Via ultrasone is een effectieve methode voor de extractie van caffeine en andere werkzame stoffen uit koffie. Krachtige ultrasone apparaten ondersteunen het extractieproces terwijl het maximaliseren opbrengst en verwerkingstijd verkorten.

Verbeter de cafeïne-extractie met ultrageluid

De smaak van koffie en de effecten van cafeïne zijn een passie die al eeuwenlang wordt gedeeld door miljoenen mensen over de hele wereld. Koffieliefhebbers en wetenschappers zijn op zoek naar manieren om de extractie van cafeïne, bioactieve bestanddelen en aroma's uit koffiebonen te verbeteren. Eén zo'n methode, waarbij gebruik wordt gemaakt van de kracht van ultrageluid, is naar voren gekomen als een veelbelovend hulpmiddel om de cafeïne-extractie efficiënter te maken. Hielscher sonicators maken het mogelijk om hogere rendementen cafeïne te extraheren en nieuwe dimensies van smaken en aroma's te ontsluiten in koffiedranken, voedingsadditieven en extracten.

De voordelen van koffiebonen extraheren met Sonicatie

Hoge efficiëntie en superieure kwaliteit van het koffie-extract zijn slechts twee criteria die van het gebruik van Hielscher sonicators de beste methode maken voor de extractie van cafeïne en koffiesamenstellingen uit koffiebonen. Hieronder worden de belangrijkste voordelen van ultrasone koffie-extractie opgesomd:

• efficiëntie: Sonicators van het sonde-type genereren intense ultrasone golven die effectief in vaste materialen kunnen doordringen. Dit helpt de structuur van de koffieboon af te breken en vergemakkelijkt de extractie van cafeïne.
• Nauwkeurige controle: Met sonicators van het sonde-type kunnen de ultrasone energie en de blootstellingstijd nauwkeurig worden geregeld. Deze controle is essentieel om overextractie te voorkomen, wat kan leiden tot ongewenste smaken en bitterheid in het koffie-extract.
• Snelheid: Sonificatie is een snel proces en sonicatoren van het probe-type kunnen de extractietijd aanzienlijk verkorten in vergelijking met traditionele methoden, waardoor het proces efficiënter wordt.
• Uniformiteit: De ultrasone golven zorgen voor een gelijkmatigere extractie in het koffiebonenmateriaal, waardoor de cafeïne gelijkmatig wordt geëxtraheerd.
• Minder gebruik van oplosmiddelen: Voor ultrasone extractie is vaak minder oplosmiddel nodig dan voor traditionele methoden. Dit kan milieuvriendelijk en kosteneffectief zijn.
• Behoud van smaakstoffen: Sonicatie van het sonde-type kan worden geoptimaliseerd om selectief cafeïne te extraheren terwijl andere smaakcomponenten grotendeels intact blijven. Dit is belangrijk voor het behoud van de kwaliteit en smaak van het koffie-extract.
• Schaalbaarheid: Met Hielscher Ultrasonica kunnen ultrasone extractieprocessen lineair worden opgeschaald voor industriële toepassingen. Dit betekent dat haalbaarheid en procesoptimalisatie op laboratoriumschaal kunnen plaatsvinden en vervolgens risicovrij en eenvoudig kunnen worden opgeschaald naar productiecapaciteit.

Ultrasone Winning van Coffee Verbindingen

Ultrageluid ondersteunde extractie is een algemene methode toegepast om bioactieve stoffen uit plantenmateriaal [Dong et al isoleren. 2010]. Ten aanzien van koffiebonen, kan de cafeïne en antioxidant fenolverbindingen zijn de meest waardevolle verbindingen voor de winning vanwege hun brede toepassingen in de farmaceutische en voedingsindustrie. Maar ook flavonoïden, chlorogeenzuur en protocatechuzuur zijn extracten die worden gebruikt als toevoegsels.
Met behulp van traditionele extractiemethoden, zoals de vloeistof-vloeistof extractie in oplosmiddelen, neemt de extractie-efficiëntie over het algemeen toe met toenemende extractietemperaturen. Dit veroorzaakt vaak schade en kwaliteitsverlies van het extract als temperatuur de stabiliteit van de fenolische verbindingen beïnvloedt.
De ultrasoon ondersteunde vast-vloeistof extractie is een effectieve en tijdbesparende extractiemethode gebleken. De zeer krachtige ultrasone krachten leveren de benodigde energie voor de extractie, zodat er minder of zelfs geen oplosmiddelen nodig zijn. De temperatuur kan goed worden geregeld omdat de gesoneerde batch- of flowcellreactor efficiënt kan worden gekoeld (of verwarmd indien nodig).
Vanwege de intense extractiekrachten van echografie is ook de reeds gebruikte koffiedik (koffieafval) nog steeds een grondstof rijk aan extraheerbare verbindingen. Aangezien koffie-afvalmateriaal goedkoop en in grote hoeveelheden beschikbaar is, is het een ideale grondstof voor de extractie van de resterende actieve verbindingen. Hoewel het gehalte aan cafeïne en andere componenten in het koffie-afval lager is dan in ongebruikt koffiepoeder, is er nog steeds een grote hoeveelheid aanwezig die extraheerbaar is. Om deze verbindingen uit de koffiemalen vrij te maken, wordt de volledige invloed op de verwerkingsparameters bijzonder belangrijk. High-power echografie kan grote hoeveelheden actieve verbinding binnen een korte verwerkingstijd extraheren.

Ultrageluid met hoog vermogen voor extractie

Om een ​​beter begrip van het ultrageluid ondersteunde extractieprocedure te garanderen, moet het effect van ultrageluid in vloeistoffen worden toegelicht.
ultrageluid – geïntroduceerd in vloeistoffen – veroorzaakt plaatselijk zeer extreme effecten. Bij het sonificeren van vloeistoffen met hoge intensiteit resulteren de geluidsgolven die zich voortplanten in het vloeibare medium in afwisselende hogedrukcycli (compressie) en lagedrukcycli (rarefactie), met snelheden die afhankelijk zijn van de frequentie. Tijdens de lagedrukcyclus creëren ultrasone golven met hoge intensiteit kleine vacuümbellen of holtes in de vloeistof. Wanneer de belletjes een volume bereiken waarbij ze geen energie meer kunnen absorberen, storten ze heftig in elkaar tijdens een hogedrukcyclus. Dit fenomeen wordt akoestische cavitatie genoemd. Tijdens de implosie worden plaatselijk zeer hoge temperaturen (ongeveer 5.000 K) en drukken (ongeveer 2.000 atm) bereikt. De implosie van de cavitatiebel resulteert ook in vloeistofstralen met een snelheid tot 280m/s. [Suslick 1998] Door deze extreme krachten treedt sonolyse op, worden celwanden verstoord en wordt intracellulair materiaal geëxtraheerd.
De ultrasoon ondersteunde extractie is een goedkoop, eenvoudig en efficiënt alternatief in vergelijking met conventionele extractietechnieken. De belangrijkste voordelen van ultrageluid bij vast-vloeistofextractie zijn de toename van de extractieopbrengst en snellere kinetiek. Ultrasone extractie is een veelgebruikte techniek voor de extractie van plantmaterialen met vloeibare oplosmiddelen en is bewezen voor een snel en completer extractieproces in vergelijking met traditionele methoden, omdat het oppervlaktegebied tussen de vaste en vloeibare fase aanzienlijk groter is als gevolg van de celverstoring en deeltjesdispersie.
Door het gebruik van sonicatie kan ook de bedrijfstemperatuur worden verlaagd, wat de extractie van temperatuurgevoelige componenten mogelijk maakt. Vergeleken met andere nieuwe extractietechnieken, zoals extractie met behulp van microgolven, is het ultrasone apparaat goedkoper en eenvoudiger te bedienen. Bovendien kan de ultrasoon geassisteerde extractie worden gebruikt met elk oplosmiddel, zoals de Soxhlet extractie, voor het extraheren van een grote variëteit aan natuurlijke verbindingen. [Wang et al. 2006]
Een belangrijk voordeel van ultrasoon is de invloed op de belangrijkste procesparameters: amplitude, tijd, temperatuur, druk en viscositeit. Daardoor kan het extractieproces worden geoptimaliseerd om ervoor te zorgen dat de structuur van de extracten niet beschadigd wordt.

Cafeïne-extractie verbeterd door Sonicatie

Cafeïne kan worden geclaimd de meest gebruikte genotmiddel. Omdat cafeïne is niet alleen verbruikt door het drinken van verse koffie, wordt cafeïne extract gebruikt in de industrie zich naar andere product te behandelen met cafeïne als additief. Daardoor wordt het mogelijk om sterker maken koffie of frisdrank (bijvoorbeeld cola), energiedranken en andere voedingsstoffen (bijvoorbeeld chocolade) formuleren.
Maar cafeïne wordt niet alleen gebruikt als additief in de voedselproductie, het is ook een belangrijke werkzame stof in geneesmiddelen. Een veelgebruikte toepassing van cafeïne-extract is bijvoorbeeld de toevoeging aan geneesmiddelen tegen hoofdpijn en migraine of pijnstillers.
Om cafeïne, de belangrijkste alkaloïde in koffie, te extraheren is ultrasone trillingen een geschikte methode. Wang en zijn collega's ontdekten dat er slechts een korte extractietijd nodig is om een verzadigde toestand te bereiken als ultrasone trillingen worden gebruikt. Dit betekent dat ultrasone trillingen een zeer efficiënte en tijdbesparende techniek zijn om cafeïne te winnen. [Wang et al. 2011]

Aromatische moleculen en aromatische verbindingen

De vluchtige koffie verbindingen zijn de meest waardevolle fractie van de gebrande koffie bonen en schenkt koffie zijn unieke smaak en geur. De kwaliteit van oploskoffie kan aanzienlijk worden verbeterd door toevoeging van aroma geabsorbeerde koffievetten het koffiepoeder.
Een vergelijkende studie, waarbij de extractie van fenolische verbindingen uit aardbeien werd onderzocht, toonde aan dat ultrasone extractie minder afbraak van fenolische stoffen veroorzaakt en een veel snellere extractieproces is in vergelijking met andere extractiemethoden, waaronder vaste stof-vloeistof, subkritisch water en met microgolven ondersteunde methode. [Herrera et al. 2005]
Het onderzoek van Wang en zijn collega's toont aan dat ultrasoon geluid met een lage frequentie en een hoog vermogen efficiënter is voor de extractie van koffiesmaken. Vooral voor 4-Tridecanon en 2-Methoxy-3-Methylpyrazine vonden ze de ultrasone extractie een eenvoudigere en efficiëntere techniek die zeer hoge extractieopbrengsten oplevert. Verder werd aangetoond dat de temperatuur gecontroleerd moet worden omdat koffiearomacomponenten zeer vluchtig zijn bij hoge temperaturen. Ze behaalden goede extractieresultaten in het temperatuurbereik tussen 35~65 °C onder relatief kortdurende ultrasone bestraling. [Wang et al. 2011]

Thee-extractie verbeterd door Sonicatie

De resultaten die ultrasoon bijgestaan ​​extractie resultaten zijn ook geschikt voor de extractie van koffie stoffen (bijvoorbeeld groene thee bladeren). Een studie van Xia et al. een significant hoger gehalte aan thee polyfenolen, aminozuren en cafeïne in ultrasoon behandelde thee infusies dan die verkregen volgens gebruikelijke extractie. Dit resulteert in een verbetering van de resultaten tijdens een organoleptische evaluatie dat bleek: de sensorische kwaliteit van de thee infusie met ultrasone-geassisteerde extractie was beter dan die van thee infusie met conventionele extractie. [Xia et al. 2005]

Conclusie: Zeer efficiënte cafeïne-extractie met ultrageluid

Extractie met behulp van ultrasoon is een efficiënte, tijdbesparende en controleerbare methode voor de extractie van actieve bestanddelen uit koffie. De meest interessante en waardevolle verbindingen zijn cafeïne en antioxidanten zoals fenolische diterpenen (cafestol, kahweol) en ascorbinezuren. De belangrijkste voordelen van ultrasone extractie zijn extracten van uitstekende kwaliteit met een hoge opbrengst. Deze voordelen van ultrasone extractie worden bereikt door optimalisatie en nauwkeurige controle van de ultrasone extractieparameters.

Krachtige Sonicators voor cafeïne-extractie

Als het gaat om cafeïne-extractie op elke verwerkingsschaal, zijn Hielscher sonicators het toppunt van innovatie en efficiëntie. Of je nu een kleinschalige ambachtelijke producent bent of een grootschalige industriële productiefaciliteit, Hielscher sonicators bieden een nauwkeurige en krachtige oplossing voor het extraheren van de pure essentie van cafeïne uit je bronmateriaal.

• Precisie en consistentie: Hielscher sonicators zijn ontworpen om het extractieproces nauwkeurig te regelen. Hun geavanceerde technologie zorgt voor consistente resultaten batch na batch, waardoor je de kwaliteit en potentie van je cafeïne-extract kunt behouden.
• Schaalbaarheid: Hielscher biedt een reeks sonicators die geschikt zijn voor verschillende processchalen. Van compacte benchtopmodellen voor onderzoek en ontwikkeling tot robuuste industriële systemen die grote volumes aankunnen, Hielscher biedt de flexibiliteit die nodig is om aan uw productie-eisen te voldoen.
• efficiëntie: Met Hielscher sonicators kun je de extractietijden aanzienlijk verkorten in vergelijking met traditionele methoden. De ultrasone golven die door deze machines worden gegenereerd creëren intense cavitatiekrachten, waardoor celwanden snel worden afgebroken en cafeïnemoleculen vrijkomen, wat resulteert in kortere verwerkingscycli.
• Veelzijdigheid: Hielscher sonicators zijn niet beperkt tot het extraheren van cafeïne. Onze sonicators zijn geschikt voor een breed scala aan toepassingen in de voedingsmiddelen-, farmaceutische en cosmetische industrie. Of u nu cafeïne uit koffiebonen, theebladeren of andere plantaardige bronnen extraheert, Hielscher sonicators bieden veelzijdigheid om aan uw behoeften te voldoen.

Hielscher Ultrasonics is een ISO gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasoontoestellen met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn Hielscher ultrasone apparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators: