Descafeinação sem solventes com ultrassom de potência

• O processo convencional de descafeinação do café e do chá requer a utilização de solventes tóxicos.
• A descafeinação por ultra-sons é um método de intensificação eficiente que permite remover a cafeína num processo de extração à base de água sem a utilização de solventes agressivos.
• A descafeinação por ultra-sons é um método económico, eficaz e ecológico para produzir café, chá e produtos de cacau descafeinados de alta qualidade.

Descafeinação por ultra-sons

A cafeína é uma substância solúvel em água, pelo que a água pode ser utilizada para a remoção da cafeína do café, chá e cacau. Os processos convencionais de descafeinação utilizam um produto químico como agente descafeinante (como o cloreto de metileno, o CO2 ou o acetato de etilo) para acelerar o processo. Utilizando a extração ultrassónica à base de água em combinação com carvão ativado como agente descafeinante, é preparado um produto de café, chá ou cacau descafeinado num processo orgânico e ambientalmente benigno.

Intensificado por ultra-sons Swiss Water Decaffeination

A descafeinação assistida por ultra-sons é um processo de intensificação da chamada Swiss water decaffeination .
O processo suíço de descafeinação com água funciona com base na dissolução e na osmose para remover a cafeína dos grãos de café, das folhas de chá e dos grãos de cacau.
A integração de ultrassons do tipo sonda no processo de descafeinação da água suíça implica a incorporação da sonicação durante fases específicas do processo para melhorar a extração da cafeína. O processo de descafeinação da água suíça envolve quatro etapas principais do processo. Enquanto a implementação de ultrassom para uma descafeinação mais eficiente pode variar dependendo da configuração específica e equipamentos, aqui está um esboço geral de como ultrasonicators tipo sonda são principalmente integrados para a melhoria do processo:

1. Fase de imersão: O passo inicial no processo de descafeinação Swiss Water envolve a imersão dos grãos de café verde em água quente para criar uma solução de água carregada de sabor. Durante esta fase de imersão, pode ser utilizado um ultrassonicador do tipo sonda para aplicar a ultra-sons, a fim de facilitar a extração da cafeína dos grãos. Ultrasonication é bem conhecido por sua capacidade de intensificar os processos de extração de de compostos bioativos, como a cafeína de materiais vegetais. As forças mecânicas da cavitação ultra-sónica / acústica perfuram e perturbam as células e promovem a transferência de massa. Assim, a cafeína é removida dos grãos e libertada eficientemente na água. Devido a estes efeitos, a sonicação acelera significativamente o processo de descafeinação. A cafeína extraída por ultra-sons é um aditivo valioso para alimentos e bebidas, por exemplo, bebidas energéticas.
2. Fase de eliminação da cafeína: Após a imersão inicial, a água carregada de sabor que contém cafeína é separada dos grãos de café. Esta água é normalmente passada através de filtros de carvão ativado para remover a cafeína. A porosidade deste filtro é dimensionada para capturar apenas as moléculas maiores de cafeína, permitindo a passagem de moléculas mais pequenas de óleo e sabor. Isto significa que o filtro de carvão retém a cafeína, enquanto a água filtrada contém todas as substâncias bioactivas mais pequenas, que são conhecidas por dar ao café, ao chá e ao cacau o seu aroma caraterístico e valor nutricional.
3. Fase de reabsorção: Os grãos descafeinados, que foram despojados de cafeína e moléculas de sabor, são descartados. A água enriquecida com polifenóis e aromas sem cafeína (também conhecida como "Extrato de Café Verde") é muito valiosa e é utilizada para remover a cafeína de um novo lote de grãos de café que ainda contêm cafeína.
   Uma vez que esta água está saturada com moléculas de sabor e outras substâncias bioactivas, estes compostos não se podem dissolver no lote de grãos de café fresco. Assim, apenas as moléculas de cafeína são libertadas dos grãos de café para a água e a descafeinação é feita sem remover o aroma e outros fitoquímicos valiosos. Uma vez que a água carregada de sabor esteja livre de cafeína, é reutilizada para extrair cafeína de um novo lote de grãos de café verde. Esta fase de reabsorção pode beneficiar novamente da utilização de ultra-sons do tipo sonda. Os grãos verdes são embebidos na água carregada de sabor, e a ultrassonografia é aplicada para facilitar a extração de cafeína. A ultra-sons ajuda a aumentar a penetração da água nos grãos, melhorando a eficiência da extração e reduzindo o tempo de extração.
4. Reabsorção e secagem repetidas: As etapas de reabsorção e sonicação podem ser repetidas várias vezes até se atingir o nível desejado de descafeinação. Após a reabsorção final, os grãos de café descafeinados são normalmente secos e a água carregada de sabor está pronta para ser reutilizada no lote seguinte.

Estudo de caso da descafeinação ultra-sónica de grãos de café

O estudo de Huamaní-Meléndez e Darros-Barbosa (2018) teve como objetivo investigar o efeito da intensidade, do impulso e da temperatura dos ultra-sons na extração de cafeína dos grãos de café Arábica utilizando um meio aquoso. Os pesquisadores usaram a sonda de ultrassom de alta intensidade Hielscher UP400S (400 watts; veja a figura à esquerda) e realizaram experimentos em diferentes intensidades, durações de pulso e temperaturas. Descobriram que o aumento da intensidade dos ultra-sons e da duração do impulso conduzia a uma taxa de extração de cafeína mais elevada, mas apenas até um determinado ponto, após o qual novos aumentos não melhoravam significativamente a extração. As condições ideais para a extração de cafeína foram uma intensidade de ultra-sons de 75 W/cm2, uma duração de impulso de 5 segundos e uma temperatura de 25°C. O estudo fornece um protocolo específico para a utilização de ultra-sons para extrair cafeína dos grãos de café e sugere que este método pode ser uma alternativa eficaz e ecológica aos processos tradicionais de descafeinação.

Ultrassons de alto desempenho para a descafeinação sem solventes

A Hielscher Ultrasonics fornece-lhe ultrasonicators de alto desempenho para os processos de extração e descafeinação suaves, mas altamente eficazes. Com potência de ultrassom de 50 a 16.000 watts por ultrasonicator, o portfólio Hielscher de ultrasonicators tem o ultrasonicator ideal para o seu processo de fabricação de café e descafeinação!
Como fabricante experiente de longa data e consultor para ultrasonicators de alta potência e sua aplicação, Hielscher é o seu parceiro para processos de extração ultrassom assistida. Os processadores de ultra-sons Hielscher são instalados em todo o mundo para aplicações no sector alimentar & indústrias de bebidas, farmacêutica e química.
Não só fornecemos extractores ultra-sónicos de alta potência, como também ajudamos os nossos clientes com o nosso profundo conhecimento. O nosso serviço ao cliente vai desde a consulta e estudos de viabilidade, passando pela otimização de processos e equipamento piloto, até à instalação de sistemas de ultra-sons à escala industrial.
Oferecendo uma vasta gama de processadores ultra-sónicos e acessórios (tais como sonotrodos, células de fluxo e reactores), podemos recomendar-lhe o sistema mais adequado que satisfaça os requisitos da sua capacidade e condições de processo. A instalação e a readaptação em linhas de processo existentes podem ser feitas facilmente, uma vez que os nossos extractores ultra-sónicos podem ser integrados sem grandes modificações.
A nossa equipa bem treinada de consultores de processos, químicos e engenheiros orienta os nossos clientes para uma instalação e operação bem-sucedidas. O equipamento da Hielscher tem uma robustez excecional e requer apenas uma manutenção muito reduzida. Para formação operacional, primeira colocação em funcionamento e serviço de manutenção, dispomos de uma equipa bem treinada que presta assistência aos nossos clientes.

Caution: Video "title" is missing