Hielscher Ultrazvukové technológie

Ultrazvuková extrakcia kofeínu

Použitie ultrazvukom je efektívna metóda pre ťažbu kofeínu a ďalších účinných zlúčenín z kávy. Výkonné Ultrazvukové prístroje pomáhajú procesu extrakcie a zároveň maximalizujú výnos a skrátenie doby spracovania.
Káva – vyrobená z pražených kávových zŕn – je veľmi populárny nápoj, ktorý je celosvetovo spotrebované. Okrem svojho vitalizujúceho vplyvu, ak je konzumovaný ako povzbudzujúci nápoj, sú zlúčeniny kávy zaujímavé pre potraviny, farmaceutické (napr. v prípade bolesti) a Kozmetický priemysel ako cenné prídavné látky v rôznych produktoch. To platí najmä pre kofeín (1, 3, 7-trimetylxanthine) a antioxidanty, ktoré sú známe pre ich pozitívne účinky na ľudské zdravie. Káva obsahuje okrem iného fenolové diterpény, ako sú cafestol a kahweol, a kyseliny askorbovej, ktoré sú známe pre ich antioxidačnú aktivitu. Epidemiologické štúdie naznačujú, že kávové prísady môžu mať preventívny účinok na niekoľko chronických ochorení vrátane diabetes mellitus 2. typu, Alzheimerovej choroby, Parkinsonovej choroby a ochorení pečene, ako je cirhóza a hepatocelulárny Karcinóm.
Ultrazvukom je dobre známy a osvedčený nástroj pre mnoho rôznych aplikácií v rôznych priemyselných odvetviach. Veľmi úspešná aplikácia je Ultrazvukový ťažba. Tým, Ultrazvukový kavitácie účinky na bunkové materiály spôsobujúce narušenie buniek a uvoľňovanie intracelulárnu záležitosť.
Ultrazvukom, kofeínu a ďalších kávových zlúčenín môže byť veľmi efektívne extrahované.

Chemická štruktúra kofeínu

Vysoký výkon ultrazvuk

Na zabezpečenie jednoduchnejšieho pochopenia postupu ultrazvukového asistovaného extrakcie sa musí vysvetliť účinok ultrazvuku v kvapalinách.
Ultrazvuk – zavedené v kvapalinách – spôsobuje lokálne veľmi extrémne účinky. Pri sonicating kvapaliny s vysokou intenzitou, zvukové vlny, ktoré šíria do kvapalných médií za následok striedavý vysokotlakové (kompresia) a nízkotlakové (rarefaction) cykly, s mierou v závislosti na frekvencii. Počas nízkotlakového cyklu, High-intenzita ultrazvukových vĺn vytvoriť malé vákuové bubliny alebo dutín v kvapaline. Keď bubliny dosiahnuť objemu, na ktorom už nemôžu absorbovať energiu, sa zrúti násilne počas vysokotlakového cyklu. Tento jav sa nazýva kavitácia. Počas implozie veľmi vysoké teploty (cca 5, 000K) a tlaky (cca 2 000 ATM) sú dosiahnuté lokálne. Imploze kavitácie bublina tiež vedie tekuté trysky až 280m/s rýchlosťou. [Suslick 1998] Týmito extrémnymi silami sonolýza nastane, bunkové steny sú narušené, a intracelulárny materiál sa extrahuje.

Rozpúšťadle kavitácie generované na roh UIP1500hd-1,5 kW ultrazvukové zariadenie. Pre lepšiu viditeľnosť, kvapalina bola osvetlená modrým svetlom zo spodnej časti skleneného stĺpika.

Ultrazvukový kavitácie v kvapalnej

Rozpúšťadle asistovanej ťažby je lacná, jednoduchá a efektívna alternatíva v porovnaní s konvenčnými extrakčných techník. Hlavnými výhodami ultrazvuku v pevnej – extrakcii kvapaliny zahŕňajú zvýšenie výťažnosti extrakcie a rýchlejšiu kinetika. Ultrazvukový extrakcia je často používaná technika pre ťažbu rastlinných materiálov pomocou kvapalných rozpúšťadiel a je preukázaná pre rýchly a úplnejší proces extrakcie v porovnaní s tradičnými metódami, pretože plocha medzi pevnými a kvapalina fáza je výrazne väčšia v dôsledku prerušenia buniek a častíc disperzie.
Pomocou ultrazvukom tiež prevádzková teplota môže byť znížená, čo umožňuje ťažbu komponentov citlivých na teplotu. V porovnaní s inými novými technikami extrakcie, ako sú mikrovlnné extrakcia, Ultrazvukové prístroje sú lacnejšie a jeho prevádzka je jednoduchšia. Okrem toho, Rozpúšťadle asistovanej extrakcie môže byť použitý s akýmkoľvek rozpúšťadlom, ako je extrakcia Soxhlet, pre ťažbu širokú škálu prírodných zlúčenín. [Wang et al. 2006] V prípade potreby sú k dispozícii systémy odolné voči výbuchu pre kapacity priemyselného procesu.
Podstatnou výhodou ultrazvukom je vplyv na najdôležitejšie parametre spracovania: amplitúda, čas, teplota, tlak a viskozita. Preto môže byť proces extrakcie optimalizovaný tak, aby sa zabezpečilo, že štruktúra výťažkov sa nepoškodí.

Ultrazvukový extrakcie kávových zlúčenín

Ultrazvuková-Asistovaná extrakcia je bežná metóda využívaná na izoláciu bioaktívnych látok z rastlinného materiálu [Dong et al. 2010]. Čo sa týka kávových zŕn, kofeín a antioxidačné fenolové zlúčeniny môžu byť najcennejšie zlúčeniny pre extrakciu vzhľadom na ich široké využitie v farmaceutických a potravinársky priemysel. Ale aj flavonoidy, chlorogénna kyselina a kyselina protocatechuová sú výťažky, ktoré sa používajú ako prídavné látky.
Pri použití tradičných metód extrakcie, ako je extrakcia kvapalnej kvapaliny v rozpúšťadlách, sa vo všeobecnosti zvyšuje účinnosť extrakcie s rastúcou teplotou extrakcie. To spôsobuje často škody a kvalitu straty extraktu ako teplota ovplyvňuje stabilitu fenolových zlúčenín.
Ultrazvuková-Asistovaná tuhá kvapalina bola preukázaná ako efektívna a časovo úsporná extrakcia. Vysoko výkonné ultrazvukové sily poskytujú potrebnú energiu pre ťažbu, takže menej alebo dokonca žiadne rozpúšťadlá sú potrebné. Teplota môže byť dobre riadená ako sonicated šarže alebo tok bunky reaktor môže byť účinne ochladí (alebo zahriať v prípade potreby). Pre extrakčné procesy s rozpúšťadlami, Hielscher Ultrasonics poskytuje ATEX a FM certifikované výbuchu-dôkaz ultrazvukové systémy, taky.
Vzhľadom k intenzívnej extrakčné sily ultrazvuku, tiež už strávil kávu zem (káva odpad) je stále surovinou bohatá na extrahovateľné zlúčeniny. Ako odpad z kávy je lacný a dostupný vo veľkom množstve, je ideálnym surovinou na extrakciu zostávajúcich účinných zlúčenín. Hoci obsah kofeínu a iných zložiek v kávovom odpade je nižší ako v nepoužitom káve prášku, stále veľké množstvo zostáva a je extrahovateľné. Na uvoľnenie týchto zlúčenín z kávovej Zeme sa plný vplyv na parametre spracovania stáva obzvlášť významným. High-Power ultrazvuk je schopný extrahovať vysoké množstvo aktívnej zlúčeniny v krátkom čase spracovania.

Ultrazvukom je úspešná technika extrahovať aktívne zlúčeniny, príchute a ďalšie intracelulárne zložky z rastlinných buniek.

Ultrazvukový inline procesor UIP1500hd

Žiadosť o informácie





Extrakcia kofeínu

Kofeín môže byť vyhlasoval, najčastejšie konzumované stimulant. Keďže kofeín nie je konzumovaný len pitnou kávou, extrakt kofeínu sa používa v priemysle na liečbu iných výrobkov s kofeínom ako prísada. Tým sa stáva možné vytvoriť silnejšie kávu alebo formulovať nealkoholické nápoje (napr. Cola), energetické nápoje alebo iné potraviny (napr. čokoláda).
Ale kofeín sa nepoužíva len ako prídavná látka v jedlo výroby, je dôležitou aktívnou zlúčeninou v liekoch rovnako. Bežná aplikácia extraktu kofeínu je napríklad prímesou liekov na bolesť hlavy a migrény alebo v prípade bolesti.
Ak chcete extrahovať kofeín, hlavné alkaloid v káve, ultrazvukom je vhodnou metódou. Wang a jeho kolegovia [Wang et al. 2011] zistil, že len krátka doba extrakcie je potrebné dosiahnuť nasýtený stav, ak ultrazvukom sa používa. To znamená, že ultrazvuk veľmi efektívna a úspora času techniku pre získavanie kofeínu.

UP200St s 14mm sonotrode pre výrobu studenej kávy káva

Aromatické a chuťové zlúčeniny

Prchavé kávové zlúčeniny sú najcennejšou časťou pražených kávových zŕn a jej súčasťou je jedinečná chuť a vôňa. Kvalita rozpustnej kávy možno podstatne zlepšiť pridaním aróma absorbovanej kávových olejov na kávový prášok.
Porovnávacia štúdia, skúšajúca extrakciu fenolových zlúčenín z jahôd, ukázala, že Ultrazvukový extrakcia spôsobuje menšiu degradáciu fenolíkov a je oveľa rýchlejší proces extrakcie v porovnaní s inými extrakčných metód, vrátane tuhá kvapalina, subkritická voda a mikrovlnná rúra-Asistovaná metóda. [Herrera et al. 2005]
Štúdia Wang a jeho kolegovia [Wang et al. 2011] ukazuje, že nízka frekvencia, vysoký výkon ultrazvuk je efektívnejšie pre ťažbu kávových chutí. Najmä pre 4-Tridecanón a 2-methoxy-3-Metylpyrazín, našli Ultrazvukový extrakcie ľahšie a efektívnejšie techniku získanie veľmi vysoké výnosy extrakcie. Ďalej sa ukazuje, že teplota musí byť kontrolovaná ako komponenty kávovej chuti sú veľmi prchavé pri vysokých teplotách. Dosiahli dobré výsledky extrakcie v teplotnom rozmedzí medzi 35 ~ 65 ° c v relatívne krátkom čase ultrazvukové ožarovanie.

Extrakcia čaju

Výsledky dosiahnuté Rozpúšťadle asistovanej extrakcie sú tiež vhodné na extrakciu čajových zlúčenín (napr. zelené čajové listy). Štúdia Xia et al. ukázala výrazne vyšší obsah čajových polyfenolov, aminokyselín a kofeínu v rozpúšťadle liečených čajových infúzií ako v tých, ktoré získali konvenčné extrakcie. Výsledkom je zlepšenie výsledkov počas organoleptického hodnotenia, ktoré sa ukázalo: senzorická kvalita čajovej infúzie s ultrazvukovou pomocou extrakcie bola lepšia ako infúzia čaju s konvenčnou extrakciou. [Xia et al. 2005]

Hielscher je ultrasonicators, napríklad UP200S (na obrázku), sú veľmi úspešné pre extrakciu intra-bunkovej hmoty.

ultrazvukové extrakcie z bylín

Záver

Rozpúšťadle asistovanej ťažba je efektívna, časovo úsporný a kontrolovateľný spôsob extrakcie účinných zlúčenín z kávy. Najzaujímavejšie a cenné zlúčeniny sú kofeín, a antioxidanty, ako sú fenolové diterpenes (cafestol, kahweol), a kyseliny askorbovej. Hlavnými výhodami ultrazvukového asistovaného extrakcie sú založené na vplyve a kontrole ultrazvukových extrakčných parametrov.

Literatúra / Referencie

  • CaO, Chuanhai; Wang, li; Lin, Xiaoyang; Mamcarz, Malgorzata; Zhang, Chi; Bai, GE; Nong, Jasson; Sussman, Sam; Arendash, Gary (2011): kofeín Synerizes s ďalšou kávová zložka na zvýšenie plazmové GCSF: väzba na kognitívne výhody u myší Alzheimerovej choroby. Časopis Alzheimerovej choroby 25/2, 2011. 323-335.
  • Dong, Juane; Liu, Yuanbai; , Zongsuo; Wang, Weiling (2010): vyšetrenie na ultrazvuku-asistovanej extrakcie kyseliny salvianolovej B z koreňa Salvia miltioriza. Ultrasonics sonochemistry 17/1, 2010. 61-65.
  • Herrera, MC; Luque de Castro, MD (2005): ultrazvuk-asistovanej extrakcie fenolových zlúčenín z jahôd pred kvapalným chromatografickým separácia a fotodiódy pole ultrafialové detekcie. Časopis Chromatoraphy A, 1100, 2005. 1-7.
  • Higdon, Jane V.; Frei, Balz (2006): káva a zdravie: Prehľad nedávne ľudský výskum. Kritické Recenzie v Potravinárovej vede a výžive, 46/2, 2006. 101-123.
  • Mussato, Solange I.; Ballesteros, Lina F.; Martins, Silvia; Teixeira, José A (2011): extrakcia antioxidačných fenolových zlúčenín z strávenej kávovej usadeniny. Separačné a purifikačné technológie 83/2011. 173-179.
  • Sheu, Shane-Rong; Wang, Cheng-Chi; Chang, Sheng-Yu; Yang, li-Chen, jang, Ming-Jyi; Cheng, po-jen (2009): vplyv ťažby výrobný proces na koncentráciu kofeínu. In: konanie medzinárodnej MultiConference inžinierov a počítačových vedcov 2009 Vol II, IMECS 2009, marec 18 – 20, 2009, Hongkong.
  • Suslick, K.S.: Kirk-Othmer encyklopédia chemickej technológie. 4. Ed. J. Wiley & Synovia: New York; 26, 1998. 517-541.
  • Wang, Cheng-Chi; Sheu, Shane-Rong; Chou, ya-Yen; Jang, Ming-Jyi; Yang, li-Chen (2011): nový optimalizovaný energeticky úsporný extrakčný proces na kávu. Tepelná veda 15/1, 2011. 53-59.
  • Wang, Lijun; Weller, Curtis L. (2006): nedávny pokrok v extrakcii Nutraceuticals z rastlín. Trendy v Potravinárnej vede & Technológia 17, 2006. 300-312.
  • Xia, Tao; Shi, Siquan; WAN, Xiaochun (2006): vplyv Ultrazvukový-asistovanej extrakcie na chemickej a zmyslové kvality čaju infúzie. Časopis Food Engineering 74/4, 2006. 557-560.

Kontaktujte nás / požiadajte o ďalšie informácie

Porozprávajte sa s nami o vaše požiadavky na spracovanie. Odporučíme najvhodnejšie nastavenie a spracovanie parametrov pre váš projekt.





Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,