffi ze kreéiere oder Softdrinks ze formuléieren (zB Cola), Energie drénken oder aner Liewensmëttel (zB Schockela).
Awer Kaffi gëtt net nëmmen als Additiv an der Iessen D'Produktioun ass e wichtegt aktive Compound an Arzneimuter. Eng gemeinsam Applikatioun vum Kaffi-Extrait ass zB d'Vermeidung vu Medikamenter fir Kopfschwächer a Migrounne oder bei Scholdreliefers.
Fir Kaffi ze extraitéieren, ass den Haaptalkaloid am Kaffi, Ultraschung eng gutt Methode. Wang a seng Kollegen [Wang et al. 2011] huet festgestallt, datt nëmmen e Kuerzextrakt gebraucht gëtt fir e gesouchtem Zoustand z'erreechen, wann d'Ultraschall benotzt gëtt. Dëst bedeit datt Ultraschall e ganz effizienten a ze spueren fir Technik ze kréien fir Kaffi ze kréien.
UP200St mat 14mm Sonotrode fir Kalt Brew Kaffi ze maachen
Aromatesch a Aroma Compounds
Flësseg Kaffismonfäheg sinn déi wertvollst Fraktioun vun der geréischer Kaffisbonson a mécht Kaffi seng eenzegaartegt Aroma a Parfum. D'Qualitéit vum luesen Kaffi kann wesentlech verbessert ginn duerch d'Zousätz vu aromagefälschten Kaffemëllech fir de Kaffispulver.
Eng Verglachstudie, déi d'Extraktioun vun den phenolesche Verbindungen aus Äerdbrennstoffer unerkannt huet, huet bewisen, datt d'Ultrascherextraktioun manner Verdrängung vun der Phenolik bewirkt a vill méi séier Extraktioun ass wéi déi aner Extramethoden, dorënner Solid-Flüssegkeet, subkritescht Waasser a Mikrowellen assistéierte Methode. [Herrera et al. 2005]
D'Studie vum Wang an seng Kollegen [Wang et al. 2011] weist datt déi niddereg Frequenz, héich Ultraschall méi effizient ass fir d'Extrait vun Kaffengras. Besonnesch fir 4-Tridecanon a 2-Methoxy-3-methylpyrazin, hu se d'Ultrascherextraktioun méi einfach an effizient Technik kritt fir eng grouss Ausnahmehuelen ze kréien. Weidert gëtt et datt d'Temperatur muss kontrolléiert ginn als Kaffeschaumkomponenten si ganz flüchtlech bei héijen Temperaturen. Si hunn eng gutt Extraktioun Resultater am Temperaturbereich tëscht 35,65 ° C bei relativ kuerzfristeg Ultraschallbestrahlung erreecht.
Tounextraktioun
D'Resultater, déi duerch d'Ultraschall assistéiert Extrait erzielt ginn, sinn och fir d'Extrait vun Téiverbindungen (zB gréngen Tee Blieder). Eng Etude vum Xia et al. huet e wesentlich méi héijen Inhalt vu Teppe Polyphenole, Aminosäure a Kaffin bei ultraschallbehandelten Teus infusiounen wéi an deenen déi vun der konventioneller Extraktioun gewonnen hunn. Dëst ergëtt sech bessere Resultater bei enger organoleptescher Evaluatioun, déi ausgoung: d'Sënnerqualitéit vu Tee Infusioun mat der Ultraschall assistéierter Extraktioun war besser wéi d'Tee Infusioun mat konventionell Extraktioun. [Xia et al. 2005]
ultrasonic Reduktioun vu Kraider
Conclusioun
De Ultraschall assistéiert Extraktioun ass eng effizient, ze spueren a kontrolléierbar Method fir d'Extrait vun aktiven Verbindungen aus Kaffi. Déi interessant a wertvoll Verbindunge sinn Kaffi, an d'Antioxidantien, wéi Phenol-Diterpene (Cafestol, Kahweol), an Ascorbinsäuren. D'Haaptvirdeeler vun der Ultraschallunterstëtzung baséieren op d'Aféierung an d'Kontroll iwwer d'Ultraschall-Extrait Parameter.
Literatur / nëmmen
- Cao, Chuanhai; Wang, Li; Lin, Xiaoyang; Mamcarz, Malgorzata; Zhang, Chi; Bai, Ge; Nong, Jasson; Sussman, Sam; Arendash, Gary (2011): Caffeine Synergizes mat engem anere Kaffismomponent fir Plasma GCSF ze vergréisseren: Verknüpfung mat kognitiven Virdeeler an Alzheimer Méis. Journal of Alzheimer 's Disease 25/2, 2011. 323-335.
- Dong, Juane; Liu, Yuanbai; Liang, Zongsuo; Wang, Weiling (2010): Untersuchung iwwer Ultraschall assistéiert Extrait vun Salvianol vun der B aus Salvia miltiorrhiza root. Ultraschall Sonochemie 17/1, 2010. 61-65.
- Herrera, MC; Luque de Castro, MD (2005): Ultraschall assistéiert Extrait vun phenolesche Verbindungen aus Erdbeeren virum flësseche Chromatographie Trennung an Photodiode Array Ultraviolett Detektioun. Journal of Chromatoraphy A, 1100, 2005. 1-7.
- Higdon, Jane V.; Frei, Balz (2006): Kaffi a Gesondheet: En Review vun de leschte Mënsch Research. Critical Reviews zu Food Science and Nutrition, 46/2, 2006. 101-123.
- Mussato, Solange I.; Ballesteros, Lina F .; Martins, Silvia; Teixeira, José A (2011): Extrait vun antioxidativen phenolesche Verbindungen aus verbrauchte Kaffegrond. Trennung a Purification Technology 83 / 2011. 173-179.
- Sheu, Shane-Rong; Wang, Cheng-Chi; Chang, Sheng-Yu; Yang, Li-Chen, Jang, Ming-Jyi; Cheng, Po-Jen (2009): Influence of Extraction Manufacturing Process on Caffeine Concentration. An: Proceedings vun der International MultiConference vun Ingenieuren a Computerwëssenschaftler 2009 Vol II, IMECS 2009, 18 Mäerz – 20. Abrëll 2009, Hong Kong.
- Suslick, KS: Kirk-Othmer Enzyklopedie vun chemescher Technologie. 4. Ed. J. Wiley & Sons: New York; 26. Abrëll 1998. 517-541.
- Wang, Cheng-Chi; Sheu, Shane-Rong; Chou, Ya-Yen; Jang, Ming-Jyi; Yang, Li-Chen (2011): Een Roman optiméiert Energie-spuerend Extraktioun op Kaffi. Thermal Science 15/1, 2011. 53-59.
- Wang, Lijun; Weller, Curtis L. (2006): Aktuellt Fortschrëtter bei der Extraktioun vun Nutraceuticalen aus Planzen. Trends an der Liewenswëssenschaft & Technologie 17, 2006. 300-312.
- Xia, Tao; Shi, Siquan; Wan, Xiaochun (2006): Impakt vun der Ultraschall-Assistentatioun vun der chemescher an der sensorescher Qualitéit vun der Infusioun vun der Teuse. Journal of Food Engineering 74/4, 2006. 557-560.