Descafeinação sem solventes com ultrassom de potência

• O processo convencional de descafeinação de café e chá requer o uso de solventes tóxicos.
• A descafeinação ultrassônica é um método de intensificação eficiente que permite remover a cafeína em um procedimento de extração à base de água sem o uso de solventes agressivos.
• A descafeinação ultrassônica é um método econômico, eficaz e ecológico para produzir produtos descafeinados de alta qualidade para café, chá e cacau.

Descafeinação com ultrassom

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

Ultrassom intensificado Swiss Water Decaffeination

A descafeinação assistida por ultrassom é um processo de intensificação da chamada Swiss water decaffeination .
O processo suíço de descafeinação com água funciona com base na dissolução e osmose para remover a cafeína dos grãos de café, folhas de chá e grãos de cacau.
A integração de ultrassonicadores do tipo sonda no processo de descafeinação da Swiss Water envolve a incorporação de sonicação durante estágios específicos do processo para melhorar a extração de cafeína. O processo suíço de descafeinação com água envolve quatro etapas principais do processo. Embora a implementação do ultrassom para uma descafeinação mais eficiente possa variar dependendo da configuração e do equipamento específicos, aqui está um esboço geral de como os ultrassônicos do tipo sonda são integrados principalmente para melhoria do processo:

1. Estágio de imersão: A etapa inicial no processo de descafeinação da Swiss Water envolve a imersão de grãos de café verde em água quente para criar uma solução de água carregada de sabor. Durante este estágio de imersão, um ultrassônico do tipo sonda pode ser usado para aplicar sonicação para facilitar a extração de cafeína dos grãos. A ultrassonografia é bem conhecida por sua capacidade de intensificar os processos de extração de compostos bioativos, como a cafeína, de materiais vegetais. As forças mecânicas da cavitação ultrassônica / acústica perfuram e interrompem as células e promovem a transferência de massa. Assim, a cafeína é removida dos grãos e liberada de forma eficiente na água. Devido a esses efeitos, a sonicação acelera significativamente o processo de descafeinação. A cafeína extraída por ultrassom é um aditivo valioso para alimentos e bebidas, por exemplo, bebidas energéticas.
2. Estágio de remoção de cafeína: Após a imersão inicial, a água carregada de sabor contendo cafeína é separada dos grãos de café. Essa água é normalmente passada por filtros de carvão ativado para remover a cafeína. A porosidade deste filtro é dimensionada para capturar apenas moléculas maiores de cafeína, permitindo a passagem de moléculas menores de óleo e sabor. Isso significa que o filtro de carvão contém a cafeína, enquanto a água filtrada contém todas as substâncias bioativas menores, que são conhecidas por dar ao café, chá e cacau seu aroma e valor nutricional característicos.
3. Estágio de reabsorção: Os grãos descafeinados, que foram despojados de cafeína e moléculas de sabor, são descartados. A água enriquecida com sabor e polifenóis sem cafeína (também conhecida como "Extrato de Café Verde") é altamente valiosa e é usada para remover a cafeína de um lote fresco de grãos de café ainda contendo cafeína.
   Como essa água está saturada com moléculas de sabor e outras substâncias bioativas, esses compostos não podem se dissolver no lote fresco de grãos de café. Assim, apenas moléculas de cafeína são liberadas dos grãos de café para a água e uma descafeinação sem remover o aroma e outros fitoquímicos valiosos. Uma vez que a água carregada de sabor está livre de cafeína, ela é reutilizada para extrair cafeína de um novo lote de grãos de café verde. Este estágio de reabsorção pode se beneficiar do uso de ultrassom do tipo sonda, novamente. Os grãos verdes são embebidos em água carregada de sabor e a ultrassonografia é aplicada para facilitar a extração da cafeína. A sonicação 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 que o nível desejado de descafeinação seja alcançado. Após a reabsorção final, os grãos de café descafeinados são normalmente secos e a água carregada de sabor está pronta para reutilização no próximo lote.

Estudo de caso de descafeinação ultrassônica de grãos de café

O estudo de Huamaní-Meléndez e Darros-Barbosa (2018) teve como objetivo investigar o efeito da intensidade, pulso e temperatura do ultrassom na extração de cafeína de grãos de café arábica usando um meio aquoso. Os pesquisadores usaram a sonda de ultrassom de alta intensidade Hielscher UP400S (400 watts; veja a imagem à esquerda) e realizaram experimentos em diferentes intensidades, durações de pulso e temperaturas. Eles descobriram que aumentar a intensidade do ultrassom e a duração do pulso levou a uma maior taxa de extração de cafeína, mas apenas até certo ponto, após o qual aumentos adicionais não melhoraram significativamente a extração. As condições ideais para a extração de cafeína foram uma intensidade de ultrassom de 75 W / cm2, uma duração de pulso de 5 segundos e uma temperatura de 25 ° C. O estudo fornece um protocolo específico para o uso de ultrassom para extrair cafeína de grãos de café e sugere que esse método pode ser uma alternativa eficaz e ecologicamente correta aos processos tradicionais de descafeinação.

Ultrassonicadores de alto desempenho para descafeinação sem solventes

A Hielscher Ultrasonics fornece ultrassônicos de alto desempenho para os processos de extração e descafeinação leves, mas altamente eficazes. Com potência de ultrassom de 50 a 16.000 watts por ultrassom, o portfólio de ultrassônicos da Hielscher tem o ultrassônico ideal para o processo de preparo de café e descafeinação!
Como fabricante e consultor experiente de longa data para ultrassônicos de alta potência e sua aplicação, a Hielscher é sua parceira para processos de extração assistida por ultrassom. Os processadores ultrassônicos Hielscher são instalados em todo o mundo para aplicações no setor de alimentos & indústrias de bebidas, farmacêuticas e químicas.
Nós não fornecemos apenas extratores ultrassônicos de alta potência, mas também auxiliamos nossos clientes com nosso profundo conhecimento. Nosso atendimento ao cliente vai desde consultoria e estudos de viabilidade até otimização de processos e equipamentos piloto até a instalação de sistemas ultrassônicos em escala industrial.
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