Bezrozpuszczalnikowa dekofeinizacja za pomocą ultradźwięków

• Konwencjonalny proces dekofeinizacji kawy i herbaty wymaga użycia toksycznych rozpuszczalników.
• Dekofeinizacja ultradźwiękowa to skuteczna metoda intensyfikacji, która pozwala usunąć kofeinę w procedurze ekstrakcji na bazie wody bez użycia agresywnych rozpuszczalników.
• Ultradźwiękowa dekofeinizacja to ekonomiczna, skuteczna i ekologiczna metoda produkcji wysokiej jakości bezkofeinowej kawy, herbaty i produktów kakaowych.

Dekofeinizacja za pomocą ultradźwięków

Kofeina jest substancją rozpuszczalną w wodzie, więc woda może być używana do usuwania kofeiny z kawy, herbaty i kakao. Konwencjonalne procesy dekofeinizacji wykorzystują środek chemiczny jako środek dekofeinizujący (taki jak chlorek metylenu, CO2 lub octan etylu) w celu przyspieszenia procesu. Dzięki zastosowaniu ultradźwiękowej ekstrakcji na bazie wody w połączeniu z węglem aktywnym jako środkiem dekofeinizującym, bezkofeinowa kawa, herbata lub kakao są przygotowywane w ekologicznym i przyjaznym dla środowiska procesie.

Intensyfikacja ultradźwiękowa Swiss Water Decaffeination

Dekofeinizacja wspomagana ultradźwiękami jest procesem intensyfikacji tzw. Swiss water decaffeination .
Szwajcarski proces dekofeinizacji wody działa na zasadzie rozpuszczania i osmozy w celu usunięcia kofeiny z ziaren kawy, liści herbaty i ziaren kakaowca.
Włączenie ultradźwięków typu sondy do procesu dekofeinizacji Swiss Water polega na włączeniu sonikacji na określonych etapach procesu w celu zwiększenia ekstrakcji kofeiny. Szwajcarski proces dekofeinizacji wody obejmuje cztery główne etapy procesu. Podczas gdy wdrożenie ultradźwięków w celu bardziej wydajnej dekofeinizacji może się różnić w zależności od konkretnej konfiguracji i wyposażenia, oto ogólny zarys tego, w jaki sposób ultradźwięki typu sondy są głównie zintegrowane w celu usprawnienia procesu:

1. Etap namaczania: Początkowy etap procesu dekofeinizacji Swiss Water polega na namaczaniu zielonych ziaren kawy w gorącej wodzie w celu stworzenia aromatyzowanego roztworu wodnego. Podczas tego etapu moczenia można zastosować ultradźwięki typu sondy, aby ułatwić ekstrakcję kofeiny z ziaren. Ultradźwięki są dobrze znane ze swojej zdolności do intensyfikacji procesów ekstrakcji związków bioaktywnych, takich jak kofeina z materiałów roślinnych. Siły mechaniczne kawitacji ultradźwiękowej / akustycznej perforują i rozbijają komórki oraz sprzyjają przenoszeniu masy. W ten sposób kofeina jest usuwana z ziaren i skutecznie uwalniana do wody. Ze względu na te efekty, sonikacja znacznie przyspiesza proces dekofeinizacji. Ultradźwiękowo ekstrahowana kofeina jest cennym dodatkiem do żywności i napojów, np. napojów energetycznych.
2. Etap usuwania kofeiny: Po wstępnym namoczeniu, naładowana smakiem woda zawierająca kofeinę jest oddzielana od ziaren kawy. Woda ta jest zazwyczaj przepuszczana przez filtry z węglem aktywnym w celu usunięcia kofeiny. Porowatość tego filtra jest tak dobrana, aby wychwytywać tylko większe cząsteczki kofeiny, jednocześnie przepuszczając mniejsze cząsteczki oleju i aromatu. Oznacza to, że filtr z węgla drzewnego zatrzymuje kofeinę, podczas gdy przefiltrowana woda zawiera wszystkie mniejsze substancje bioaktywne, o których wiadomo, że nadają kawie, herbacie i kakao ich charakterystyczny aromat i wartość odżywczą.
3. Etap reabsorpcji: Bezkofeinowe ziarna, które zostały pozbawione kofeiny i cząsteczek smakowych, są odrzucane. Pozbawiona kofeiny woda wzbogacona aromatem i polifenolami (znana również jako "ekstrakt z zielonej kawy") jest bardzo cenna i jest używana do usuwania kofeiny ze świeżej partii ziaren kawy nadal zawierających kofeinę.
   Ponieważ woda ta jest nasycona cząsteczkami aromatu i innymi substancjami bioaktywnymi, związki te nie mogą rozpuścić się w świeżej partii ziaren kawy. W ten sposób tylko cząsteczki kofeiny są uwalniane z ziaren kawy do wody i dekofeinizacji bez usuwania aromatu i innych cennych fitochemikaliów. Gdy naładowana aromatem woda jest już wolna od kofeiny, jest ona ponownie wykorzystywana do ekstrakcji kofeiny z nowej partii zielonych ziaren kawy. Ten etap reabsorpcji może ponownie skorzystać z zastosowania ultradźwięków typu sondy. Zielone ziarna są moczone w wodzie naładowanej aromatem, a ultradźwięki są stosowane w celu ułatwienia ekstrakcji kofeiny. Ultradźwięki pomagają zwiększyć penetrację wody do ziaren, poprawiając wydajność ekstrakcji i skracając czas ekstrakcji.
4. Powtarzające się wchłanianie i suszenie: Etapy reabsorpcji i sonikacji można powtarzać wielokrotnie, aż do osiągnięcia pożądanego poziomu dekofeinizacji. Po końcowej reabsorpcji, pozbawione kofeiny ziarna kawy są zazwyczaj suszone, a naładowana aromatem woda jest gotowa do ponownego użycia w następnej partii.

Studium przypadku ultradźwiękowej dekofeinizacji ziaren kawy

Badanie przeprowadzone przez Huamaní-Meléndez i Darros-Barbosa (2018) miało na celu zbadanie wpływu intensywności ultradźwięków, impulsu i temperatury na ekstrakcję kofeiny z ziaren kawy Arabica przy użyciu środowiska wodnego. Naukowcy wykorzystali sondę ultradźwiękową Hielscher UP400S o wysokiej intensywności (400 watów; patrz zdjęcie po lewej) i przeprowadzili eksperymenty przy różnych intensywnościach, czasach trwania impulsu i temperaturach. Okazało się, że zwiększenie intensywności ultradźwięków i czasu trwania impulsu doprowadziło do wyższego wskaźnika ekstrakcji kofeiny, ale tylko do pewnego momentu, po którym dalsze wzrosty nie poprawiły znacząco ekstrakcji. Stwierdzono, że optymalne warunki ekstrakcji kofeiny to natężenie ultradźwięków 75 W/cm2, czas trwania impulsu 5 sekund i temperatura 25°C. W badaniu przedstawiono konkretny protokół stosowania ultradźwięków do ekstrakcji kofeiny z ziaren kawy i zasugerowano, że metoda ta może być skuteczną i przyjazną dla środowiska alternatywą dla tradycyjnych procesów dekofeinizacji.

Wysokowydajne ultradźwięki do bezrozpuszczalnikowej dekofeinizacji

Hielscher Ultrasonics oferuje wysokowydajne ultradźwięki do łagodnych, ale bardzo skutecznych procesów ekstrakcji i dekofeinizacji. Dzięki mocy ultradźwięków od 50 do 16 000 watów na ultrasonicator, portfolio ultrasonicatorów Hielscher ma idealny ultrasonicator do parzenia kawy i procesu dekofeinizacji!
Jako wieloletni doświadczony producent i konsultant w zakresie ultrasonografów dużej mocy i ich zastosowania, Hielscher jest partnerem w procesach ekstrakcji wspomaganych ultradźwiękami. Procesory ultradźwiękowe Hielscher są instalowane na całym świecie do zastosowań w żywności & przemysł napojowy, farmaceutyczny i chemiczny.
Nie tylko dostarczamy ekstraktory ultradźwiękowe o dużej mocy, ale także pomagamy naszym klientom dzięki naszej dogłębnej wiedzy. Nasza obsługa klienta obejmuje konsultacje i studia wykonalności, optymalizację procesów i sprzęt pilotażowy, a także instalację systemów ultradźwiękowych na skalę przemysłową.
Oferując szeroką gamę procesorów ultradźwiękowych i akcesoriów (takich jak sonotrody, komory przepływowe i reaktory), możemy polecić najbardziej odpowiedni system spełniający wymagania dotyczące wydajności i warunków procesu. Instalację i modernizację istniejących linii technologicznych można łatwo przeprowadzić, ponieważ nasze ekstraktory ultradźwiękowe można zintegrować bez dużych modyfikacji.
Nasz dobrze wyszkolony personel konsultantów procesowych, chemików i inżynierów prowadzi naszych klientów w kierunku udanej instalacji i eksploatacji. Sprzęt firmy Hielscher charakteryzuje się wyjątkową wytrzymałością i wymaga bardzo niewielkich nakładów na konserwację. Posiadamy dobrze wyszkolony zespół, który pomaga naszym klientom w zakresie szkoleń operacyjnych, pierwszego uruchomienia i usług konserwacyjnych.

Caution: Video "title" is missing