Ekstrakti kakavovih lupin z močnostnim ultrazvokom
Kakavove odpadke, kot so pulpa kakavovih plodov in kakavove lupine, je mogoče preprosto ovrednotiti z ekstrakcijo kakavovega masla, sadnega sladkorja in bioaktivnih spojin. Ultrazvočna ekstrakcija se je izkazala za zelo učinkovito tehniko izolacije dragocenih sestavin iz kakavovih odpadkov. Ultrazvočni ekstraktorji s hitro, varno in preprosto obdelavo iz kakavovih luščin, lupin in pulpe plodov pridobijo visoke izplene spojin, primernih za uporabo v živilih.
Stranski proizvodi kakava
Kakavovec (Theobroma cacao L.) je dragocena kulturna rastlina, katere semena se uporabljajo predvsem za proizvodnjo čokolade. Po obiranju kakavovih plodov se kakavova zrna pred praženjem ali po njem ločijo od lupin (imenovanih tudi ovojnice ali luščine) in pulpe plodov. Lupine kakavovih zrn in pulpa kakavovih plodov veljajo za stranski proizvod kakavove industrije. Glede na vrsto kakavovega ploda zrna predstavljajo približno 25% mase kakavovega ploda. Pulpa predstavlja nadaljnjih 25% mase, preostanek pa je lupina / luščina, ki se večinoma zavrže kot odpadek. Vendar so stranski proizvodi kakava, kot so lupine in pulpa, bogati z vlakninami, antioksidanti, polifenoli, aromatičnimi spojinami, sladkorji in lipidi, ki se lahko uporabljajo kot dodatki v živilih in pijačah.
Sistem za ultrazvočno ekstrakcijo UIP2000hdT za predelavo stranskih proizvodov kakava. Ultrazvočna ekstrakcija iz kakavovih lupin sprošča antioksidante, polifenole in flavonoide.
Ultrazvočna ekstrakcija fitohranil iz kakavovih lupin
Ultrazvočna ekstrakcija kakavovih lupin: ultrazvočna ekstrakcija pretvori kakavove biološke odpadke (npr. kakavove luščine, luščine plodov) v dragocene živilske proizvode, kot so kakavovo maslo, aromatične spojine, fitohranila, sadni sladkorji in prehranske vlaknine. Za učinkovit postopek ultrazvočne ekstrakcije je potrebna le groba predobdelava biomase kakavovih lupin, tj. mletje kakavovih lupin.
Močnostni ultrazvok za ekstrakcijo
Mehanizem intenzifikacije ekstrakcije z močnostnim ultrazvokom pripisujemo predvsem pojavu akustične kavitacije. Ultrazvočna kavitacija povzroča trke med delci kakavovih lupin / luščin, kar povzroči drobljenje zaradi medsebojnih trkov in zmanjšanje velikosti delcev. Ko se kavitacijski mehurčki sesedejo na površini trdnih delcev kakava, erozija in sonoporacija dodatno povečata površino delcev. S tem okrepljeni prenos snovi olajša sproščanje molekul, kot so beljakovine, lipidi in fitokemikalije. Ultrazvočno ustvarjene strižne sile izboljšajo prodiranje topila v celični matriks rastlinskega materiala in prepustnost celičnih membran. Ti mehanizmi močnostnega ultrazvoka so odgovorni za znatno intenzifikacijo postopka, doseženo z uporabo sonikacije pri ekstrakciji rastlinskega materiala.
- visoki izpleni
- hiter postopek
- nizki obratovalni stroški
- ponovljivi rezultati
- linearno povečevanje merila
- preprosto upravljanje
- robustnost
Z raziskavami potrjena ultrazvočno podprta ekstrakcija kakavovih lupin
Grillo in sod. (2018) so raziskovali ekstrakcijo kakavovega masla, polifenolov (npr. katehina, epikatehina, dimerov, trimerov in tetramerov procianidina), antioksidantov in metilksantina (npr. kofeina, teobromina) iz lupin kakavovih zrn z ultrazvočno ekstrakcijo. Kot prikazuje spodnja preglednica, je sonikacija vedno povečala izplene tako lipofilnih kot hidrofilnih ekstraktov, s čimer so na preprost in enostaven način pridobili ekstrakte, bogate z antioksidativnimi flavanoli (katehini in epikatehini), teobrominom (32,7 ± 0,12 mg/g lupin), kofeinom (1,76 ± 0,08 mg/g lupin) in kakavovim maslom. Najboljše rezultate pri sonikaciji so dosegli z uporabo ternarne zmesi, ki omogoča nekoliko manjše skupno pridobivanje hidrofilne frakcije in 16-kratno skrajšanje časa ekstrakcije.
Izpleni ultrazvočno podprte ekstrakcije (UAE) in konvencionalnega postopka iz surovih kakavovih lupin, izraženi kot masni odstotek (w/w). Ultrazvočna ekstrakcija zagotavlja znatno višje izplene.
Študija in avtorske pravice: Grillo in sod. 2019.
Tudi Yusof in sod. (2019) so lahko dokazali učinkovitost ultrazvočne ekstrakcije flavonoidov iz kakavovih lupin. Ugotovili so, da so naslednji parametri ekstrakcije glede koncentracije etanola, temperature in časa sonikacije najučinkovitejši, tj. pri naslednjih pogojih so dosegli najvišje izplene ekstrakta: največjo vrednost skupne vsebnosti flavonoidov (TFC; 7,47 mg RE/g suhe mase (DW)) so dosegli pri 80% koncentraciji etanola, procesni temperaturi 55ºC in 45 min sonikacije.
Visokozmogljivi ultrazvočni ekstraktorji za predelavo kakavovih odpadkov
Visokozmogljivi sistemi za ultrazvočno ekstrakcijo podjetja Hielscher Ultrasonics se po vsem svetu uporabljajo pri raziskavah in razvoju ter v majhni, srednje veliki in povsem komercialni proizvodnji. Visokozmogljivi ultrazvočni ekstraktorji intenzivirajo postopek ekstrakcije ter povečajo izplen in skupno učinkovitost proizvodnje visokokakovostnih ekstraktov. Hielscher Ultrasonics ponuja opremo za ekstrakcijo za katero koli prostornino / procesno zmogljivost. Z več kot 25 leti izkušenj na področju ekstrakcije rastlinskega materiala je Hielscher Ultrasonics vaš zaupanja vreden partner za visokozmogljivo ultrazvočno ekstrakcijo!
Visokozmogljivi, najsodobnejši sonikatorji za ekstrakcijo kakava
Pametne funkcije sonikatorjev Hielscher so zasnovane tako, da zagotavljajo zanesljivo delovanje, ponovljive rezultate in prijaznost do uporabnika. Do nastavitev delovanja lahko preprosto dostopate in jih izberete prek intuitivnega menija, dostopnega prek digitalnega barvnega zaslona na dotik in daljinskega upravljanja v brskalniku. Zato se vsi procesni pogoji, kot so neto energija, skupna energija, amplituda, čas, tlak in temperatura, samodejno beležijo na vgrajeno kartico SD. To vam omogoča pregledovanje in primerjavo preteklih sonikacij ter optimizacijo postopka ekstrakcije lupin kakavovih zrn za najvišjo učinkovitost.
Sistemi Hielscher Ultrasonics se po vsem svetu uporabljajo za proizvodnjo visokokakovostnih rastlinskih ekstraktov. Industrijski sonikatorji Hielscher lahko brez težav delujejo z visokimi amplitudami pri neprekinjenem delovanju (24/7/365). S standardnimi sonotrodami (ultrazvočnimi sondami / rogovi) je mogoče brez težav neprekinjeno ustvarjati amplitude do 200µm. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Zaradi robustnosti in majhnih potreb po vzdrževanju so naši sistemi za ultrazvočno ekstrakcijo pogosto nameščeni za zahtevne uporabe in v zahtevnih okoljih.
Stopite v stik z nami zdaj in izvedite več o ultrazvočni ekstrakciji polifenolov, antioksidantov, sladkorjev in kakavovega masla iz stranskih proizvodov kakava. Z veseljem vam bomo poslali informacije o naših sistemih za ultrazvočno ekstrakcijo in cenah! Naše izkušeno osebje se bo z veseljem z vami pogovorilo o vaši uporabi in zahtevah glede obdelave!
Spodnja preglednica prikazuje približno zmogljivost obdelave naših sonikatorjev:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | skupina naprav UIP16000 |
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, dispergiranje, emulgiranje in ekstrakcijo v laboratorijskem, pilotnem in industrijskem merilu.
Literatura / Viri
- 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.
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijske do industrijske velikosti.