Výťažky z kakaových škrupín s výkonovým ultrazvukom
Kakaový odpad, ako je dužina kakaových plodov a kakaové škrupiny, možno ľahko zhodnotiť extrakciou kakaového masla, ovocného cukru a bioaktívnych zlúčenín. Ultrazvuková extrakcia sa ukázala ako veľmi účinná technika izolácie cenných zložiek z kakaového odpadu. Ultrazvukové extraktory uvoľňujú vysoké výťažky potravinárskych zlúčenín z kakaových šupiek, škrupín a ovocnej dužiny v rámci rýchleho, bezpečného a jednoduchého spracovania.
Vedľajšie produkty kakaa
Kakao (Theobroma cacao L.) je cenná plodina, ktorej bôby sa používajú najmä na výrobu čokolády. Po zbere kakaových strukov, buď pred pražením kakaových bôbov, alebo po ňom, sa bôby zbavia škrupín (známych aj ako šupky alebo plevy) a dužiny plodov. Škrupiny kakaových bôbov a dužina kakaových plodov sa považujú za vedľajší produkt kakaového priemyslu. V závislosti od druhu kakaovníka tvoria kakaové bôby približne 25 % hmotnosti kakaových plodov. Dužina tvorí ďalších 25 % hmotnosti a zvyšok sú škrupiny/šupiny, ktoré sa väčšinou vyhadzujú ako odpad. Kakaové vedľajšie produkty, ako sú škrupiny a dužina, sú však bohaté na vlákninu, antioxidanty, polyfenoly, aromatické zlúčeniny, cukry a lipidy, ktoré sa môžu použiť ako prísady do potravín a nápojov.
Ultrazvukový extrakčný systém UIP2000hdT na spracovanie vedľajších produktov kakaa. Ultrazvuková extrakcia uvoľňuje antioxidanty, polyfenoly a flavonoidy z kakaových škrupín.
Ultrazvuková extrakcia fytonutrientov z kakaových škrupín
Ultrazvuková extrakcia kakaových škrupín: Ultrazvuková extrakcia premieňa kakaový biologický odpad (napr. kakaové šupky, strukové šupky) na cenné potravinárske výrobky, ako je kakaové maslo, aromatické zlúčeniny, fytonutrienty, ovocné cukry a vláknina. Pre efektívny proces ultrazvukovej extrakcie je potrebná iba surová predbežná úprava biomasy kakaových škrupín, t. j. mletie kakaovej škrupiny.
Výkonový ultrazvuk na extrakciu
Extrakčný mechanizmus silového ultrazvuku sa pripisuje najmä fenoménu akustickej kavitácie. Ultrazvuková kavitácia spôsobuje kolízie medzi časticami kakaovej škrupiny / šupky, čo má za následok medziskupinové frakcionovanie a zmenšenie veľkosti častíc. Keď sa kavitačné bubliny zrútia na povrchu kakaových pevných látok, erózia a sonoporácia povrch častíc ešte viac zväčšia. Tým zintenzívnený prenos hmoty uľahčuje uvoľňovanie molekúl, ako sú proteíny, lipidy a fytochemikálie. Ultrazvukom generované šmykové sily zlepšujú prienik rozpúšťadla do bunkovej matrice botanickej hmoty a zlepšujú priepustnosť bunkových membrán. Tieto mechanizmy výkonového ultrazvuku sú zodpovedné za významnú intenzifikáciu procesu dosiahnutú pri použití ultrazvuku na botanickú extrakciu.
- vysoké výnosy
- rýchly proces
- nízke prevádzkové náklady
- reprodukovateľné výsledky
- lineárna škálovateľnosť
- jednoduchá obsluha
- odolnosť
Ultrazvukom asistovaná extrakcia kakaových škrupín preukázaná výskumom
Grillo et al. (2018) skúmali extrakciu kakaového masla, polyfenolov (napr. katechínu, epikatechínu, prokyanidínových dimerov, trimerov a tetramérov), antioxidantov a metylxantínu (napr. kofeínu, teobromínu) zo škrupín kakaových bôbov pomocou ultrazvukovej extrakcie. Ako ukazuje tabuľka nižšie, ultrazvuk vždy zvyšoval výťažky lipofilných aj hydrofilných extraktov, čo viedlo k extraktom bohatým na antioxidačné flavanoly (katechíny a epikatechíny), teobromín (32,7 ± 0,12 mg/g škrupiny), kofeín (škrupiny 1,76 ± 0,08 mg/g) a kakaové maslo, a to jednoduchým a ľahkým spôsobom. Najlepšie výsledky pri sonikácii sa dosiahli použitím ternárnej zmesi, ktorá poskytuje o niečo nižšiu celkovú regeneráciu hydrofilnej frakcie a poskytuje 16-násobné skrátenie času extrakcie.
Ultrazvukom asistovaná extrakcia (SAE) a konvenčný proces výťažkov zo surových kakaových škrupín, vyjadrené v hmotnostných percentách. Ultrazvuková extrakcia poskytuje výrazne vyššie výnosy.
Štúdia a autorské práva Grillo a kol. 2019.
Yusof et al. (2019) by tiež mohli dokázať účinnosť ultrazvukovej extrakcie flavonoidov z kakaovej škrupiny. Zistili, že nasledujúce extrakčné parametre koncentrácie etanolu, teploty a času ultrazvuku sú najúčinnejšie, t. j. za nasledujúcich podmienok sa dosiahli najvyššie výťažky extraktu: maximálna hodnota celkového obsahu flavonoidov (TFC; 7,47 mg RE/g sušenej hmotnosti (DW)) bola dosiahnutá 80% koncentrácia etanolu, procesná teplota 55 °C a 45 minútová sonikácia.
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory na spracovanie kakaového odpadu
Vysokovýkonné ultrazvukové extrakčné systémy od spoločnosti Hielscher Ultrasonics sa používajú na celom svete na R&D, malá, stredná a plne komerčná výroba. Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory zintenzívňujú proces extrakcie a zvyšujú výťažnosť a celkovú účinnosť výroby vysokokvalitných extraktov. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka odsávacie zariadenia pre akýkoľvek objem / kapacitu procesu. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics, ktorá má skúsenosti s botanickou extrakciou už viac ako 25 rokov, je vaším dôveryhodným partnerom pre vysokovýkonnú ultrazvukovú extrakciu!
Vysokovýkonné, najmodernejšie ultrazvukové prístroje na extrakciu kakaa
Inteligentné funkcie ultrazvukových prístrojov Hielscher sú navrhnuté tak, aby zaručovali spoľahlivú prevádzku, reprodukovateľné výsledky a užívateľskú prívetivosť. Prevádzkové nastavenia sú ľahko prístupné a vytočené pomocou intuitívneho menu, ku ktorému je možné pristupovať prostredníctvom digitálneho farebného dotykového displeja a diaľkového ovládača prehliadača. Preto sa všetky podmienky spracovania, ako je čistá energia, celková energia, amplitúda, čas, tlak a teplota, automaticky zaznamenávajú na vstavanú SD kartu. To vám umožní revidovať a porovnávať predchádzajúce sonikácie a optimalizovať proces extrakcie škrupín kakaových bôbov na najvyššiu účinnosť.
Ultrazvukové systémy Hielscher sa používajú na celom svete na výrobu vysokokvalitných rastlinných extraktov. Priemyselné ultrazvuky Hielscher môžu ľahko prevádzkovať vysoké amplitúdy v nepretržitej prevádzke (24/7/365). Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko kontinuálne generovať pomocou štandardných sonotród (ultrazvukové sondy / rohy). Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Vďaka svojej robustnosti a nízkej údržbe sa naše ultrazvukové odsávacie systémy bežne inštalujú pre náročné aplikácie a v náročných prostrediach.
Kontaktujte nás teraz a dozviete sa viac o ultrazvukovej extrakcii polyfenolov, antioxidantov, cukrov a kakaového masla z vedľajších produktov kakaa. Radi vám pošleme informácie o našich ultrazvukových extrakčných systémoch a cenách! Náš skúsený personál s vami rád prediskutuje vašu žiadosť a požiadavky na spracovanie!
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, disperziu, emulgáciu a extrakciu v laboratórnom, pilotnom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- Disca, V.; Travaglia, F.; Carini, C.; Coïsson, J.D.; Cravotto, G.; Arlorio, M.; Locatelli, M. (2024): Improving the Extraction of Polyphenols from Cocoa Bean Shells by Ultrasound and Microwaves: A Comparative Study. Antioxidants 2024, 13, 1097.
- Giorgio Grillo, Luisa Boffa, Arianna Binello, Stefano Mantegna, Giancarlo Cravotto, Farid Chemat, Tatiana Dizhbite, Liga Lauberte, Galina Telysheva (2019): Cocoa bean shell waste valorisation; extraction from lab to pilot-scale cavitational reactors. Food Research International, Volume 115, 2019. 200-208.
- Md Yusof, A. H.; Abd Gani, S. S.; Zaidan, U. H.; Halmi, M.; Zainudin, B. H. (2019): Optimization of an Ultrasound-Assisted Extraction Condition for Flavonoid Compounds from Cocoa Shells (Theobroma cacao) Using Response Surface Methodology. Molecules 2019, 24(4), 711.
- Ruesgas-Ramón M, Suárez-Quiroz ML, González-Ríos O, Baréa B, Cazals G, Figueroa-Espinoza MC, Durand E. (2020): Biomolecules extraction from coffee and cocoa by- and co-products using deep eutectic solvents. J Sci Food Agric 100(1), 2020. 81-91.
- Medina-Torres N.; Ayora-Talavera T.; Espinosa-Andrews H.; Sánchez-Contreras A.; Pacheco N. (2017): Ultrasound Assisted Extraction for the Recovery of Phenolic Compounds from Vegetable Sources. Agronomy 7(3):47, 2017.
- S.R. Shirsath, S.H. Sonawane, P.R. Gogate (2012): Intensification of extraction of natural products using ultrasonic irradiations–A review of current status. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification Volume 53, 2012. 10-23.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.