Hielscher ultralydteknologi

Ultralyd ekstraksjon av koffein

Ved hjelp av ultralyd er en effektiv metode for ekstraksjon av koffein og andre aktive forbindelser fra kaffe. Kraftige ultralydsapparater hjelper utvinningsprosessen samtidig som du maksimerer utbytte og forkortet behandlingstid.
Kaffe - laget av stekte kaffebønner – er en veldig populær drikk som forbrukes over hele verden. Foruten sin vitaliserende innvirkning hvis den forbrukes som en stimulerende drikk, er forbindelsene med kaffe av interesse for mat, farmasøytisk (f.eks. I smertestillende) og Kosmetisk industri som brukt som verdifulle tilsetningsstoffer i ulike produkter. Dette gjelder spesielt for koffein (1,3,7-trimetylxantin) og antioksidanter, som er kjent for deres positive effekter på menneskers helse. Kaffe inneholder blant annet fenoliske diterpener som cafestol og kahweol og askorbinsyrer, som er kjent for deres antioksidante aktivitet. Epidemiologiske studier tyder på at kaffens ingredienser kan ha en forebyggende effekt på flere kroniske sykdommer, inkludert type 2 diabetes mellitus, Alzheimers sykdom, Parkinsons sykdom og leversykdommer som skrumplever og hepatocellulært karcinom.
Ultrasonics er et velkjent og bevist verktøy for mange forskjellige applikasjoner i ulike bransjer. En svært vellykket applikasjon er ultralydet Utdrag. Derved forårsaker ultralydkavitasjonseffekter på cellematerialet som forårsaker celleforstyrrelser og frigjøring av det intracellulære materiale.
Ved lydbehandling kan koffein og andre kaffeblandinger ekstraheres veldig effektivt.

Kjemisk struktur av koffein

ultralyd med høy effekt

For å sikre en lettere forståelse av ultralydassistent ekstraksjonsprosedyre, må effekten av ultralyd i væsker forklares.
ultralyd – introdusert i væsker – forårsaker lokalt svært ekstreme effekter. Når lydbølger lydes med høye intensiteter, resulterer lydbølgene som forplanter seg i væskemediene i alternerende høytrykks (kompresjons) og lavtrykkssykluser, med frekvenser avhengig av frekvensen. Under lavtrykkssyklusen oppretter høy-intensitets ultralydbølger små vakuumbobler eller hulrom i væsken. Når boblene oppnår et volum der de ikke lenger kan absorbere energi, kollapser de voldsomt under en høytrykkssyklus. Dette fenomenet kalles kavitasjon. Under implosjonen oppnås svært høye temperaturer (ca. 5.000K) og trykk (ca. 2.000atm) lokalt. Implosjonen av kavitasjonsboblen resulterer også i flytende stråler med opptil 280m / s hastighet. [Suslick 1998] Ved disse ekstreme kreftene oppstår sonolyse, celleveggene forstyrres, og intracellulært materiale ekstraheres.

Ultrasonisk kavitasjon generert på hornet til UIP1500hd - en 1,5kW ultralydsenhet. For bedre synlighet har væsken blitt opplyst med blått lys fra bunnen av glasset.

Ultralydkavitasjon i væske

Den ultralydassisterte ekstraksjonen er et billig, enkelt og effektivt alternativ i forhold til konvensjonelle utvinningsteknikker. De viktigste fordelene med ultralyd i fast-væske-ekstraksjon inkluderer økningen av ekstraksjonsutbyttet og raskere kinetikk. Ultralydutvinning er en ofte brukt teknikk for utvinning av plantematerialer ved hjelp av flytende løsningsmidler og er bevist for en rask og mer fullstendig ekstraksjonsprosess i forhold til tradisjonelle metoder fordi overflaten mellom faststoff og væskefase er betydelig større på grunn av celleforstyrrelsen og partikkel dispersjon.
Ved bruk av sonikering kan også driftstemperaturen reduseres, slik at det kan utvinnes temperaturfølsomme komponenter. Sammenlignet med andre nye utvinningsteknikker som mikrobølgeassistert ekstraksjon, er ultralydapparatet billigere og driften er lettere. Videre kan den ultrasonisk assisterte ekstraksjon brukes med hvilket som helst oppløsningsmiddel, slik som Soxhlet-ekstraksjonen, for ekstraksjon av et bredt utvalg av naturlige forbindelser. [Wang et al. 2006] Om nødvendig er eksplosjonsbeskyttede systemer for industriell prosesskapasitet tilgjengelig.
En betydelig fordel ved ultralyd er innflytelsen på de viktigste behandlingsparametrene: amplitud, tid, temperatur, trykk og viskositet. Dermed kan ekstraksjonsprosessen optimaliseres for å sikre at strukturen av ekstraktene ikke blir skadet.

Ultralydsekstraksjon av kaffekomponenter

Ultralydassistert ekstraksjon er en vanlig metode som brukes til å isolere bioaktive stoffer fra plantemateriale [Dong et al. 2010]. Når det gjelder kaffebønner, kan koffein- og antioxidantfenolforbindelsene være de mest verdifulle forbindelsene for ekstraksjon på grunn av deres brede anvendelser i farmasøytisk og næringsmiddelindustrien. Men også flavonoider, klorogen syre og protocatechuinsyre er ekstrakter som brukes som tilsetningsstoffer.
Ved å bruke tradisjonelle ekstraksjonsmetoder som væske-væske-ekstraksjon i løsningsmidler, øker utvinningseffektiviteten generelt med økende uttrekkstemperaturer. Dette forårsaker ofte skader og kvalitetstap av ekstraktet, da temperaturen påvirker stabiliteten av fenolforbindelsene.
Ultralydassistert fast-væskeutvinning har blitt vist som en effektiv og tidsbesparende ekstraksjonsmetode. De meget kraftige ultralydskreftene gir den nødvendige energien til ekstraksjonen, slik at mindre eller ingen løsningsmidler er nødvendig. Temperaturen kan styres godt fordi den sonikerte batch- eller strømningscellereaktoren kan effektivt avkjøles (eller oppvarmes hvis nødvendig). For ekstraksjonsprosessene med løsningsmidler, tilbyr Hielscher Ultrasonics også ATEX- og FM-sertifiserte eksplosjonsbeskyttede ultralydsystemer.
På grunn av de intense ekstraksjonskreftene i ultralyd er også den allerede brukte kaffemaskinen (kaffeavfall) fortsatt et råmateriale som er rik på ekstraherbare forbindelser. Ettersom kaffeavfallsmateriale er billig og tilgjengelig i stor grad, er det et ideelt råmateriale for utvinning av de gjenværende aktive forbindelser. Selv om innholdet av koffein og andre komponenter i kaffeavfall er lavere enn i ubrukt kaffepulver, forblir fortsatt en stor mengde og ekstraherbar. For å frigjøre disse forbindelsene fra kaffemaskinen blir full påvirkning på behandlingsparametrene særlig signifikant. High-power ultralyd er i stand til å trekke ut høye mengder aktiv forbindelse innen en kort behandlingstid.

Ultralydbehandling er en vellykket teknikk for å trekke ut aktive forbindelser, smaker og andre intracellulære komponenter fra vegetabilske celler.

Ultralydinline prosessor UIP1500hd

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Koffeinekstraksjon

Koffein kan hevdes som den mest brukte konsentrasjonen. Ettersom koffein ikke bare blir konsumert ved å drikke brygget kaffe, brukes koffeinekstrakt i næringen til å behandle annet produkt med koffein som additiv. Derved blir det mulig å lage sterkere kaffe eller til å formulere brus (f.eks. Cola), energidrikker eller annen mat (f.eks. Sjokolade).
Men koffein brukes ikke bare som tilsetningsstoff i Mat produksjon, det er også en viktig aktiv forbindelse i legemidler. En vanlig anvendelse av koffeinekstrakt er f.eks. Blandingen i medisiner for hodepine og migrene eller i smertestillende.
For å utvinne koffein, er den viktigste alkaloid i kaffe, ultralydbehandling en egnet metode. Wang og hans kolleger [Wang et al. 2011] fant at det kun er nødvendig med kort utvinningstid for å nå en mettet tilstand, hvis ultralyd brukes. Dette betyr at ultralyd en svært effektiv og tidsbesparende teknikk for å få koffein.

UP200St med 14mm Sonotrode for å lage kalde brygge kaffe

Aromatiske og smaksstoffer

De flyktige kaffeblandingene er den mest verdifulle fraksjonen av den stekte kaffebønnen og gir kaffe sin unike smak og duft. Kvaliteten på oppløselig kaffe kan forbedres vesentlig ved tilsetning av aromaabsorberte kaffeoljer til kaffepulveret.
En sammenligningsundersøkelse, som undersøker utvinningen av fenolforbindelser fra jordbær, viste at ultralydutvinning fører til mindre nedbrytning av fenol og er en mye raskere ekstraksjonsprosess sammenlignet med andre ekstraksjonsmetoder, inkludert solid-væske, subkritisk vann og mikrobølgeassistert metode. [Herrera et al. 2005]
Studien av Wang og hans kolleger [Wang et al. 2011] viser at lavfrekvent ultralyd med høy effekt er mer effektiv for utvinning av kaffesmak. Spesielt for 4-tridekanon og 2-metoksy-3-metylpyrazin fant de ultralydsekstraksjonen mer enkel og effektiv teknikk som oppnådde svært høye utvinningsutbytter. Videre er det vist at temperaturen må styres som kaffesmak komponenter er svært volatile ved høye temperaturer. De oppnådde gode utvinningsresultater i temperaturområdet mellom 35 ~ 65 ° C under relativt kortvarig ultralydbestråling.

Teekstraksjon

Resultatene som oppnås ved ultralydassistert ekstraksjon er også egnet for ekstraksjon av teforbindelser (f.eks. Grønn teblad). En studie av Xia et al. viste et betydelig høyere innhold av te-polyfenoler, aminosyre og koffein i ultralydbehandlede teinfusjoner enn i de som ble oppnådd ved konvensjonell ekstraksjon. Dette resulterer i forbedrede resultater under en organoleptisk evaluering som viste seg: Den sensoriske kvaliteten på teinfusjon med ultralydassistert ekstraksjon var bedre enn teinfusjonen med konvensjonell ekstraksjon. [Xia et al. 2005]

Hielscher's ultralydmaskiner, for eksempel UP200S (på bildet), er svært vellykkede for utvinning av intracellulær materiale.

ultralydutvinning fra urter

Konklusjon

Den ultralydsbestemt Utdrag er en effektiv, tidsbesparende og kontrollerbar metode for ekstraksjon av aktive forbindelser fra kaffe. De mest interessante og verdifulle forbindelsene er koffein og antioksidanter som fenoliske diterpener (cafestol, kahweol) og askorbinsyrer. De viktigste fordelene ved ultralydassistert ekstraksjon er basert på påvirkning og kontroll over ultralydutvinningsparametrene.

Litteratur / Referanser

  • Cao, Chuanhai; Wang, Li; Lin, Xiaoyang; Mamcarz, Malgorzata; Zhang, Chi; Bai, Ge; Nong, Jasson; Sussman, Sam; Arendash, Gary (2011): Koffein synergiserer med en annen kaffekomponent for å øke plasma GCSF: Kobling til kognitive fordeler i Alzheimers mus. Journal of Alzheimer's Disease 25/2, 2011. 323-335.
  • Dong, Juane; Liu, Yuanbai; Liang, Zongsuo; Wang, Weiling (2010): Undersøkelse av ultralydassistert ekstraksjon av salvianolisk syre B fra Salvia miltiorrhiza root. Ultrasonics Sonochemistry 17/1, 2010. 61-65.
  • Herrera, MC; Luque de Castro, MD (2005): Ultralyd-assistert ekstraksjon av fenoliske forbindelser fra jordbær før væskekromatografisk separasjon og fotodiode-array ultrafiolett deteksjon. Journal of Chromatoraphy A, 1100, 2005. 1-7.
  • Higdon, Jane V .; Frei, Balz (2006): Kaffe og helse: En gjennomgang av nyere menneskelig forskning. Kritiske vurderinger i matvitenskap og ernæring, 46/2, 2006. 101-123.
  • Mussato, Solange I .; Ballesteros, Lina F .; Martins, Silvia; Teixeira, José A (2011): Ekstraksjon av antioxidantfenolforbindelser fra brukte kaffeområder. Separasjon og rensingsteknologi 83 / 2011. 173-179.
  • Sheu, Shane-Rong; Wang, Cheng-Chi; Chang, Sheng-Yu; Yang, Li-Chen, Jang, Ming-Jyi; Cheng, Po-Jen (2009): Påvirkning av Extraction Manufacturing Process på koffein konsentrasjon. I: Prosedyrer av den internasjonale multikonferansen av ingeniører og datavitenskapere 2009 Vol II, IMECS 2009, 18. mars – 20, 2009, Hong Kong.
  • Suslick, KS: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 4. utg. J. Wiley & Sønner: new york; 26, 1998. 517-541.
  • Wang, Cheng-Chi; Sheu, Shane-Rong; Chou, Ya-Yen; Jang, Ming-Jyi; Yang, Li-Chen (2011): En roman optimalisert energisparende utvinningsprosess på kaffe. Termisk vitenskap 15/1, 2011. 53-59.
  • Wang, Lijun; Weller, Curtis L. (2006): Nylige fremskritt i utvinning av nutraceuticals fra planter. Trender i matvitenskap & Teknologi 17, 2006. 300-312.
  • Xia, Tao; Shi, Siquan; Wan, Xiaochun (2006): Effekt av ultralydassistert ekstraksjon på kjemisk og sensorisk kvalitet av teinfusjon. Journal of Food Engineering 74/4, 2006. 557-560.

Kontakt oss / be om mer informasjon

Snakk med oss ​​om dine krav til behandling. Vi vil anbefale de mest egnede oppsett- og behandlingsparametrene for prosjektet ditt.





Vær oppmerksom på at Personvernregler.