Ултразвучна екстракција кофеина
Коришћење ултразвука је ефикасан метод за екстракцију кофеина и других активних једињења из кафе. Снажни ултразвучни уређаји помажу у процесу екстракције док максимизирају принос и скраћују време обраде.
Побољшајте екстракцију кофеина уз помоћ ултразвука
Укус кафе и ефекти кофеина су страст коју деле милиони широм света вековима. Како љубитељи кафе и научници подједнако траже начине да побољшају екстракцију кофеина, биоактивних једињења и укуса из зрна кафе, појавиле су се иновативне технике које револуционишу процес. Једна таква метода, која користи моћ ултразвука, појавила се као обећавајуће средство за побољшање ефикасности екстракције кофеина. Хиелсцхер соникатори омогућавају екстракцију већих приноса кофеина и откључавање нових димензија укуса и ароме у напицима од кафе, адитивима за храну и екстрактима.
Индустријски ултрасоникатор УИП6000хдТ за континуирану екстракцију кофеина из зрна кафе
Предности екстракције кафе у зрну помоћу соникације
Висока ефикасност и врхунски квалитет екстракта кафе су само два критеријума, који чине употребу соникатора типа Хиелсцхер сонде најбољим методом за екстракцију кофеина и једињења кафе из зрна кафе. Испод су наведене најважније предности ултразвучне екстракције кафе:
- Ефикасност: Соникатори типа сонде генеришу интензивне ултразвучне таласе који могу ефикасно да продру у чврсте материјале. Ово помаже у разбијању структуре зрна кафе и олакшава екстракцију кофеина.
- Прецизна контрола: Соникатори типа сонде омогућавају прецизну контролу ултразвучне енергије и времена експозиције. Ова контрола је неопходна да би се избегла прекомерна екстракција, што може довести до нежељених укуса и горчине у екстракту кафе.
- Брзина: Соникација је брз процес, а соникатори типа сонде могу значајно смањити време екстракције у поређењу са традиционалним методама, чинећи процес ефикаснијим.
- униформност: Ултразвучни таласи могу да обезбеде равномернију екстракцију кроз материјал у зрну кафе, обезбеђујући да се кофеин извлачи равномерно.
- Смањена употреба растварача: Ултразвучна екстракција често захтева мање растварача у поређењу са традиционалним методама. Ово може бити еколошки прихватљиво и исплативо.
- Очување једињења укуса: Соникација типа сонде може се оптимизовати да селективно екстрахује кофеин док остала једињења укуса остају углавном нетакнута. Ово је важно за одржавање квалитета и укуса екстракта кафе.
- Прилагодљивост: Са Хиелсцхер Ултрасоницс, процеси ултразвучне екстракције могу се линеарно повећати за индустријске примене. То значи да изводљивост и оптимизација процеса могу бити на лабораторијском нивоу, а затим без ризика и лако се скалирати на производну пропусност.
Ултразвучна сонда УП400Ст за ефикасну екстракцију кофеина из зрна кафе, чаја и какаоа.
Ултразвучна екстракција једињења кафе
Екстракција уз помоћ ултразвука је уобичајена метода која се користи за изоловање биоактивних супстанци из биљног материјала [Донг ет ал. 2010]. Што се тиче зрна кафе, кофеин и антиоксидантна фенолна једињења могу бити највреднија једињења за екстракцију због њихове широке примене у фармацији и прехрамбеној индустрији. Али и флавоноиди, хлорогенска киселина и протокатехуинска киселина су екстракти који се користе као адитиви.
Користећи традиционалне методе екстракције као што је екстракција течност-течност у растварачима, генерално, ефикасност екстракције расте са повећањем температуре екстракције. Ово често узрокује оштећења и губитак квалитета екстракта јер температура утиче на стабилност фенолних једињења.
Ултразвучна екстракција чврста-течност се показала као ефикасан метод екстракције који штеди време. Високо снажне ултразвучне силе обезбеђују неопходну енергију за екстракцију, тако да је потребно мање или чак никакав растварач. Температура се може добро контролисати јер се соникирани реактор серије или проточне ћелије може ефикасно охладити (или загрејати ако је потребно).
Због интензивних екстракцијских сила ултразвука, и већ потрошена млевена кафа (отпад од кафе) је још увек сировина богата једињењима која се могу екстраховати. Пошто је отпад од кафе јефтин и доступан у великим количинама, идеалан је сировина за екстракцију преосталих активних једињења. Иако је садржај кофеина и других компоненти у отпаду кафе мањи него у неискоришћеној кафи у праху, још увек велика количина остаје и може се издвојити. За ослобађање ових једињења из млевене кафе, пун утицај на параметре обраде постаје посебно значајан. Ултразвук велике снаге је у стању да извуче велике количине активног једињења за кратко време обраде.
Зелена кафа су непржена зрна кафе, која су веома богата кофеином. Ултразвучна екстракција и хладно пиво је одлична техника за производњу екстракта зелене кафе и хладних напитака!
Ултразвучни екстрактор УИП2000хдТ за екстракцију биоактивних једињења из зрна кафе
Соникатори велике снаге за екстракцију кафе
Да би се обезбедило лакше разумевање поступка екстракције уз помоћ ултразвука, ефекат ултразвука у течностима мора бити објашњен.
Ултразвук – уведен у течности – изазива локално веома екстремне ефекте. Када ултразвучно обрађујете течности високог интензитета, звучни таласи који се шире у течне медије резултирају наизменичним циклусима високог притиска (компресија) и ниског притиска (разређивање), са брзинама које зависе од фреквенције. Током циклуса ниског притиска, ултразвучни таласи високог интензитета стварају мале вакуумске мехуриће или празнине у течности. Када мехурићи достигну запремину при којој више не могу да апсорбују енергију, они се насилно срушавају током циклуса високог притиска. Овај феномен се назива акустична кавитација. Током имплозије локално се постижу веома високе температуре (око 5.000 К) и притисци (приближно 2.000 атм). Имплозија кавитационог мехурића такође резултира млазовима течности брзине до 280м/с. [Суслицк 1998] Овим екстремним силама долази до сонолизе, ћелијски зидови су поремећени, а унутарћелијски материјал се екстрахује.
Екстракција уз помоћ ултразвука је јефтина, једноставна и ефикасна алтернатива у поређењу са конвенционалним техникама екстракције. Главне предности ултразвука у екстракцији чврсто-течност укључују повећање приноса екстракције и бржу кинетику. Ултразвучна екстракција је често коришћена техника за екстракцију биљног материјала коришћењем течних растварача и доказана је за бржи и потпунији процес екстракције у поређењу са традиционалним методама, јер је површина између чврсте и течне фазе знатно већа услед оштећења ћелија. и дисперзија честица.
Коришћењем ултразвука такође се може смањити радна температура, омогућавајући екстракцију компоненти осетљивих на температуру. У поређењу са другим новим техникама екстракције, као што је екстракција уз помоћ микроталасне пећнице, ултразвучни апарат је јефтинији и његов рад је лакши. Штавише, ултразвучно потпомогнута екстракција се може користити са било којим растварачем, као што је Сокхлет екстракција, за екстракцију широког спектра природних једињења. [Ванг ет ал. 2006]
Значајна предност ултразвука је утицај на најважније параметре обраде: амплитуду, време, температуру, притисак и вискозитет. Тиме се процес екстракције може оптимизовати како би се осигурало да се структура екстраката не оштети.
Екстракција кофеина побољшана ултразвуком
Кофеин се може сматрати најчешће конзумираним стимулансом. Како се кофеин не конзумира само испијањем куване кафе, екстракт кофеина се користи у индустрији за третирање других производа са кофеином као адитивом. На тај начин постаје могуће направити јачу кафу или формулисати безалкохолна пића (нпр. кола), енергетска пића или другу храну (нпр. чоколада).
Али кофеин се не користи само као адитив у производњи хране, већ је и важно активно једињење у фармацеутским производима. Уобичајена примена екстракта кофеина је, на пример, мешавина у лековима за главобољу и мигрену или у средствима за ублажавање болова.
За екстракцију кофеина, главног алкалоида у кафи, ултразвучна метода је погодна метода. Ванг и његове колеге су открили да је потребно само кратко време екстракције да би се дошло до засићеног стања, ако се користи ултразвук. То значи да је ултразвук веома ефикасна техника која штеди време за добијање кофеина. [Ванг ет ал. 2011]
Интензивирана екстракција ароматичних молекула и једињења укуса коришћењем соникације
Испарљива једињења кафе су највреднија фракција прженог зрна кафе и дају кафи њен јединствени укус и мирис. Квалитет растворљиве кафе може се значајно побољшати додавањем кафе у праху која апсорбује арому.
Упоредна студија, која је испитивала екстракцију фенолних једињења из јагода, показала је да ултразвучна екстракција изазива мању деградацију фенола и да је много бржи процес екстракције у поређењу са другим методама екстракције, укључујући чврсту течност, подкритичну воду и методу уз помоћ микроталасне пећнице. [Херрера ет ал. 2005]
Студија Ванга и његових колега показује да је ултразвук ниске фреквенције и велике снаге ефикаснији за екстракцију укуса кафе. Посебно за 4-тридеканон и 2-метокси-3-метилпиразин, открили су да је ултразвучна екстракција лакша и ефикаснија техника која даје веома високе приносе екстракције. Даље, показано је да се температура мора контролисати јер су компоненте укуса кафе веома испарљиве на високим температурама. Они су постигли добре резултате екстракције у температурном опсегу између 35~65 °Ц под релативно краткотрајним ултразвучним зрачењем. [Ванг ет ал. 2011]
Екстракција чаја побољшана ултразвуком
Резултати постигнути ултразвучном екстракцијом су такође погодни за екстракцију једињења чаја (нпр. листова зеленог чаја). Студија Ксиа ет ал. показао значајно већи садржај чајних полифенола, аминокиселина и кофеина у ултразвучно третираним чајним инфузијама него у онима добијеним конвенционалном екстракцијом. Ово резултира побољшаним резултатима током органолептичке процене која се показала: сензорни квалитет чајне инфузије са екстракцијом уз помоћ ултразвука био је бољи од оног код инфузије чаја са конвенционалном екстракцијом. [Ксиа ет ал. 2005]
Прочитајте више о ултразвучним хладним чајевима и хладним чајним инфузијама!
Ултразвучна екстракција из биљака
Закључак: Високоефикасна екстракција кофеина ултразвуком
Екстракција уз помоћ ултразвука је ефикасан метод који штеди време и који се може контролисати за екстракцију активних једињења из кафе. Најзанимљивија и највреднија једињења су кофеин и антиоксиданси као што су фенолни дитерпени (кафестол, кахвел) и аскорбинске киселине. Главне предности екстракције уз помоћ ултразвука су екстракт одличног квалитета са високим приносима. Ове предности ултразвучне екстракције постижу се оптимизацијом и прецизном контролом параметара ултразвучне екстракције.
Соникатори високих перформанси за екстракцију кофеина
Када је у питању екстракција кофеина у било којој скали обраде, Хиелсцхер Соницаторс стоји као врхунац иновације и ефикасности. Било да сте мали занатски произвођач или велики индустријски производни објекат, Хиелсцхер соникатори нуде прецизно и моћно решење за издвајање чисте есенције кофеина из вашег изворног материјала.
- Прецизност и доследност: Соникатори типа Хиелсцхер сонде су дизајнирани да пруже прецизну контролу над процесом екстракције. Њихова најсавременија технологија обезбеђује доследне резултате серија за серијом, омогућавајући вам да одржите квалитет и моћ вашег екстракта кофеина.
- Прилагодљивост: Хиелсцхер нуди низ соникатора погодних за различите скале обраде. Од компактних стоних модела за истраживање и развој до робусних индустријских система способних за руковање великим количинама, Хиелсцхер пружа флексибилност потребну да испуни ваше производне захтеве.
- Ефикасност: Са Хиелсцхер соникаторима, можете значајно смањити време екстракције у поређењу са традиционалним методама. Ултразвучни таласи које генеришу ове машине стварају интензивне силе кавитације, брзо разбијајући ћелијске зидове и ослобађајући молекуле кофеина, што резултира краћим циклусима обраде.
- Свестраност: Хиелсцхер соникатори нису ограничени само на екстракцију кофеина. Наши соникатори су прилагодљиви за широк спектар примена у прехрамбеној, фармацеутској и козметичкој индустрији. Без обзира да ли вадите кофеин из зрна кафе, листова чаја или других ботаничких извора, Хиелсцхер соникатори нуде свестраност која одговара вашим потребама.
Хиелсцхер Ултрасоницс је ИСО сертификована компанија и ставља посебан нагласак на ултрасоникаторе високих перформанси са најсавременијом технологијом и једноставношћу за коришћење. Наравно, Хиелсцхер ултрасоникатори су усаглашени са ЦЕ и испуњавају захтеве УЛ, ЦСА и РоХ.
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:
| Батцх Волуме | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 0.5 до 1.5 мЛ | на | ВиалТвеетер | 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | УП100Х |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л/мин | УИП2000хдТ |
| 10 до 100 л | 2 до 10 л/мин | УИП4000хдТ |
| 15 до 150Л | 3 до 15 л/мин | УИП6000хдТ |
| на | 10 до 100 л/мин | УИП16000 |
| на | већи | кластер оф УИП16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за апликације за мешање, дисперзију, емулзификацију и екстракцију у лабораторијским, пилотским и индустријским размерама.
Често постављана питања о екстракцији кафе
Шта је кафа и екстракт кафе?
Кафа – направљена од пржених зрна кафе – је веома популарно пиће које се конзумира широм света. Осим витализирајућег утицаја ако се конзумира као стимулативно пиће, једињења кафе су од интереса за прехрамбену, фармацеутску (нпр. у средствима за ублажавање болова) и козметичку индустрију јер се користе као вредни адитиви у разним производима. Ово се посебно односи на кофеин (1,3,7-триметилксантин) и антиоксиданте који су познати по свом позитивном утицају на здравље људи. Кафа садржи, између осталог, фенолне дитерпене као што су кафестол и кахвел, и аскорбинске киселине, које су познате по свом антиоксидативном деловању. Епидемиолошке студије сугеришу да састојци кафе могу имати превентивни ефекат на неколико хроничних болести, укључујући дијабетес мелитус типа 2, Алцхајмерову болест, Паркинсонову болест и болести јетре као што су цироза и хепатоцелуларни карцином.
Ултразвук је добро познат и доказан алат за многе различите примене у различитим индустријама. Једна од најистакнутијих и најуспешнијих примена снажног ултразвука је екстракција биоактивних једињења из биљака. Ултразвучна кавитација омета ћелије и изазива ослобађање интрацелуларне материје. Због ових ефеката, соникација даје веће и потпуније приносе екстракције у врло кратком времену обраде. Као техника нетермалне обраде, биоактивни молекули су спречени од разградње високим температурама што резултира висококвалитетним екстрактима.
Да ли је екстракт кафе богат кофеином?
Да, екстракт кафе је генерално богат кофеином, мада тачна количина зависи од врсте зрна и методе екстракције која се користи. Екстракт кафе екстрахован ултразвуком обично има висок садржај кофеина, јер овај метод побољшава ефикасност екстракције једињења, укључујући кофеин, из зрна кафе.
Која су биоактивна једињења у екстракту кафе?
Биоактивна једињења у екстракту кафе укључују кофеин, хлорогенске киселине, дитерпене (као што су кафестол и кахвел), тригонелин и разне антиоксиданте.
Које су предности црне кафе и екстракта зелене кафе?
Кафа и екстракт зелене кафе имају неколико потенцијалних предности, укључујући побољшану менталну будност због кофеина, антиоксидативне ефекте хлорогених киселина, потенцијалну подршку за губитак тежине, смањен ризик од одређених болести попут дијабетеса типа 2 и заштиту од неуродегенеративних болести. Екстракт зелене кафе, посебно, може имати израженији ефекат на губитак тежине и антиоксидативну активност због већег садржаја хлорогенске киселине.
Која је разлика између црне кафе и екстракта зелене кафе?
Црна кафа се прави од пржених зрна кафе, која се мељу и кувају да би се произвео напитак. Процес печења мења хемијски састав зрна, смањујући садржај хлорогене киселине у њима, а истовремено побољшава укус и арому. Екстракт зелене кафе се, с друге стране, добија од непржених зрна зелене кафе, која су богата хлорогеним киселинама и другим антиоксидансима. Верује се да ова једињења нуде различите здравствене предности, укључујући губитак тежине и смањени ризик од одређених хроничних болести. За разлику од црне кафе, екстракт зелене кафе се обично не конзумира као напитак, већ као додатак исхрани.
Литература/Референце
- Caballero Galván, Ashley; Restrepo, Daissy;Ortiz-Sánchez, Mariana; Cardona, Carlos Ariel (2018): Analysis of Extraction Kinetics of Bioactive Compounds from Spent Coffee Grounds (Coffea arábica). Waste and Biomass Valorization 9, 2018.
- Mohammad H. Zamanipoor, Bailina Yakufu, Ernest Tse, Adel Rezaeimotlagh, James M. Hook, Martin P. Bucknall, Donald S. Thomas, Francisco J. Trujillo (2020): Brewing coffee? – Ultra-sonication has clear beneficial effects on the extraction of key volatile aroma components and triglycerides. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 60, 2020.
- Huamaní-Meléndez V.J., Darros-Barbosa R. (2018): High intensity ultrasound assisted decaffeination process of coffee beans in aqueous medium. Journal of Food Science and Technology, 55(12), 2018. 4901-4908.
- Suslick, K.S.: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 4th ed. J. Wiley & Sons: New York; 26, 1998. 517-541.
- Wang, Cheng-Chi; Sheu, Shane-Rong; Chou, Ya-Yen; Jang, Ming-Jyi; Yang, Li-Chen (2011): A novel optimized energy-saving extraction process on coffee. Thermal Science 15/1, 2011. 53-59.
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.