Extração ultra-sônica de cafeína

Utilizando ultra-sons é um método eficaz para a extracção de cafeína e outros compostos activos do café. dispositivos de ultra-sons poderosos auxiliar o processo de extracção enquanto maximiza o rendimento e reduzindo o tempo de processamento.

Melhore a extração de cafeína com o Power Ultrasound

O sabor do café e os efeitos da cafeína são uma paixão compartilhada por milhões ao redor do mundo há séculos. À medida que aficionados por café e cientistas buscam maneiras de melhorar a extração de cafeína, compostos bioativos e sabores dos grãos de café, técnicas inovadoras surgiram 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 sonicators Hielscher permitem extrair maiores rendimentos de cafeína e desbloquear novas dimensões de sabores e aromas nas bebidas de café, aditivos alimentares e extratos.

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Ultrasonicator UIP6000hdT para a descafeinação industrial de grãos de café, chá e cacau. Ultrasonication facilita e intensifica o processo de descafeinação da água suíça.

Industrial ultrasonicator UIP6000hdT para a extração contínua de cafeína dos grãos de café

 

A extração ultrassônica é o método superior para produzir café frio a partir do café. Sonication libera os compostos de sabor e cafeína em segundos.

Extração Ultrassônica de Cafeína e Café Brew-Brew

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As vantagens da extração de grãos de café usando sonicação

Alta eficiência e qualidade superior do extrato de café são apenas dois critérios, que fazem do uso de sonicadores do tipo sonda Hielscher o melhor método para a extração de cafeína e compostos de café dos grãos de café. Abaixo estão os benefícios mais importantes da extração de café ultra-sônico 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 ultra-sônicas podem proporcionar uma extração mais uniforme em todo o material do grão de café, garantindo que a cafeína seja extraída uniformemente.
  • Uso reduzido de solventes: A extração ultra-sônica muitas vezes requer menos solvente em comparação com os métodos tradicionais. Isso pode ser ecologicamente correto e econômico.
  • Conservação de Compostos de Sabor: A sonicação do tipo sonda pode ser otimizada para extrair seletivamente a cafeína, deixando outros compostos de sabor em grande parte intactos. Isso é importante para manter a qualidade e o sabor do extrato de café.
  • Escalabilidade: Com a Hielscher Ultrasonica, os processos de extração ultra-sônica 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.
Sonda ultra-sônica UP400St para a extração eficiente de cafeína de grãos de café, chá e cacau. Ultrasonication intensifica e melhora o processo de descafeinação da água suíça.

Sonda ultra-sônica UP400ST para a extração eficiente de cafeína de grãos de café, chá e cacau.

 

Nesta apresentação, apresentamos a fabricação de extratos botânicos. Explicamos os desafios de produzir extratos botânicos de alta qualidade e como um sonicator pode ajudá-lo a superar esses desafios. Esta apresentação irá mostrar-lhe como a extração ultra-sônica funciona. Você vai aprender, quais benefícios você pode esperar usando um sonicator para extração e como você pode implementar um extrator ultra-sônico em sua produção de extrato.

Extração botânica ultra-sônica - Como usar sonicators para extrair compostos botânicos

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Ultrasonic Extração de café Compostos

extraco por ultra-som assistido é um método comum utilizado para isolar substâncias bioactivas a partir de material vegetal [Dong et al. 2010]. Em relação a grãos de café, a cafeína e compostos fenólicos antioxidantes podem ser os compostos mais valiosos para a extração, devido às suas amplas aplicações na indústria farmacêutica e na indústria alimentar. Mas também flavonóides, ácido clorogénico e ácido protocatecuico são extractos, que são utilizados como aditivos.
Usando métodos de extração tradicionais, como a extração líquido-líquido em solventes, geralmente a eficiência de extração aumenta com o aumento das temperaturas de extração. Isso causa frequentemente danos e perda de qualidade do extrato à medida que 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 ultra-sônicas altamente poderosas 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 célula de fluxo ou lote sonicado, pode ser eficientemente resfriado (ou aquecido, se necessário).
Devido às intensas forças de extração de ultra-som, também o café já gasto (resíduo de café) ainda é uma matéria-prima rica em compostos extraíveis. Como o material de descarte de café é barato e disponível em grande quantidade, é uma matéria-prima ideal para a extração dos demais compostos ativos. Embora o conteúdo de cafeína e outros componentes nos resíduos de café seja menor do que o café em pó não utilizado, ainda permanece uma grande quantidade e é extraível. Para libertar esses compostos do café, a influência total sobre os parâmetros de processamento torna-se especialmente significativa. O ultra-som de alta potência é capaz de extrair grandes quantidades de composto ativo dentro de um curto período de processamento.

Extrator ultra-sônico instalado em um reator para a extração de compostos bioativos de chá e café

Extrator ultrassônico UIP2000hdT para a extração de compostos bioativos de grãos de café

Sonicators de alta potência para extração de café

Acoustic cavitation as shown here at the Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT is used to initiate and promote chemical reactions. Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator for sonochemical reactions.Para garantir uma compreensão mais fácil do procedimento de extração ultra-som assistida, o efeito do ultra-som em líquidos deve ser explicado.
ultra-som – introduzida em líquidos – causa localmente efeitos 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, ondas ultra-sônicas de alta intensidade criam pequenas bolhas de vácuo ou vazios no líquido. Quando as bolhas atingem um volume no qual não conseguem 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 líquidos de até 280m/s de velocidade. [Suslick 1998] Por essas forças extremas ocorre a sonólise, as paredes celulares são rompidas e o material intracelular é extraído.
A extração ultra-auxiliar é uma alternativa econômica, simples e eficiente em comparação com técnicas de extração convencionais. As principais vantagens do ultra-som na extração sólido-líquido incluem o aumento do rendimento de extração e a cinética mais rápida. A extração ultra-sônica é uma técnica freqüentemente utilizada para a extração de materiais vegetais que utilizam solventes líquidos e é comprovada para um processo de extração rápido e mais completo em comparação com métodos tradicionais porque a área superficial entre a fase sólida e líquida é significativamente maior devido à ruptura celular e dispersão de partículas.
Pelo uso de sonicação também a temperatura de operação pode ser reduzida, permitindo a extração de componentes sensíveis à temperatura. Em comparação 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 grande variedade de compostos naturais. [Wang et al. 2006]
Uma vantagem substancial de ultra-sons, é a influência sobre os mais importantes parâmetros de processamento: amplitude, tempo, temperatura, pressão e viscosidade. Desse modo, o processo de extracção podem ser optimizadas para assegurar que a estrutura dos extractos não se danifique.

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Extração de cafeína melhorada por sonicação

A cafeína pode ser reivindicado o estimulante mais consumida. Como a cafeína não só é consumida por beber café fresco, extrato de cafeína é usada na indústria para tratar outro produto com cafeína como aditivo. Desse modo, torna-se possível a criação de café mais forte ou para 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, é também 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 cafeína, o principal alcaloide 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 a ultrassonografia for usada. Isso significa que o ultrassom é uma técnica muito eficiente e que economiza tempo para ganhar cafeína. [Wang et al. 2011]

Moléculas aromáticas e compostos aromatizantes

A cafeína pode ser extraída usando sonicators. A extração ultra-sônica de cafeína se destaca por maiores rendimentos e tempos de processamento mais curtos.Os compostos voláteis de café são a fracção mais valioso do grão de café torrado e de café confere o seu sabor único e fragrância. A qualidade do café solúvel pode ser substancialmente melhorado através da adição de óleos de café absorvida-aroma ao café em pó.
Um estudo de comparação, que examinou a extração de compostos fenólicos de morangos, mostrou que a extração ultra-sônica causa menor degradação de fenólicos e é um processo de extração muito mais rápido em comparação com outros métodos de extração, incluindo água sólida líquida, subcritica e método assistido por microondas. [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-Tridecanone e 2-Methoxy-3-Methylpyrazine, eles encontraram a extração ultra-sônica técnica mais fácil e eficiente obtendo rendimentos de extração muito altos. Além disso, mostra-se 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]

 

Neste clipe de vídeo, mostramos como você pode preparar rapidamente seu café frio usando uma almofada de café e o ultrasonicator do tipo sonda UP200Ht.

Café Cold Brew com Sonicator (Hielscher UP200Ht Sonicator)

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Extração de chá melhorada por sonicação

Os resultados obtidos por extracção ultrassonicamente assistida também são adequados para a extracção de compostos de chá (por exemplo, folhas de chá verde). Um estudo realizado por Xia et al. mostrou um teor significativamente mais elevado de polifenóis do chá, aminoácido e cafeína em infusões de chá tratada com ultrassons em que os obtidos por extracção convencional. Isso resulta em melhores resultados durante uma avaliação organoléptica que acabou: a qualidade sensorial de infusão de chá com a extração ultra-som assistida era melhor do que a de infusão de chá com a extração convencional. [Xia et al. 2005]

ultrasonicators da Hielscher, v.g. UP200S (na foto), são muito bem-sucedida para a extração da matéria intra-celular.

extração ultra-sônica de ervas

Conclusão: Extração de cafeína altamente eficiente com ultrassom

A extração assistida por ultrassom é um método eficiente, econômico e 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 extrato de excelente qualidade com altos rendimentos. Estes benefícios da extração ultra-sônica são alcançados pela otimização e controle preciso dos parâmetros de extração ultra-sônica.

Sonicators de alto desempenho para extração de cafeína

Quando se trata de extração de cafeína em qualquer escala de processamento, a Hielscher Sonicators se destaca como o ápice da inovação e eficiência. Se você é um produtor artesanal de pequena escala ou uma instalação de fabricação industrial de grande escala, os sonicators Hielscher oferecem uma solução precisa e poderosa para extrair a essência pura da cafeína do 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 sonicators 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 sonicators Hielscher, você pode reduzir significativamente os tempos de extração em comparação com os métodos tradicionais. As ondas ultra-sônicas geradas por essas máquinas criam forças de cavitação intensas, quebrando rapidamente as paredes celulares e liberando moléculas de cafeína, resultando em ciclos de processamento mais curtos.
  • Versatilidade: Hielscher sonicators não estão limitados à extração de cafeína sozinho. Nossos sonicators são adaptáveis a uma ampla gama de aplicações nas indústrias alimentícia, farmacêutica e cosmética. Se você está extraindo cafeína de grãos de café, folhas de chá ou outras fontes botânicas, os sonicators Hielscher oferecem versatilidade para atender às suas necessidades.

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

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batchQuociente de vazãoDispositivos Recomendados
00,5 a 1,5 mLn / D.VialTweeter
1 a 500mL10 a 200 mL / minUP100H
10 a 2000 mL20 a 400 mL / minUP200Ht, UP400St
0.1 a 20L00,2 a 4 L / minUIP2000hdT
10 a 100L2 de 10L / minUIP4000hdT
15 a 150L3 a 15L/minUIP6000hdT
n / D.10 a 100L / minUIP16000
n / D.maioraglomerado de UIP16000

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Homogeneizadores ultrassônicos de alta cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.



Café e Extratos de Café

Café - feita a partir de grãos de café torrados – é uma bebida muito popular que é consumida em todo o mundo. Além de seu impacto vitalizante se consumido como uma bebida estimulante, os compostos do café são de interesse para a indústria alimentícia, farmacêutica (por exemplo, em analgésicos) e cosmética, como usados como aditivos valiosos em vários produtos. Isso se aplica especialmente para a cafeína (1,3,7-trimetilxantina) e os antioxidantes, que são conhecidos por seus efeitos positivos na saúde humana. O café contém, entre outros, diterpenos fenólicos, como cafestol e kahweol, e ácidos ascórbicos, conhecidos por sua atividade antioxidante. Estudos epidemiológicos sugerem que os ingredientes do café podem ter um efeito preventivo em várias doenças crônicas, incluindo diabetes mellitus tipo 2, doença de Alzheimer, doença de Parkinson e doenças hepáticas como cirrose e carcinoma hepatocelular.
Ultrasonics é uma ferramenta bem conhecida e comprovada para muitas aplicações diferentes em várias indústrias. Uma das aplicações mais proeminentes e bem-sucedidas do ultrassom de potência é a extração de compostos bioativos de plantas. A cavitação ultra-sônica interrompe as células e causa, assim, a liberação da matéria intracelular. Devido a esses efeitos, a sonicação proporciona rendimentos de extração mais altos e mais completos dentro de um tempo de processamento muito curto. Como uma técnica de processamento não térmico, moléculas bioativas são prevenidas contra a degradação por altas temperaturas, resultando em extratos de alta qualidade.

Literatura / Referências


Ultrassônicos de alto desempenho! A linha de produtos Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.


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