Dekofeinizacija brez topil z visokozmogljivim ultrazvokom

• Običajni postopek dekofeinizacije kave in čaja zahteva uporabo strupenih topil.
• Ultrazvočna dekofeinizacija je učinkovita metoda intenziviranja, ki omogoča odstranjevanje kofeina s postopkom ekstrakcije na vodni osnovi brez uporabe agresivnih topil.
• Ultrazvočna dekofeinizacija je gospodarna, učinkovita in okolju prijazna metoda za proizvodnjo visokokakovostnih brezkofeinskih izdelkov iz kave, čaja in kakava.

Dekofeinizacija z ultrazvočno obdelavo

Kofein je vodotopna snov, zato se lahko voda uporablja za odstranjevanje kofeina iz kave, čaja in kakava. Običajni postopki dekofeinizacije uporabljajo kemično sredstvo za dekofeinizacijo (kot so metilen klorid, CO2 ali etil acetat), da pospešijo postopek. Z uporabo ultrazvočne ekstrakcije na vodni osnovi v kombinaciji z aktivnim ogljem kot sredstvom za dekofeinizacijo se brezkofeinski izdelek iz kave, čaja ali kakava pripravi z ekološkim in okolju neškodljivim postopkom.

Ultrazvočno intenzivirana Swiss Water Decaffeination

Ultrazvočno podprta dekofeinizacija je postopek intenziviranja tako imenovanega postopka Swiss water decaffeination .
Postopek dekofeinizacije Swiss Water temelji na raztapljanju in osmozi za odstranjevanje kofeina iz kavnih zrn, čajnih listov in kakavovih zrn.
Vključitev ultrazvočnih naprav s sondo v postopek dekofeinizacije Swiss Water zajema uporabo sonikacije v določenih fazah postopka za izboljšanje ekstrakcije kofeina. Postopek dekofeinizacije Swiss Water vključuje štiri glavne korake. Čeprav se lahko uporaba ultrazvoka za učinkovitejšo dekofeinizacijo razlikuje glede na konkretno postavitev in opremo, je v nadaljevanju podan splošen pregled, kako se ultrazvočne naprave s sondo večinoma vključujejo za izboljšanje postopka:

1. Faza namakanja: Začetni korak postopka dekofeinizacije Swiss Water vključuje namakanje zelenih kavnih zrn v vroči vodi, da nastane vodna raztopina, obogatena z aromatičnimi snovmi. V tej fazi namakanja se lahko z ultrazvočno napravo s sondo izvaja sonikacija za lažjo ekstrakcijo kofeina iz zrn. Ultrazvočna obdelava je dobro znana po svoji sposobnosti intenziviranja postopkov ekstrakcije bioaktivnih spojin, kot je kofein, iz rastlinskih materialov. Mehanske sile ultrazvočne / akustične kavitacije preluknjajo in razgradijo celice ter spodbujajo prenos snovi. Tako se kofein odstrani iz zrn in učinkovito sprosti v vodo. Zaradi teh učinkov sonikacija znatno pospeši postopek dekofeinizacije. Ultrazvočno ekstrahirani kofein je dragocen dodatek za živila in pijače, npr. energijske pijače.
2. Faza odstranjevanja kofeina: Po začetnem namakanju se voda, obogatena z aromatičnimi snovmi in vsebujejoča kofein, loči od kavnih zrn. Ta voda običajno prehaja skozi filtre z aktivnim ogljem, da se odstrani kofein. Velikost por tega filtra je določena tako, da zadrži samo večje molekule kofeina, manjše molekule olj in aromatičnih snovi pa prepušča. To pomeni, da filter z aktivnim ogljem zadrži kofein, filtrirana voda pa vsebuje vse manjše bioaktivne snovi, za katere je znano, da kavi, čaju in kakavu dajejo značilno aromo in hranilno vrednost.
3. Faza ponovne absorpcije: Dekofeinizirana zrna, iz katerih so bile odstranjene molekule kofeina in aromatičnih snovi, se zavržejo. Voda brez kofeina, obogatena z aromatičnimi snovmi in polifenoli (znana tudi kot »izvleček zelene kave«), je zelo dragocena in se uporablja za odstranjevanje kofeina iz nove serije kavnih zrn, ki še vsebujejo kofein.
   Ker je ta voda nasičena z molekulami aromatičnih snovi in drugimi bioaktivnimi snovmi, se te spojine ne morejo raztopiti v novi seriji kavnih zrn. Tako se iz kavnih zrn v vodo sprostijo samo molekule kofeina in poteka dekofeinizacija brez odstranjevanja arome in drugih dragocenih fitokemikalij. Ko voda, obogatena z aromatičnimi snovmi, ne vsebuje več kofeina, se ponovno uporabi za ekstrakcijo kofeina iz nove serije zelenih kavnih zrn. Tudi v tej fazi ponovne absorpcije je lahko koristna uporaba ultrazvočne obdelave s sondo. Zelena zrna se namakajo v vodi, obogateni z aromatičnimi snovmi, ultrazvočna obdelava pa olajša ekstrakcijo kofeina. Sonikacija pomaga izboljšati prodiranje vode v zrna, s čimer izboljša učinkovitost ekstrakcije in skrajša njen čas.
4. Ponavljanje ponovne absorpcije in sušenje: Koraka ponovne absorpcije in sonikacije se lahko večkrat ponovita, dokler ni dosežena želena stopnja dekofeinizacije. Po zadnji ponovni absorpciji se dekofeinizirana kavna zrna običajno posušijo, voda, obogatena z aromatičnimi snovmi, pa je pripravljena za ponovno uporabo pri naslednji seriji.

Študija primera ultrazvočne dekofeinizacije kavnih zrn

Študija avtorjev Huamaní-Meléndez in Darros-Barbosa (2018) je bila namenjena raziskovanju vpliva intenzivnosti ultrazvoka, impulza in temperature na ekstrakcijo kofeina iz kavnih zrn arabike v vodnem mediju. Raziskovalci so uporabili ultrazvočno sondo visoke intenzivnosti Hielscher UP400S (400 vatov; glejte sliko levo) in izvedli poskuse pri različnih intenzivnostih, trajanjih impulzov in temperaturah. Ugotovili so, da je povečanje intenzivnosti ultrazvoka in trajanja impulza povzročilo višjo hitrost ekstrakcije kofeina, vendar le do določene točke, po kateri nadaljnje povečanje ni bistveno izboljšalo ekstrakcije. Ugotovljeni optimalni pogoji za ekstrakcijo kofeina so bili intenzivnost ultrazvoka 75 W/cm2, trajanje impulza 5 sec in temperatura 25°C. Študija podaja konkreten protokol za uporabo ultrazvoka pri ekstrakciji kofeina iz kavnih zrn in nakazuje, da bi bila ta metoda lahko učinkovita in okolju prijazna alternativa tradicionalnim postopkom dekofeinizacije.

Visokozmogljive ultrazvočne naprave za dekofeinizacijo brez topil

Hielscher Ultrasonics vam zagotavlja visokozmogljive ultrazvočne naprave za blage, a zelo učinkovite postopke ekstrakcije in dekofeinizacije. Z ultrazvočno močjo od 50 do 16.000 vatov na ultrazvočno napravo ponudba ultrazvočnih naprav Hielscher vključuje idealno ultrazvočno napravo za vaš postopek priprave in dekofeinizacije kave!
Kot proizvajalec in svetovalec z dolgoletnimi izkušnjami na področju ultrazvočnih naprav velike moči in njihove uporabe je Hielscher vaš partner za ultrazvočno podprte postopke ekstrakcije. Ultrazvočni procesorji Hielscher so nameščeni po vsem svetu za uporabo v industriji živil in pijač ter v farmacevtski in kemični industriji.
Poleg dobave ultrazvočnih ekstraktorjev velike moči svojim strankam pomagamo tudi s poglobljenim znanjem. Naše storitve za stranke segajo od svetovanja in študij izvedljivosti prek optimizacije procesov in pilotne opreme do namestitve ultrazvočnih sistemov v industrijskem merilu.
Ker ponujamo širok izbor ultrazvočnih procesorjev in dodatne opreme (kot so sonotrode, pretočne celice in reaktorji), vam lahko priporočimo najprimernejši sistem, ki izpolnjuje zahteve glede zmogljivosti in pogojev vašega procesa. Namestitev in naknadna vgradnja v obstoječe procesne linije sta preprosti, saj je naše ultrazvočne ekstraktorje mogoče vključiti brez večjih sprememb.
Naši dobro usposobljeni procesni svetovalci, kemiki in inženirji stranke vodijo do uspešne namestitve in uporabe. Oprema Hielscher je izjemno robustna in zahteva le zelo malo vzdrževanja. Za usposabljanje za upravljanje, prvi zagon in vzdrževalne storitve imamo dobro usposobljeno ekipo, ki pomaga našim strankam.