Декофеинизация без растворителей с помощью Power-Ultrasound

• Обычный процесс декофеинизации кофе и чая требует использования токсичных растворителей.
• Ультразвуковая декофеинизация является эффективным методом интенсификации, который позволяет удалить кофеин в ходе процедуры экстракции на водной основе без использования агрессивных растворителей.
• Ультразвуковая декофеинизация является экономичным, эффективным и экологичным методом производства высококачественных продуктов из кофеина, кофеина.

Декофеинизация с помощью ультразвука

Кофеин является водорастворимым веществом, поэтому воду можно использовать для удаления кофеина из кофе, чая и какао. В обычных процессах декофеинизации в качестве декофеинизирующего агента используется химическое вещество (например, метиленхлорид, CO2 или этилацетат) для ускорения процесса. Используя ультразвуковую экстракцию на водной основе в сочетании с активированным углем в качестве декофеинизатора, кофеинизированный кофе, чай или какао-продукт получают органическим и экологически безопасным способом.

Ультразвуковая интенсификация Swiss Water Decaffeination

Ультразвуковая декофеинизация представляет собой процесс интенсификации так называемого Swiss water decaffeination .
Швейцарский процесс декофеинизации воды основан на растворении и осмосе для удаления кофеина из кофейных зерен, чайных листьев и какао-бобов.
Интеграция ультразвуковых аппаратов зондового типа в процесс декофеинизации Swiss Water включает в себя использование ультразвуковой обработки ультразвуком на определенных этапах процесса для улучшения экстракции кофеина. Процесс декофеинизации воды в Швейцарии включает в себя четыре основных этапа. В то время как применение ультразвука для более эффективной декофеинизации может варьироваться в зависимости от конкретной установки и оборудования, вот общее описание того, как ультразвуковые датчики в основном интегрируются для улучшения процесса:

1. Стадия замачивания: Первым этапом процесса декофеинизации Swiss Water является замачивание зеленых кофейных зерен в горячей воде для создания ароматизированного водного раствора. Во время этой стадии замачивания ультразвуковой аппарат зондового типа может быть использован для нанесения ультразвуковой обработки ультразвуком, чтобы облегчить экстракцию кофеина из бобов. Ультразвуковая технология хорошо известна своей способностью интенсифицировать процессы экстракции из биологически активных соединений, таких как кофеин, из растительного сырья. Механические силы ультразвуковой/акустической кавитации перфорируют и разрушают клетки и способствуют массопереносу. Таким образом, кофеин удаляется из бобов и эффективно высвобождается в воду. Благодаря этим эффектам, ультразвуковая обработка значительно ускоряет процесс декофеинизации. Кофеин, экстрагированный ультразвуком, является ценной добавкой к пище и напиткам, например, к энергетическим напиткам.
2. Этап выведения кофеина: После первоначального замачивания ароматизированная вода, содержащая кофеин, отделяется от кофейных зерен. Эту воду обычно пропускают через фильтры с активированным углем для удаления кофеина. Пористость этого фильтра позволяет улавливать только более крупные молекулы кофеина, пропуская при этом более мелкие молекулы масла и ароматизаторов. Это означает, что угольный фильтр удерживает кофеин, в то время как отфильтрованная вода содержит все мелкие биологически активные вещества, которые, как известно, придают кофе, чаю и какао их характерный аромат и питательную ценность.
3. Стадия реабсорбции: Бобы без кофеина, лишенные кофеина и ароматизаторов, выбрасываются. Вода, не содержащая кофеина и обогащенная полифенолами (также известная как “экстракт зеленого кофе”) имеет высокую ценность и используется для удаления кофеина из свежей партии еще содержащих кофеин кофейных зерен.
   Так как эта вода насыщена молекулами ароматизатора и другими биологически активными веществами, эти соединения не могут раствориться в свежей партии кофейных зерен. Таким образом, из кофейных зерен в воду высвобождаются только молекулы кофеина и происходит декофеинизация без удаления ароматизатора и других ценных фитохимических веществ. Как только ароматизированная вода освобождается от кофеина, она повторно используется для извлечения кофеина из новой партии зеленых кофейных зерен. Этот этап реабсорбции также может выиграть от использования ультразвуковой обработки зондового типа. Стручковая фасоль замачивается в ароматизированной воде, а ультразвук применяется для облегчения экстракции кофеина. Ультразвуковая обработка помогает улучшить проникновение воды в зерна, повышая эффективность экстракции и сокращая время экстракции.
4. Повторная абсорбция и сушка: Этапы реабсорбции и ультразвука можно повторять несколько раз до тех пор, пока не будет достигнут желаемый уровень декофеинизации. После окончательной абсорбции кофейные зерна без кофеина обычно высушивают, а ароматизированная вода готова к повторному использованию в следующей партии.

Практический пример ультразвуковой декофеинизации кофейных зерен

Исследование Уамани-Мелендеса и Дарроса-Барбозы (2018) было направлено на изучение влияния интенсивности ультразвука, пульса и температуры на экстракцию кофеина из кофейных зерен арабики с использованием водной среды. Исследователи использовали высокоинтенсивный ультразвуковой зонд Hielscher UP400S (400 Вт; см. фото слева) и проводили эксперименты с разной интенсивностью, длительностью импульсов и температурами. Они обнаружили, что увеличение интенсивности ультразвука и длительности импульса приводило к более высокой скорости экстракции кофеина, но только до определенного момента, после чего дальнейшее увеличение не приводило к значительному улучшению экстракции. Оптимальными условиями для экстракции кофеина оказались интенсивность ультразвука 75 Вт/см2, длительность импульса 5 сек и температура 25°С. В исследовании представлен конкретный протокол использования ультразвука для извлечения кофеина из кофейных зерен и предполагается, что этот метод может стать эффективной и экологически чистой альтернативой традиционным процессам декофеинизации.

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для декофеинизации без растворителей

Hielscher Ultrasonics предлагает вам высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для мягких, но высокоэффективных процессов экстракции и декофеинизации. С мощностью ультразвука от 50 до 16 000 Вт на ультразвуковой аппарат, ассортимент ультразвуковых аппаратов Hielscher имеет идеальный ультразвуковой аппарат для вашего процесса заваривания кофе и декофеинизации!
Являясь многолетним опытным производителем и консультантом по ультразвуковым аппаратам высокой мощности и их применению, компания Hielscher является вашим партнером в процессах ультразвуковой экстракции. Ультразвуковые процессоры Hielscher установлены по всему миру для применения в пищевой промышленности & Производство напитков, фармацевтика и химическая промышленность.
Мы не только поставляем мощные ультразвуковые экстракторы, но и помогаем нашим клиентам своими глубокими знаниями. Наша служба поддержки клиентов включает в себя консультации и технико-экономическое обоснование и оптимизацию технологических процессов и пилотное оборудование, а также установку ультразвуковых систем в промышленных масштабах.
Предлагая широкий ассортимент ультразвуковых процессоров и принадлежностей (таких как сонотроды, проточные ячейки и реакторы), мы можем порекомендовать вам наиболее подходящую систему, отвечающую требованиям вашей технологической производительности и условий. Установка и дооснащение существующих технологических линий могут быть легко выполнены, так как наши ультразвуковые экстракторы могут быть интегрированы без значительных модификаций.
Наш хорошо обученный персонал, состоящий из консультантов по технологическим процессам, химиков и инженеров, поможет нашим клиентам добиться успешной установки и эксплуатации. Оборудование Hielscher отличается исключительной прочностью и требует минимального технического обслуживания. Для обучения эксплуатации, первого ввода в эксплуатацию и технического обслуживания у нас есть хорошо обученная команда, которая помогает нашим клиентам.