Dekofeinizacija brez topila z močnim ultrazvokom

• Konvencionalni postopek dekofeinizacije kave in čaja zahteva uporabo strupenih topil.
• Ultrazvočna dekofeinizacija je učinkovita metoda intenzifikacije, ki omogoča odstranjevanje kofeina v postopku ekstrakcije na vodni osnovi brez uporabe ostrih topil.
• Ultrazvočna dekofeinizacija je ekonomična, učinkovita in zelena metoda za proizvodnjo visokokakovostne kave, čaja in kakavovih izdelkov brez kofeina.

Dekofeinizacija z ultrazvokom

Kofein je vodotopna snov, tako da se voda lahko uporablja za odstranjevanje kofeina iz kave, čaja in kakava. Običajni postopki dekofeinizacije uporabljajo kemikalijo kot sredstvo za dekofeinizacijo (kot je metilen klorid, CO2 ali etil acetat) za pospešitev procesa. Z uporabo ultrazvočne ekstrakcije na vodni osnovi v kombinaciji z aktivnim ogljem kot sredstvom za dekofeinizacijo se kava, čaj ali kakavov izdelek brez kofeina pripravi v organskem in okolju benignem postopku.

Ultrazvočno intenzivno Swiss Water Decaffeination

Ultrazvočno podprto dekofeiniziranje je proces intenziviranja tako imenovanega Swiss water decaffeination .
Švicarski postopek dekofeinizacije vode deluje na osnovi raztapljanja in osmoze za odstranitev kofeina iz kavnih zrn, čajnih listov in kakavovih zrn.
Vključevanje ultrazvočnih sond v postopek dekofeinizacije Swiss Water vključuje vključitev ultrazvočne razbijanje v določenih fazah procesa, da se poveča ekstrakcija kofeina. Švicarski postopek dekofeinizacije vode vključuje štiri glavne procesne korake. Medtem ko se izvajanje ultrazvoka za učinkovitejše odstranjevanje kofeina lahko razlikuje glede na specifično nastavitev in opremo, je tukaj splošen opis, kako so ultrazvočni aparati tipa sonde v glavnem integrirani za izboljšanje procesa:

1. Oder namakanja: Začetni korak v procesu dekofeinizacije Swiss Water vključuje namakanje zelenih kavnih zrn v vroči vodi, da se ustvari vodna raztopina z okusom. V tej fazi namakanja se lahko ultrazvočni zvočnik tipa sonde uporabi za uporabo ultrazvočnega razbijanja, da se olajša ekstrakcija kofeina iz fižola. Ultrasonication je dobro znan po svoji sposobnosti intenziviranja procesov ekstrakcije iz bioaktivnih spojin, kot je kofein iz rastlinskih materialov. Mehanske sile ultrazvočne? akustične kavitacije perforirajo in motijo celice ter spodbujajo prenos mase. S tem se kofein odstrani iz fižola in učinkovito sprosti v vodo. Zaradi teh učinkov ultrazvočna obdelava znatno pospeši proces dekofeinizacije. Ultrazvočno ekstrahiran kofein je dragocen dodatek za hrano in pijačo, npr. energijske pijače.
2. Faza odstranjevanja kofeina: Po začetnem namakanju se voda z okusom, ki vsebuje kofein, loči od kavnih zrn. Ta voda se običajno prehaja skozi filtre z aktivnim ogljem, da se odstrani kofein. Poroznost tega filtra je dimenzionirana tako, da zajame le večje molekule kofeina, hkrati pa omogoča prehod manjših molekul olja in okusa. To pomeni, da filter z ogljem vsebuje kofein, medtem ko filtrirana voda vsebuje vse manjše bioaktivne snovi, za katere je znano, da dajejo kavi, čaju in kakavu značilno aromo in hranilno vrednost.
3. Faza reabsorpcije: The decaffeinated beans, which have been stripped of caffeine and flavour molecules, are discarded. The caffeine-free flavor- and polyphenol-enriched water (also known as “Izvleček zelene kave”) is highly valuable and is used to remove the caffeine from a fresh batch of still caffeine-containing coffee beans.
   Ker je ta voda nasičena z molekulami okusa in drugimi bioaktivnimi snovmi, se te spojine ne morejo raztopiti v sveži seriji kavnih zrn. S tem se iz kavnih zrn v vodo sprostijo samo molekule kofeina in brez kofeina, ne da bi odstranili aromo in druge dragocene fitokemikalije. Ko je voda z okusom brez kofeina, se ponovno uporabi za ekstrakcijo kofeina iz nove serije zelenih kavnih zrn. Ta stopnja reabsorpcije lahko koristi od uporabe ultrazvočne sonde. Zeleni fižol je namočen v vodo z okusom, za lažjo ekstrakcijo kofeina pa se uporablja ultrazvok. Ultrazvočna razbijanje pomaga povečati prodiranje vode v fižol, izboljša učinkovitost ekstrakcije in skrajša čas ekstrakcije.
4. Ponavljajoča se reabsorpcija in sušenje: Korake reabsorpcije in ultrazvočnega razbijanja lahko ponovite večkrat, dokler se ne doseže želena raven dekofeinizacije. Po končni reabsorpciji se kavna zrna brez kofeina običajno posušijo, voda z okusom pa je pripravljena za ponovno uporabo v naslednji seriji.

Študija primera ultrazvočne dekofeinizacije kavnih zrn

Študija Huamaní-Meléndez in Darros-Barbosa (2018) je bila namenjena raziskanju učinka intenzivnosti ultrazvoka, pulza in temperature na ekstrakcijo kofeina iz kavnih zrn Arabica z uporabo vodnega medija. Raziskovalci so uporabili Hielscher visoko intenzivno ultrazvočno sondo UP400S (400 vatov; glej sliko levo) in izvedli poskuse pri različnih intenzivnostih, trajanju impulzov in temperaturah. Ugotovili so, da je povečanje intenzivnosti ultrazvoka in trajanja pulza privedlo do višje hitrosti ekstrakcije kofeina, vendar le do določene točke, po kateri nadaljnje povečanje ni bistveno izboljšalo ekstrakcije. Ugotovljeno je bilo, da so optimalni pogoji za ekstrakcijo kofeina ultrazvočna intenzivnost 75 W/cm2, trajanje impulza 5 sekund in temperatura 25 °C. Študija zagotavlja poseben protokol za uporabo ultrazvoka za ekstrakcijo kofeina iz kavnih zrn in kaže, da bi ta metoda lahko bila učinkovita in okolju prijazna alternativa tradicionalnim procesom dekofeinizacije.

Visoko zmogljivi ultrazvočni aparati za dekofeinizacijo brez topil

Hielscher Ultrasonics vam ponuja visoko zmogljive ultrazvočne aparate za blage, a zelo učinkovite postopke ekstrakcije in dekofeinizacije. Z ultrazvočno močjo od 50 do 16.000 vatov na ultrazvočni aparat ima Hielscher portfelj ultrazvočnih aparatov idealen ultrazvočni aparat za vaš postopek kuhanja kave in dekofeinizacije!
Kot dolgoletni izkušen proizvajalec in svetovalec za ultrazvočne aparate z visoko močjo in njihovo uporabo je Hielscher vaš partner za ultrazvočno podprte procese ekstrakcije. Hielscher ultrazvočni procesorji so nameščeni po vsem svetu za uporabo v hrani & industrija pijač, farmacevtska in kemična industrija.
Ne dobavljamo samo ultrazvočnih ekstraktorjev z visoko močjo, temveč našim strankam pomagamo tudi z našim poglobljenim znanjem. Naša storitev za stranke sega od svetovanja in študij izvedljivosti do optimizacije procesov in pilotne opreme do namestitve ultrazvočnih sistemov v industrijskem merilu.
Ponujamo široko paleto ultrazvočnih procesorjev in dodatkov (kot so sonotrode, pretočne celice in reaktorji), vam lahko priporočimo najprimernejši sistem, ki izpolnjuje zahteve, če je vaša procesna zmogljivost in pogoji. Namestitev in naknadno vgradnjo v obstoječe procesne linije je mogoče enostavno opraviti, saj je naše ultrazvočne ekstraktorje mogoče integrirati brez velikih sprememb.
Our well-trained staff of process consultants, chemists, and engineers guide our customers towards a successful installation and operation. Hielscher’s equipment has an outstanding robustness and requires only very low maintenance. For operational training, first commissioning, and maintenance service, we have a well-trained team which assist our customers.