Ekstrakty z łupin kakaowych uzyskiwane za pomocą ultradźwięków dużej mocy

Odpady kakaowe, takie jak miąższ owoców kakaowca i łupiny kakaowe, można łatwo waloryzować poprzez ekstrakcję masła kakaowego, cukru owocowego i związków bioaktywnych. Udowodniono, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce wydajną techniką izolowania cennych składników z odpadów kakaowych. Ekstraktory ultradźwiękowe umożliwiają uzyskanie z łusek, łupin i miąższu owoców kakaowca związków o jakości spożywczej z wysoką wydajnością w ramach szybkiej, bezpiecznej i prostej obróbki.

Produkty uboczne przetwórstwa kakao
Kakaowiec (Theobroma cacao L.) jest cenną rośliną uprawną, której ziarna wykorzystuje się głównie do produkcji czekolady. Po zbiorze owoców kakaowca, przed prażeniem ziaren lub po nim, ziarna oddziela się od łupin (nazywanych również łuskami) i miąższu owoców. Łupiny ziaren kakaowych i miąższ owoców kakaowca uznaje się za produkt uboczny przemysłu kakaowego. W zależności od gatunku kakaowca ziarna stanowią ok. 25% masy owocu. Miąższ stanowi kolejne 25% masy, a pozostałą część stanowi łupina / łuska, którą przeważnie wyrzuca się jako odpad. Jednak produkty uboczne przetwórstwa kakao, takie jak łupiny i miąższ, są bogate w błonnik, przeciwutleniacze, polifenole, związki aromatyczne, cukry i lipidy, które można wykorzystać jako dodatki do żywności i napojów.

Ultradźwiękowa ekstrakcja fitoskładników odżywczych z łupin kakaowych

Ultradźwiękowa ekstrakcja z łupin kakaowych: ekstrakcja ultradźwiękowa przekształca bioodpady kakaowe (np. łuski kakaowe, łuski owoców kakaowca) w cenne produkty spożywcze, takie jak masło kakaowe, związki aromatyczne, fitoskładniki odżywcze, cukry owocowe i błonnik pokarmowy. Wydajny proces ekstrakcji ultradźwiękowej wymaga jedynie zgrubnej obróbki wstępnej biomasy łupin kakaowych, tj. ich zmielenia.

Ultradźwięki dużej mocy w ekstrakcji

Mechanizm intensyfikacji ekstrakcji przez ultradźwięki dużej mocy przypisuje się głównie zjawisku kawitacji akustycznej. Kawitacja ultradźwiękowa powoduje zderzenia cząstek łupin / łusek kakaowych, co prowadzi do ich rozdrobnienia wskutek wzajemnych zderzeń i zmniejszenia wielkości cząstek. Gdy pęcherzyki kawitacyjne zapadają się na powierzchni stałych cząstek materiału kakaowego, erozja i sonoporacja dodatkowo zwiększają powierzchnię cząstek. Zintensyfikowany w ten sposób transport masy ułatwia uwalnianie cząsteczek, takich jak białka, lipidy i związki fitochemiczne. Siły ścinające generowane przez ultradźwięki poprawiają wnikanie rozpuszczalnika do matrycy komórkowej materiału roślinnego oraz zwiększają przepuszczalność błon komórkowych. Te mechanizmy działania ultradźwięków dużej mocy odpowiadają za znaczną intensyfikację procesu uzyskiwaną przy zastosowaniu sonikacji do ekstrakcji z materiału roślinnego.

Ekstrakcja z łupin kakaowych wspomagana ultradźwiękami potwierdzona badaniami

Grillo i wsp. (2018) badali ekstrakcję masła kakaowego, polifenoli (np. katechiny, epikatechiny, dimerów, trimerów i tetramerów procyjanidyn), przeciwutleniaczy i metyloksantyn (np. kofeiny, teobrominy) z łupin ziaren kakaowych przy użyciu ekstrakcji ultradźwiękowej. Jak pokazuje poniższa tabela, sonikacja zawsze zwiększała wydajność uzyskiwania zarówno ekstraktów lipofilowych, jak i hydrofilowych, pozwalając w prosty i łatwy sposób otrzymać ekstrakty bogate w flawanole o właściwościach przeciwutleniających (katechiny i epikatechiny), teobrominę (32,7 ± 0,12 mg/g łupin), kofeinę (1,76 ± 0,08 mg/g łupin) i masło kakaowe. Najlepsze wyniki sonikacji uzyskano przy użyciu mieszaniny trójskładnikowej, która zapewnia nieco niższy całkowity odzysk frakcji hydrofilowej oraz 16-krotne skrócenie czasu ekstrakcji.

Wydajność ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami (UAE) i procesu konwencjonalnego z surowych łupin kakaowych, wyrażona jako procent masowy (w/w). Ekstrakcja ultradźwiękowa zapewnia znacznie wyższą wydajność.
Badanie i prawa autorskie: Grillo i wsp. 2019.

Yusof i wsp. (2019) również wykazali skuteczność ultradźwiękowej ekstrakcji flawonoidów z łupin kakaowych. Ustalili, że następujące parametry ekstrakcji dotyczące stężenia etanolu, temperatury i czasu sonikacji są najbardziej efektywne, tj. w następujących warunkach uzyskano najwyższą wydajność ekstrakcji: maksymalną wartość całkowitej zawartości flawonoidów (TFC; 7,47 mg RE/g suchej masy (DW)) osiągnięto przy stężeniu etanolu 80%, temperaturze procesu 55ºC i sonikacji trwającej 45 min.

Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe do przetwarzania odpadów kakaowych

Wysokowydajne systemy ekstrakcji ultradźwiękowej firmy Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie w pracach badawczo-rozwojowych oraz w produkcji na małą, średnią i pełną skalę komercyjną. Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe intensyfikują proces ekstrakcji oraz zwiększają wydajność ekstrakcji i ogólną efektywność produkcji ekstraktów wysokiej jakości. Hielscher Ultrasonics oferuje urządzenia do ekstrakcji dla dowolnej objętości / wydajności procesu. Dzięki ponad 25-letniemu doświadczeniu w ekstrakcji z materiału roślinnego Hielscher Ultrasonics jest zaufanym partnerem w dziedzinie wysokowydajnej ekstrakcji ultradźwiękowej!

Wysokowydajne, najnowocześniejsze sonikatory do ekstrakcji z materiału kakaowego

Inteligentne funkcje sonikatorów Hielscher zaprojektowano tak, aby zagwarantować niezawodne działanie, powtarzalne wyniki i łatwość obsługi. Ustawienia robocze można łatwo odczytywać i wybierać w intuicyjnym menu, dostępnym za pośrednictwem cyfrowego kolorowego ekranu dotykowego i zdalnego sterowania przez przeglądarkę. Wszystkie warunki przetwarzania, takie jak energia netto, energia całkowita, amplituda, czas, ciśnienie i temperatura, są zatem automatycznie zapisywane na wbudowanej karcie SD. Pozwala to przeglądać i porównywać wcześniejsze przebiegi sonikacji oraz optymalizować proces ekstrakcji z łupin ziaren kakaowych w celu osiągnięcia najwyższej wydajności.
Systemy Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie do produkcji ekstraktów roślinnych wysokiej jakości. Przemysłowe sonikatory Hielscher mogą z łatwością pracować przy wysokich amplitudach w trybie ciągłym (24/7/365). Amplitudy do 200µm można z łatwością generować w sposób ciągły przy użyciu standardowych sonotrod (sond ultradźwiękowych / sonotrod). Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do indywidualnych potrzeb. Dzięki swojej wytrzymałości i niewielkim wymaganiom konserwacyjnym nasze systemy ekstrakcji ultradźwiękowej są powszechnie instalowane w zastosowaniach wymagających intensywnej eksploatacji i w trudnych warunkach.

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

Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów: