Ekstrakty z łusek kakaowych z ultradźwiękami mocy

Odpady kakaowe, takie jak miąższ owoców kakaowca i łuski kakaowe, mogą być łatwo waloryzowane poprzez ekstrakcję masła kakaowego, cukru owocowego i związków bioaktywnych. Udowodniono, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce skuteczną techniką izolowania cennych składników z odpadów kakaowych. Ekstraktory ultradźwiękowe uwalniają wysokie plony związków spożywczych 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 są wykorzystywane głównie do produkcji czekolady. Po zebraniu strąków kakaowca, przed lub po prażeniu ziaren kakaowca, ziarna są uwalniane z łupin (znanych również jako łuski lub łupiny) i miąższu owoców. Łupiny ziaren kakaowca i miąższ owoców kakaowca są uważane za produkt uboczny przemysłu kakaowego. W zależności od gatunku owocu kakaowca, ziarna stanowią około 25% masy owocu kakaowca. Miąższ stanowi kolejne 25% masy, a reszta to łuska, która jest w większości wyrzucana jako odpad. Jednak produkty uboczne kakao, takie jak łupiny i miazga, są bogate we włókna, przeciwutleniacze, polifenole, związki smakowe, cukry i lipidy, które mogą być stosowane jako dodatki do żywności i napojów.

Ekstrakcja ultradźwiękowa fitoskładników odżywczych z łusek kakaowych

Ultradźwiękowa ekstrakcja łusek kakaowych: Ekstrakcja ultradźwiękowa zamienia bioodpady kakaowe (np. łuskę kakaową, łuskę strąkową) w cenne produkty spożywcze, takie jak masło kakaowe, związki smakowe, fitoskładniki odżywcze, cukry owocowe i błonnik pokarmowy. Aby proces ekstrakcji ultradźwiękowej był skuteczny, wymagana jest jedynie surowa obróbka wstępna biomasy łuski kakaowej, tj. mielenie łuski kakaowej.

Ultradźwięki mocy do ekstrakcji

Mechanizm intensyfikacji ekstrakcji ultradźwięków mocy przypisuje się głównie zjawisku kawitacji akustycznej. Kawitacja ultradźwiękowa powoduje kolizje między cząstkami łuski kakaowej, co powoduje frakcjonowanie międzycząsteczkowe i zmniejszenie wielkości cząstek. Gdy pęcherzyki kawitacyjne zapadają się na powierzchni ciał stałych kakao, erozja i sonoporacja dodatkowo powiększają powierzchnię cząstek. Zintensyfikowany w ten sposób transfer masy ułatwia uwalnianie cząsteczek, takich jak białka, lipidy i fitochemikalia. Ultradźwiękowo generowane siły ścinające poprawiają penetrację rozpuszczalnika do macierzy komórkowej materii botanicznej i poprawiają przepuszczalność błon komórkowych, odpowiednio. Te mechanizmy ultradźwięków mocy są odpowiedzialne za znaczną intensyfikację procesu osiągniętą, gdy ultradźwięki są stosowane do ekstrakcji botanicznej.

Wspomagana ultradźwiękami ekstrakcja łupin kakaowych potwierdzona badaniami

Grillo et al. (2018) zbadali ekstrakcję masła kakaowego, polifenoli (np. katechiny, epikatechiny, dimerów, trimerów i tetramerów procyjanidyny), przeciwutleniaczy i metyloksantyn (np. kofeiny, teobrominy) z łupin ziaren kakaowych za pomocą ekstrakcji ultradźwiękowej. Jak pokazuje poniższa tabela, ultradźwięki zawsze zwiększały zarówno lipofilowe, jak i hydrofilowe plony ekstraktów, co skutkowało ekstraktami bogatymi w przeciwutleniające flawanole (katechiny i epikatechiny), teobrominę (32,7 ± 0,12 mg/g łupin), kofeinę (1,76 ± 0,08 mg/g łupin) i masło kakaowe, w prosty i łatwy sposób. Najlepsze wyniki pod sonikacją osiągnięto stosując mieszaninę trójskładnikową, która daje nieco niższy całkowity odzysk frakcji hydrofilowej i zapewnia 16-krotne skrócenie czasu ekstrakcji.

Wydajność ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami (UAE) i procesu konwencjonalnego z surowej łuski kakaowej, wyrażona w procentach wagowych. Ekstrakcja ultradźwiękowa daje znacznie wyższą wydajność.
Opracowanie i prawa autorskie Grillo et al. 2019.

Yusof et al. (2019) mogli również udowodnić skuteczność ultradźwiękowej ekstrakcji flawonoidów z łuski kakaowej. Stwierdzili, że następujące parametry ekstrakcji stężenia etanolu, temperatury i czasu ultradźwięków są najbardziej efektywne, tj. w następujących warunkach uzyskano najwyższą wydajność ekstraktu: maksymalna wartość całkowitej zawartości flawonoidów (TFC; 7,47 mg RE/g suchej masy (DW)) została osiągnięta 80% stężenie etanolu, temperatura procesu 55ºC i 45 min sonikacji.

Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe do przetwarzania odpadów kakaowych

Wysokowydajne ultradźwiękowe systemy odciągowe firmy Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie w urządzeniach R&D, małych, średnich i w pełni komercyjnych poziomów produkcji. Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe intensyfikują proces ekstrakcji i zwiększają wydajność oraz ogólną efektywność produkcji wysokiej jakości ekstraktów. Hielscher Ultrasonics oferuje sprzęt do ekstrakcji dla dowolnej objętości / wydajności procesu. Mając doświadczenie w ekstrakcji botanicznej od ponad 25 lat, Hielscher Ultrasonics jest zaufanym partnerem w zakresie wysokowydajnej ekstrakcji ultradźwiękowej!

Wysokowydajne, najnowocześniejsze ultradźwięki do ekstrakcji kakao

Inteligentne funkcje ultradźwiękowców Hielscher zostały zaprojektowane tak, aby zagwarantować niezawodne działanie, powtarzalne wyniki i łatwość obsługi. Ustawienia operacyjne są łatwo dostępne i wybierane za pomocą intuicyjnego menu, do którego można uzyskać dostęp za pomocą cyfrowego kolorowego wyświetlacza dotykowego i pilota zdalnego sterowania. W związku z tym wszystkie warunki przetwarzania, takie jak energia netto, energia całkowita, amplituda, czas, ciśnienie i temperatura są automatycznie rejestrowane na wbudowanej karcie SD. Umożliwia to przegląd i porównanie poprzednich przebiegów sonikacji oraz optymalizację procesu ekstrakcji łupin ziaren kakaowych w celu uzyskania najwyższej wydajności.
Systemy ultradźwiękowe firmy Hielscher są wykorzystywane na całym świecie do produkcji wysokiej jakości ekstraktów botanicznych. Przemysłowe ultrasonografy firmy Hielscher mogą z łatwością pracować z wysokimi amplitudami w trybie ciągłym (24/7/365). Amplitudy do 200 µm można łatwo generować w sposób ciągły za pomocą standardowych sonotrod (sond ultradźwiękowych / rogów). Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są dostosowane sonotrody ultradźwiękowe. Ze względu na ich solidność i niskie koszty utrzymania, nasze ultradźwiękowe systemy ekstrakcji są powszechnie instalowane w ciężkich zastosowaniach i wymagających środowiskach.

 
Skontaktuj się z nami już teraz, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowej ekstrakcji polifenoli, przeciwutleniaczy, cukrów i masła kakaowego z produktów ubocznych kakao. Chętnie prześlemy informacje o naszych systemach ekstrakcji ultradźwiękowej i cenach! Nasz doświadczony personel chętnie omówi z Państwem wymagania dotyczące aplikacji i przetwarzania!
 

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: