Extrakty z kakaových šupiek pomocou výkonového ultrazvuku

Kakaový odpad, ako je dužina kakaových plodov a kakaové šupky, možno ľahko zhodnotiť extrakciou kakaového masla, ovocného cukru a bioaktívnych zlúčenín. Ultrazvuková extrakcia sa osvedčila ako vysoko účinná technika na izoláciu cenných zložiek z kakaového odpadu. Ultrazvukové extraktory uvoľňujú z kakaových obalov, šupiek a dužiny plodov vysoké výťažky zlúčenín potravinárskej kvality pri rýchlom, bezpečnom a jednoduchom spracovaní.

Vedľajšie produkty spracovania kakaa
Kakaovník (Theobroma cacao L.) je cenná plodina, ktorej bôby sa používajú najmä na výrobu čokolády. Po zbere kakaových plodov sa bôby buď pred pražením, alebo po ňom zbavujú šupiek (známych aj ako obaly či škrupiny) a dužiny plodov. Šupky kakaových bôbov a dužina kakaových plodov sa považujú za vedľajší produkt kakaového priemyslu. V závislosti od druhu kakaových plodov tvoria bôby približne 25% hmotnosti kakaového plodu. Dužina predstavuje ďalších 25% hmotnosti a zvyšok tvorí obal / šupka, ktorý sa väčšinou vyhadzuje ako odpad. Vedľajšie produkty spracovania kakaa, ako sú šupky a dužina, sú však bohaté na vlákninu, antioxidanty, polyfenoly, aromatické zlúčeniny, cukry a lipidy, ktoré možno použiť ako prísady do potravín a nápojov.

Ultrazvuková extrakcia fytonutrientov z kakaových šupiek

Ultrazvuková extrakcia z kakaových šupiek: Ultrazvuková extrakcia premieňa kakaový bioodpad (napr. kakaové šupky, obaly kakaových plodov) na cenné potravinárske produkty, ako sú kakaové maslo, aromatické zlúčeniny, fytonutrienty, ovocné cukry a potravinová vláknina. Na účinný proces ultrazvukovej extrakcie je potrebná iba hrubá predúprava biomasy kakaových šupiek, t. j. mletie kakaových šupiek.

Výkonový ultrazvuk na extrakciu

Mechanizmus, ktorým výkonový ultrazvuk zintenzívňuje extrakciu, sa pripisuje najmä javu akustickej kavitácie. Ultrazvuková kavitácia spôsobuje zrážky medzi časticami kakaových šupiek / obalov, čo vedie k ich vzájomnému rozrušovaniu a zmenšovaniu veľkosti častíc. Keď kavitačné bubliny kolabujú na povrchu pevných kakaových častíc, erózia a sonoporácia ďalej zväčšujú povrch častíc. Takto zintenzívnený prenos hmoty uľahčuje uvoľňovanie molekúl, ako sú bielkoviny, lipidy a fytochemikálie. Šmykové sily vytvárané ultrazvukom zlepšujú prenikanie rozpúšťadla do bunkovej matrice rastlinnej hmoty a zvyšujú priepustnosť bunkových membrán. Tieto mechanizmy výkonového ultrazvuku sú zodpovedné za výrazné zintenzívnenie procesu dosiahnuté pri použití ultrazvuku na extrakciu z rastlinných materiálov.

Extrakcia z kakaových šupiek podporovaná ultrazvukom a overená výskumom

Grillo a kol. (2018) skúmali extrakciu kakaového masla, polyfenolov (napr. katechínu, epikatechínu, dimérov, trimérov a tetramérov prokyanidínov), antioxidantov a metylxantínov (napr. kofeínu, teobromínu) zo šupiek kakaových bôbov pomocou ultrazvukovej extrakcie. Ako ukazuje tabuľka nižšie, pôsobenie ultrazvuku vždy zvýšilo výťažky lipofilných aj hydrofilných extraktov, čím sa jednoduchým a nenáročným spôsobom získali extrakty bohaté na antioxidačné flavanoly (katechíny a epikatechíny), teobromín (32,7 ± 0,12 mg/g šupiek), kofeín (1,76 ± 0,08 mg/g šupiek) a kakaové maslo. Najlepšie výsledky pri sonikácii sa dosiahli použitím trojzložkovej zmesi, ktorá poskytuje mierne nižšiu celkovú výťažnosť hydrofilnej frakcie a umožňuje 16-násobné skrátenie času extrakcie.

Výťažky extrakcie podporovanej ultrazvukom (UAE) a konvenčného procesu zo surových kakaových šupiek, vyjadrené ako hmotnostné percentá (w/w). Ultrazvuková extrakcia poskytuje výrazne vyššie výťažky.
Štúdia a autorské práva: Grillo a kol. 2019.

Aj Yusof a kol. (2019) dokázali účinnosť ultrazvukovej extrakcie flavonoidov z kakaových šupiek. Ako najúčinnejšie určili nasledujúce extrakčné parametre koncentrácie etanolu, teploty a času pôsobenia ultrazvuku, t. j. za nasledujúcich podmienok sa dosiahli najvyššie výťažky extraktu: maximálna hodnota celkového obsahu flavonoidov (TFC; 7,47 mg RE/g sušiny (DW)) sa dosiahla pri koncentrácii etanolu 80%, procesnej teplote 55ºC a sonikácii počas 45 min.

Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory na spracovanie kakaového odpadu

Vysokovýkonné ultrazvukové extrakčné systémy od spoločnosti Hielscher Ultrasonics sa používajú na celom svete vo výskume a vývoji, v malej a stredne veľkej výrobe aj v plne komerčnej výrobe. Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory zintenzívňujú proces extrakcie a zvyšujú výťažok aj celkovú efektívnosť výroby vysokokvalitných extraktov. Hielscher Ultrasonics ponúka extrakčné zariadenia pre akýkoľvek objem / kapacitu spracovania. Vďaka viac ako 25 rokom skúseností s extrakciou z rastlinných materiálov je Hielscher Ultrasonics vaším dôveryhodným partnerom pre vysokovýkonnú ultrazvukovú extrakciu!

Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje na extrakciu z kakaa na najmodernejšej technickej úrovni

Inteligentné funkcie ultrazvukových prístrojov Hielscher sú navrhnuté tak, aby zaručovali spoľahlivú prevádzku, reprodukovateľné výsledky a jednoduché používanie. Prevádzkové nastavenia možno ľahko sprístupniť a upraviť prostredníctvom intuitívnej ponuky, ktorá je dostupná cez digitálny farebný dotykový displej a diaľkové ovládanie cez prehliadač. Všetky podmienky spracovania, ako sú čistá energia, celková energia, amplitúda, čas, tlak a teplota, sa preto automaticky zaznamenávajú na zabudovanú kartu SD. To vám umožňuje preskúmať a porovnať predchádzajúce sonikačné cykly a optimalizovať proces extrakcie zo šupiek kakaových bôbov na najvyššiu účinnosť.
Systémy Hielscher Ultrasonics sa používajú na celom svete na výrobu vysokokvalitných rastlinných extraktov. Priemyselné ultrazvukové prístroje Hielscher môžu ľahko pracovať pri vysokých amplitúdach v nepretržitej prevádzke (24/7/365). So štandardnými sonotródami (ultrazvukovými sondami / rohmi) možno ľahko nepretržite vytvárať amplitúdy až do 200µm. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy na mieru. Vďaka svojej robustnosti a nízkym nárokom na údržbu sa naše ultrazvukové extrakčné systémy bežne inštalujú na aplikácie s vysokým zaťažením a v náročných prostrediach.

 
Kontaktujte nás teraz a dozviete sa viac o ultrazvukovej extrakcii polyfenolov, antioxidantov, cukrov a kakaového masla z vedľajších produktov spracovania kakaa. Radi vám zašleme informácie o našich ultrazvukových extrakčných systémoch a cenách! Naši skúsení pracovníci s vami radi prediskutujú vašu aplikáciu a požiadavky na spracovanie!
 

Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej kapacite spracovania našich ultrazvukových prístrojov: