Ekstrakty z łupin kakaowca przy użyciu ultradźwięków mocy

Odpady kakaowe, takie jak miazga owoców kakaowca i łupiny ziaren kakaowca mogą być łatwo waloryzowane poprzez ekstrakcję masła kakaowego, cukru owocowego i związków bioaktywnych. Udowodniono, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce efektywną techniką izolowania cennych składników z odpadów kakaowych. Ekstraktory ultradźwiękowe uwalniają wysoką wydajność związków o jakości spożywczej z łuski kakaowej, łupin i miazgi owocowej w ramach szybkiej, bezpiecznej i prostej obróbki.

Produkty uboczne kakao
Kakao (Theobroma cacao L.) jest cenną rośliną uprawną, której ziarna wykorzystywane są głównie do produkcji czekolady. Po zebraniu strąków kakaowca, przed lub po prażeniu ziaren kakaowych, ziarna są oddzielane od łupin (zwanych również łuskami lub łupinami) i miazgi owocowej. Łuski kakaowe i miazga kakaowa są uważane za produkt uboczny przemysłu kakaowego. W zależności od gatunku owocu kakaowego ziarno stanowi ok. 25% masy owocu kakaowego. Miąższ stanowi kolejne 25% masy, a resztę stanowi łupina/łuska, która w większości przypadków jest wyrzucana jako odpad. Produkty uboczne z kakao, takie jak łupiny i miazga, są jednak bogate we włókna, przeciwutleniacze, polifenole, związki smakowe, cukry i lipidy, które mogą być stosowane jako dodatki do żywności i napojów.

Ultradźwiękowa ekstrakcja fitoskładników z łupin kakaowych

Ultradźwiękowa ekstrakcja łupin kakaowych: Ekstrakcja ultradźwiękowa przekształca bioodpady z kakao (np. łuskę kakaową, łuskę strąkową) w wartościowe produkty spożywcze, takie jak masło kakaowe, związki smakowe, fitoskładniki odżywcze, cukry owocowe i włókna pokarmowe. Dla efektywnego procesu ekstrakcji ultradźwiękowej wymagana jest jedynie surowa obróbka wstępna biomasy łuski kakaowej, tj. zmielenie łuski kakaowej.

Moc ultradźwięków do ekstrakcji

Mechanizm wzmagania ekstrakcji przez ultradźwięki mocy przypisuje się głównie zjawisku kawitacji akustycznej. Kawitacja ultradźwiękowa powoduje zderzenia między cząstkami łupiny/łuski kakaowej, co prowadzi do frakcjonowania międzycząsteczkowego i zmniejszenia wielkości cząstek. Gdy pęcherzyki kawitacyjne zapadają się na powierzchni masy kakaowej, erozja i sonoporacja jeszcze bardziej powiększają powierzchnię cząstek. Wzmożone w ten sposób przenoszenie masy ułatwia uwalnianie cząsteczek takich jak białka, lipidy i fitochemikalia. Generowane ultradźwiękowo siły ścinające poprawiają wnikanie rozpuszczalnika do macierzy komórkowej substancji roślinnej i odpowiednio zwiększają przepuszczalność błon komórkowych. Te mechanizmy działania ultradźwięków energetycznych są odpowiedzialne za znaczną intensyfikację procesu, jaką uzyskuje się stosując ultradźwięki do ekstrakcji surowców roślinnych.

Ultrasonograficzne wydobycie łupin kakaowych potwierdzone badaniami

Grillo i wsp. (2018) badali ekstrakcję masła kakaowego, polifenoli (np. katechina, epikatechina, dimery, trimery i tetramery procyjanidyn), antyoksydantów i metyloksantyn (np. kofeina, teobromina) z łupin ziaren kakaowca z wykorzystaniem ekstrakcji ultradźwiękowej. Jak wynika z poniższej tabeli, ultradźwięki zawsze zwiększały wydajność ekstraktów zarówno lipofilowych, jak i hydrofilowych, dając w prosty i łatwy sposób ekstrakty bogate w antyoksydacyjne flawanole (katechiny i epikatechiny), teobrominę (32,7 ± 0,12 mg/g łupin), kofeinę (1,76 ± 0,08 mg/g łupin) oraz masło kakaowe. Najlepsze wyniki pod wpływem sonikacji uzyskano stosując mieszaninę trójskładnikową, która daje nieco niższy odzysk całkowitej frakcji hydrofilowej i zapewnia 16-krotne skrócenie czasu ekstrakcji.

Wydajność ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami (UAE) i procesu konwencjonalnego z surowych łupin kakaowych, wyrażona w procentach wagowych. Ekstrakcja ultradźwiękowa daje znacznie wyższe wydajności.
Opracowanie i copyright by Grillo et al. 2019.

Yusof i wsp. (2019) również mogli udowodnić skuteczność ultradźwiękowej ekstrakcji flawonoidów z łupin kakaowych. Stwierdzili oni, że następujące parametry ekstrakcji: stężenie etanolu, temperatura i czas ultradźwięków są najbardziej efektywne, tj. w następujących warunkach uzyskano najwyższe wydajności ekstraktu: maksymalną wartość całkowitej zawartości flawonoidów (TFC; 7,47 mg RE/g suchej masy (DW)) uzyskano przy 80% stężeniu etanolu, temperaturze procesu 55ºC i 45-minutowej sonikacji.

Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe do przetwarzania odpadów kakaowych

Wysokowydajne ultradźwiękowe systemy odciągowe firmy Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie na R&D, małe, średnie i w pełni komercyjne poziomy produkcji. Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe intensyfikują proces ekstrakcji, zwiększają wydajność i efektywność produkcji wysokiej jakości ekstraktów. Firma Hielscher Ultrasonics oferuje urządzenia ekstrakcyjne dla każdej objętości/wydajności procesu. Dzięki ponad 25-letniemu doświadczeniu w ekstrakcji botanicznej firma Hielscher Ultrasonics jest zaufanym partnerem w zakresie wysokowydajnej ekstrakcji ultradźwiękowej!

Wysokowydajne, najnowocześniejsze ultradźwięki

Inteligentne funkcje ultradźwiękowych urządzeń firmy Hielscher gwarantują niezawodną pracę, powtarzalne wyniki i łatwość obsługi. Ustawienia robocze są łatwo dostępne i wybierane za pomocą intuicyjnego menu, dostępnego za pomocą cyfrowego kolorowego wyświetlacza dotykowego i zdalnego sterowania przez przeglądarkę. Wszystkie warunki przetwarzania, takie jak energia netto, energia całkowita, amplituda, czas, ciśnienie i temperatura są automatycznie zapisywane na wbudowanej karcie SD. Pozwala to na weryfikację i porównanie poprzednich przebiegów sonikacji oraz optymalizację procesu ekstrakcji łuski ziarna kakaowego w celu uzyskania najwyższej wydajności.
Systemy ultradźwiękowe firmy Hielscher są stosowane na całym świecie do produkcji wysokiej jakości ekstraktów botanicznych. Ultradźwiękowe urządzenia przemysłowe firmy Hielscher mogą bez problemu pracować w trybie ciągłym (24/7/365) z wysokimi amplitudami. Amplitudy do 200µm mogą być bez problemu generowane w sposób ciągły za pomocą standardowych sonotrod (sond ultradźwiękowych / tub). Dla jeszcze większych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Ze względu na swoją solidność i niskie koszty konserwacji nasze ultradźwiękowe systemy ekstrakcji są powszechnie instalowane w zastosowaniach o dużym obciążeniu i w wymagających środowiskach.

Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowej ekstrakcji polifenoli, antyoksydantów, cukrów i masła kakaowego z produktów ubocznych kakao. Chętnie prześlemy Ci informacje o naszych ultradźwiękowych systemach ekstrakcji i cenach! Nasi doświadczeni pracownicy z przyjemnością omówią z Państwem Państwa zastosowania i wymagania dotyczące przetwarzania!
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators: