Extração ultrassônica de cafeína

O uso de ultrassom é um método eficaz para a extração de cafeína e outros compostos ativos do café. Poderosos dispositivos ultrassônicos auxiliam no processo de extração, maximizando o rendimento e reduzindo o tempo de processamento.

Melhore a extração de cafeína com ultrassom potente

O sabor do café e os efeitos da cafeína são uma paixão compartilhada por milhões de pessoas em todo o mundo há séculos. À medida que os aficionados por café e cientistas buscam maneiras de melhorar a extração de cafeína, compostos bioativos e sabores dos grãos de café, surgiram técnicas inovadoras para revolucionar o processo. Um desses métodos, aproveitando o poder do ultrassom, surgiu como uma ferramenta promissora para melhorar a eficiência da extração de cafeína. Os sonicadores Hielscher permitem extrair maiores rendimentos de cafeína e desbloquear novas dimensões de sabores e aromas nas bebidas de café, aditivos alimentares e extratos.

As vantagens da extração de grãos de café usando sonicação

Alta eficiência e qualidade superior do extrato de café são apenas dois critérios, que tornam o uso de sonicadores do tipo sonda Hielscher o melhor método para a extração de cafeína e compostos de café de grãos de café. Abaixo estão os benefícios mais importantes da extração ultrassônica de café listados:

• Eficiência: Os sonicadores do tipo sonda geram ondas ultrassônicas intensas que podem penetrar em materiais sólidos de forma eficaz. Isso ajuda a quebrar a estrutura do grão de café e facilita a extração de cafeína.
• Controle preciso: Os sonicadores do tipo sonda permitem o controle preciso da energia ultrassônica e do tempo de exposição. Esse controle é essencial para evitar a extração excessiva, que pode levar a sabores indesejados e amargor no extrato de café.
• Velocidade: A sonicação é um processo rápido e os sonicadores do tipo sonda podem reduzir significativamente o tempo de extração em comparação com os métodos tradicionais, tornando o processo mais eficiente.
• Uniformidade: As ondas ultrassônicas podem fornecer uma extração mais uniforme em todo o material do grão de café, garantindo que a cafeína seja extraída uniformemente.
• Uso reduzido de solvente: A extração ultrassônica geralmente requer menos solvente em comparação com os métodos tradicionais. Isso pode ser ecologicamente correto e econômico.
• Preservação de compostos de sabor: A sonicação do tipo sonda pode ser otimizada para extrair seletivamente a cafeína, deixando outros compostos de sabor praticamente intactos. Isso é importante para manter a qualidade e o sabor do extrato de café.
• Escalabilidade: Com o Hielscher Ultrasonics, os processos de extração ultrassônica podem ser linearmente ampliados para aplicações industriais. Isso significa que a viabilidade e a otimização do processo podem ser em escala de laboratório e, em seguida, sem riscos e facilmente dimensionadas para o rendimento da produção.

Extração ultrassônica de compostos de café

A extração assistida por ultrassom é um método comum utilizado para isolar substâncias bioativas de material vegetal [Dong et al. 2010]. Em relação aos grãos de café, a cafeína e os compostos fenólicos antioxidantes podem ser os compostos mais valiosos para extração devido às suas amplas aplicações na indústria farmacêutica e alimentícia. Mas também os flavonóides, o ácido clorogénico e o ácido protocatecuico são extratos que são utilizados como aditivos.
Usando métodos tradicionais de extração, como a extração líquido-líquido em solventes, geralmente a eficiência da extração aumenta com o aumento das temperaturas de extração. Isso causa frequentemente danos e perda de qualidade do extrato, pois a temperatura afeta a estabilidade dos compostos fenólicos.
A extração sólido-líquido assistida por ultrassom tem se mostrado um método de extração eficaz e que economiza tempo. As forças ultrassônicas altamente potentes fornecem a energia necessária para a extração, de modo que menos ou mesmo nenhum solvente é necessário. A temperatura pode ser bem controlada, pois o reator de batelada sonicada ou de célula de fluxo pode ser resfriado com eficiência (ou aquecido, se necessário).
Devido às intensas forças de extração do ultrassom, também a borra de café já gasta (resíduo de café) ainda é uma matéria-prima rica em compostos extraíveis. Como os resíduos de café são baratos e estão disponíveis em grande quantidade, é uma matéria-prima ideal para a extração dos compostos ativos restantes. Embora o teor de cafeína e outros componentes nos resíduos de café seja menor do que no pó de café não utilizado, ainda assim uma grande quantidade permanece e é extraível. Para liberar esses compostos da borra de café, a influência total nos parâmetros de processamento torna-se especialmente significativa. O ultrassom de alta potência é capaz de extrair grandes quantidades de composto ativo em um curto tempo de processamento.
O café verde são grãos de café não torrados, muito ricos em cafeína. A extração ultrassônica e a infusão a frio são uma excelente técnica para a produção de extratos de café verde e cervejas geladas!

Sonicadores de alta potência para extração de café

Para garantir uma compreensão mais fácil do procedimento de extração assistida por ultrassom, o efeito do ultrassom em líquidos deve ser explicado.
Ultrassom – introduzido em líquidos – Causa efeitos localmente muito extremos. Ao sonicar líquidos em altas intensidades, as ondas sonoras que se propagam para o meio líquido resultam em ciclos alternados de alta pressão (compressão) e baixa pressão (rarefação), com taxas dependendo da frequência. Durante o ciclo de baixa pressão, as ondas ultrassônicas de alta intensidade criam pequenas bolhas de vácuo ou vazios no líquido. Quando as bolhas atingem um volume no qual não podem mais absorver energia, elas colapsam violentamente durante um ciclo de alta pressão. Esse fenômeno é denominado cavitação acústica. Durante a implosão, temperaturas muito altas (aprox. 5.000K) e pressões (aprox. 2.000atm) são atingidas localmente. A implosão da bolha de cavitação também resulta em jatos de líquido de até 280m/s de velocidade. [Suslick 1998] Por essas forças extremas, ocorre sonólise, as paredes celulares são rompidas e o material intracelular é extraído.
A extração assistida por ultrassom é uma alternativa barata, simples e eficiente em comparação com as técnicas convencionais de extração. As principais vantagens do ultrassom na extração sólido-líquido incluem o aumento do rendimento de extração e uma cinética mais rápida. A extração ultrassônica é uma técnica frequentemente usada para a extração de materiais vegetais usando solventes líquidos e é comprovada para um processo de extração rápido e mais completo em comparação com os métodos tradicionais, pois a área de superfície entre a fase sólida e líquida é significativamente maior devido à ruptura celular e dispersão de partículas.
Com o uso de sonicação, a temperatura de operação também pode ser reduzida, permitindo a extração de componentes sensíveis à temperatura. Comparado com outras novas técnicas de extração, como a extração assistida por micro-ondas, o aparelho de ultrassom é mais barato e sua operação é mais fácil. Além disso, a extração assistida por ultrassom pode ser usada com qualquer solvente, como a extração de Soxhlet, para extrair uma ampla variedade de compostos naturais. [Wang et al. 2006]
Uma vantagem substancial do ultrassom é a influência nos parâmetros de processamento mais importantes: amplitude, tempo, temperatura, pressão e viscosidade. Assim, o processo de extração pode ser otimizado para garantir que a estrutura dos extratos não seja danificada.

Extração de cafeína melhorada pela sonicação

A cafeína pode ser considerada o estimulante mais comumente consumido. Como a cafeína não é consumida apenas bebendo café coado, o extrato de cafeína é usado na indústria para tratar outros produtos com cafeína como aditivo. Assim, torna-se possível criar café mais forte ou formular refrigerantes (por exemplo, cola), bebidas energéticas ou outros alimentos (por exemplo, chocolate).
Mas a cafeína não é usada apenas como aditivo na produção de alimentos, mas também é um importante composto ativo em produtos farmacêuticos. Uma aplicação comum de extrato de cafeína é, por exemplo, a mistura em medicamentos para dor de cabeça e enxaqueca ou em analgésicos.
Para extrair a cafeína, o principal alcalóide do café, a ultrassonografia é um método adequado. Wang e seus colegas descobriram que apenas um curto tempo de extração é necessário para atingir um estado saturado, se o ultrassom for usado. Isso significa que o ultrassom é uma técnica muito eficiente e que economiza tempo para ganhar cafeína. [Wang et al. 2011]

Extração intensificada de moléculas aromáticas e compostos aromatizantes usando sonicação

Os compostos voláteis do café são a fração mais valiosa do grão de café torrado e conferem ao café seu sabor e fragrância únicos. A qualidade do café solúvel pode ser substancialmente melhorada pela adição de óleos de café aroma-absorvidos ao pó de café.
Um estudo comparativo, examinando a extração de compostos fenólicos de morangos, mostrou que a extração ultrassônica causa menos degradação de fenólicos e é um processo de extração muito mais rápido em comparação com outros métodos de extração, incluindo sólido-líquido, água subcrítica e método assistido por micro-ondas. [Herrera et al. 2005]
O estudo de Wang e seus colegas mostra que o ultrassom de baixa frequência e alta potência é mais eficiente para a extração de sabores de café. Especialmente para 4-Tridecanona e 2-Metoxi-3-Metilpirazina, eles acharam a técnica de extração ultrassônica mais fácil e eficiente, obtendo rendimentos de extração muito altos. Além disso, é mostrado que a temperatura deve ser controlada, pois os componentes do sabor do café são muito voláteis em altas temperaturas. Eles alcançaram bons resultados de extração na faixa de temperatura entre 35 ~ 65 °C sob irradiação ultrassônica de tempo relativamente curto. [Wang et al. 2011]

Extração de chá melhorada pela sonicação

Os resultados obtidos pela extração assistida por ultrassom também são adequados para a extração de compostos de chá (por exemplo, folhas de chá verde). Um estudo de Xia et al. mostrou um teor significativamente maior de polifenóis do chá, aminoácidos e cafeína em infusões de chá tratadas por ultrassom do que naquelas obtidas por extração convencional. Isso resulta em melhores resultados durante uma avaliação organoléptica que revelou: a qualidade sensorial da infusão de chá com extração assistida por ultrassom foi melhor do que a da infusão de chá com extração convencional. [Xia et al. 2005]
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Conclusão: Extração de cafeína altamente eficiente com ultrassom

A extração assistida por ultrassom é um método eficiente, que economiza tempo e é controlável para a extração de compostos ativos do café. Os compostos mais interessantes e valiosos são a cafeína e os antioxidantes, como diterpenos fenólicos (cafestol, kahweol) e ácidos ascórbicos. As principais vantagens da extração assistida por ultrassom são o extrato de excelente qualidade com alto rendimento. Esses benefícios da extração ultrassônica são alcançados pela otimização e controle preciso dos parâmetros de extração ultrassônica.

Sonicadores de alto desempenho para extração de cafeína

Quando se trata de extração de cafeína em qualquer escala de processamento, os Hielscher Sonicators são o auge da inovação e eficiência. Seja você um produtor artesanal de pequena escala ou uma fábrica industrial de grande escala, os sonicadores Hielscher oferecem uma solução precisa e poderosa para extrair a essência pura da cafeína de seu material de origem.

• Precisão e consistência: Os sonicadores do tipo sonda Hielscher são projetados para fornecer controle preciso sobre o processo de extração. Sua tecnologia de ponta garante resultados consistentes lote após lote, permitindo que você mantenha a qualidade e a potência do seu extrato de cafeína.
• Escalabilidade: A Hielscher oferece uma gama de sonicadores adequados para várias escalas de processamento. De modelos compactos de bancada para pesquisa e desenvolvimento a sistemas industriais robustos capazes de lidar com grandes volumes, a Hielscher oferece a flexibilidade necessária para atender às suas necessidades de produção.
• Eficiência: Com os sonicadores Hielscher, você pode reduzir significativamente os tempos de extração em comparação com os métodos tradicionais. As ondas ultrassônicas geradas por essas máquinas criam intensas forças de cavitação, quebrando rapidamente as paredes celulares e liberando moléculas de cafeína, resultando em ciclos de processamento mais curtos.
• Versatilidade: Os sonicadores de Hielscher não se limitam apenas à extração de cafeína. Nossos sonicadores são adaptáveis a uma ampla gama de aplicações nas indústrias alimentícia, farmacêutica e cosmética. Esteja você extraindo cafeína de grãos de café, folhas de chá ou outras fontes botânicas, os sonicadores Hielscher oferecem versatilidade para atender às suas necessidades.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá ênfase especial aos ultrassônicos de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Obviamente, os ultrassônicos Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.

A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos: