Extracten uit cacaoschillen met krachtig ultrageluid

Cacaoafval, zoals vruchtpulp en schillen van cacao, kan eenvoudig worden gevaloriseerd door cacaoboter, vruchtsuiker en bioactieve verbindingen te extraheren. Ultrasone extractie is aantoonbaar een zeer efficiënte techniek om waardevolle bestanddelen uit cacaoafval te isoleren. Ultrasone extractoren maken met een snelle, veilige en eenvoudige behandeling hoge opbrengsten aan verbindingen van levensmiddelenkwaliteit vrij uit cacaoschillen, doppen en vruchtpulp.

Bijproducten van cacao
Cacao (Theobroma cacao L.) is een waardevol gewas waarvan de bonen voornamelijk voor de productie van chocolade worden gebruikt. Na het oogsten van de cacaovruchten worden de bonen, vóór of na het roosteren van de cacaobonen, uit de schillen (ook wel doppen of hulzen genoemd) en de vruchtpulp vrijgemaakt. Cacaoboonschillen en cacaovruchtpulp worden beschouwd als een bijproduct van de cacao-industrie. Afhankelijk van de soort cacaovrucht vormen de bonen ongeveer 25% wt. van de cacaovrucht. De pulp vormt nog eens 25% wt. en de rest bestaat uit schil / dop, die meestal als afval wordt weggegooid. Bijproducten van cacao, zoals schillen en pulp, zijn echter rijk aan vezels, antioxidanten, polyfenolen, aromaverbindingen, suikers en lipiden, die als toevoegingen in voedingsmiddelen en dranken kunnen worden gebruikt.

Ultrasone extractie van fytonutriënten uit cacaoschillen

Ultrasone extractie van cacaoschillen: ultrasone extractie zet biologisch cacaoafval (bijv. cacaoschillen en schillen van cacaovruchten) om in waardevolle voedingsproducten, zoals cacaoboter, aromaverbindingen, fytonutriënten, vruchtsuikers en voedingsvezels. Voor een efficiënt ultrasoon extractieproces is slechts een grove voorbehandeling van de biomassa van cacaoschillen nodig, namelijk het vermalen van de cacaoschillen.

Krachtig ultrageluid voor extractie

Het mechanisme waarmee krachtig ultrageluid de extractie intensiveert, wordt voornamelijk toegeschreven aan het verschijnsel akoestische cavitatie. Ultrasone cavitatie veroorzaakt botsingen tussen deeltjes van cacaoschillen / doppen, wat leidt tot fragmentatie door botsingen tussen deeltjes en een afname van de deeltjesgrootte. Wanneer cavitatiebellen aan het oppervlak van de vaste cacaobestanddelen imploderen, vergroten erosie en sonoporatie het deeltjesoppervlak verder. De daardoor geïntensiveerde stofoverdracht vergemakkelijkt het vrijkomen van moleculen zoals eiwitten, lipiden en fytochemicaliën. Ultrasoon opgewekte afschuifkrachten verbeteren respectievelijk de penetratie van het oplosmiddel in de cellulaire matrix van het plantaardige materiaal en de doorlaatbaarheid van de celmembranen. Deze mechanismen van krachtig ultrageluid zijn verantwoordelijk voor de aanzienlijke procesintensivering die wordt bereikt wanneer sonicatie wordt toegepast voor extractie uit plantaardig materiaal.

Ultrasoon ondersteunde extractie van cacaoschillen aangetoond door onderzoek

Grillo et al. (2018) onderzochten de extractie van cacaoboter, polyfenolen (bijv. catechine, epicatechine en dimeren, trimeren en tetrameren van procyanidine), antioxidanten en methylxanthine (bijv. cafeïne en theobromine) uit cacaoboonschillen met behulp van ultrasone extractie. Zoals de onderstaande tabel laat zien, verhoogde sonicatie altijd de opbrengsten van zowel lipofiele als hydrofiele extracten, waardoor op een eenvoudige en gemakkelijke manier extracten werden verkregen die rijk waren aan antioxiderende flavanolen (catechinen en epicatechinen), theobromine (32,7 ± 0,12 mg/g schillen), cafeïne (1,76 ± 0,08 mg/g schillen) en cacaoboter. De beste resultaten bij sonicatie werden bereikt met het ternaire mengsel, dat een iets lagere totale terugwinning van de hydrofiele fractie oplevert en de extractietijd met een factor 16 verkort.

Opbrengsten van ultrasoon ondersteunde extractie (UAE) en het conventionele proces uit de onbehandelde cacaoschillen, uitgedrukt als gewichtspercentage (w/w). Ultrasone extractie levert aanzienlijk hogere opbrengsten op.
Onderzoek en auteursrecht door Grillo et al. 2019.

Ook Yusof et al. (2019) konden de efficiëntie van ultrasone extractie van flavonoïden uit cacaoschillen aantonen. Zij vonden de volgende extractieparameters voor ethanolconcentratie, temperatuur en sonicatietijd het efficiëntst, dat wil zeggen dat onder de volgende omstandigheden de hoogste extractopbrengsten werden verkregen: de maximale waarde van het totale flavonoïdengehalte (TFC; 7,47 mg RE/g drooggewicht (DW)) werd bereikt bij een ethanolconcentratie van 80%, een procestemperatuur van 55ºC en 45 min sonicatie.

Ultrasone extractoren met hoge prestaties voor de verwerking van cacaoafval

Ultrasone extractiesystemen met hoge prestaties van Hielscher Ultrasonics worden wereldwijd gebruikt voor onderzoek en ontwikkeling en voor kleinschalige, middelgrote en volledig commerciële productie. Ultrasone extractoren met hoge prestaties intensiveren het extractieproces en verhogen de opbrengst en de totale efficiëntie van de productie van hoogwaardige extracten. Hielscher Ultrasonics biedt extractieapparatuur voor elk volume / elke procescapaciteit. Met meer dan 25 jaar ervaring in extractie uit plantaardig materiaal is Hielscher Ultrasonics uw betrouwbare partner voor ultrasone extractie met hoge prestaties!

Sonicatoren met hoge prestaties en de modernste technologie voor cacao-extractie

De slimme functies van de sonicatoren van Hielscher zijn ontworpen om een betrouwbare werking, reproduceerbare resultaten en gebruiksvriendelijkheid te garanderen. Bedrijfsinstellingen kunnen eenvoudig worden geraadpleegd en ingesteld via een intuïtief menu, dat toegankelijk is via een digitaal kleurentouchscreen en afstandsbediening via een browser. Daarom worden alle procesomstandigheden, zoals netto-energie, totale energie, amplitude, tijd, druk en temperatuur, automatisch geregistreerd op een ingebouwde SD-kaart. Zo kunt u eerdere sonicatiebehandelingen bekijken en vergelijken en het extractieproces voor cacaoboonschillen optimaliseren voor de hoogste efficiëntie.
Systemen van Hielscher Ultrasonics worden wereldwijd gebruikt voor de productie van hoogwaardige plantenextracten. Industriële sonicatoren van Hielscher kunnen eenvoudig met hoge amplitudes continu werken (24/7/365). Met standaardsonotroden (ultrasone sondes / hoorns) kunnen eenvoudig continu amplitudes tot 200µm worden gegenereerd. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar. Dankzij hun robuustheid en geringe onderhoudsbehoefte worden onze ultrasone extractiesystemen vaak geïnstalleerd voor zware toepassingen en in veeleisende omgevingen.

 
Neem nu contact met ons op voor meer informatie over de ultrasone extractie van polyfenolen, antioxidanten, suikers en cacaoboter uit bijproducten van cacao. Wij sturen u graag informatie over onze ultrasone extractiesystemen en prijzen! Onze zeer ervaren medewerkers bespreken graag uw toepassing en procesvereisten met u!
 

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de verwerkingscapaciteit bij benadering van onze sonicatoren: