การกำจัดคาเฟอีนโดยไม่ใช้ตัวทำละลายด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูง

• กระบวนการกำจัดคาเฟอีนจากกาแฟและชาแบบดั้งเดิมจำเป็นต้องใช้ตัวทำละลายที่เป็นพิษ
• การกำจัดคาเฟอีนด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการที่มีประสิทธิผล ซึ่งช่วยให้กำจัดคาเฟอีนด้วยกระบวนการสกัดที่ใช้น้ำเป็นตัวกลางได้โดยไม่ต้องใช้ตัวทำละลายที่มีฤทธิ์รุนแรง
• การกำจัดคาเฟอีนด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่ประหยัด มีประสิทธิผล และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์กาแฟ ชา และโกโก้คุณภาพสูงที่ผ่านการกำจัดคาเฟอีน

การกำจัดคาเฟอีนด้วยการใช้อัลตราซาวนด์

คาเฟอีนเป็นสารที่ละลายในน้ำได้ จึงสามารถใช้น้ำเพื่อกำจัดคาเฟอีนออกจากกาแฟ ชา และโกโก้ได้ กระบวนการกำจัดคาเฟอีนแบบดั้งเดิมใช้สารเคมีเป็นสารกำจัดคาเฟอีน (เช่น methylene chloride, CO2 หรือ ethyl acetate) เพื่อเร่งกระบวนการ การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้น้ำเป็นตัวกลางร่วมกับถ่านกัมมันต์เป็นสารกำจัดคาเฟอีนช่วยให้ผลิตผลิตภัณฑ์กาแฟ ชา หรือโกโก้ที่ผ่านการกำจัดคาเฟอีนด้วยกระบวนการแบบอินทรีย์ที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

การเพิ่มประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์สำหรับ Swiss Water Decaffeination

การกำจัดคาเฟอีนโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการที่เรียกว่า Swiss water decaffeination .
กระบวนการกำจัดคาเฟอีนแบบ Swiss water อาศัยหลักการละลายและออสโมซิสเพื่อกำจัดคาเฟอีนออกจากเมล็ดกาแฟ ใบชา และเมล็ดโกโก้
การผนวกเครื่องอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบเข้ากับกระบวนการกำจัดคาเฟอีนแบบ Swiss Water เป็นการนำการใช้อัลตราซาวนด์มาใช้ในขั้นตอนเฉพาะของกระบวนการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดคาเฟอีน กระบวนการกำจัดคาเฟอีนแบบ Swiss water ประกอบด้วยขั้นตอนหลักสี่ขั้นตอน แม้ว่าวิธีนำอัลตราซาวนด์มาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกำจัดคาเฟอีนอาจแตกต่างกันไปตามการจัดระบบและอุปกรณ์ที่ใช้ แต่ต่อไปนี้เป็นภาพรวมทั่วไปของวิธีหลักในการผนวกเครื่องอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบเข้ากับกระบวนการเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ:

1. ขั้นตอนการแช่: ขั้นตอนแรกของกระบวนการกำจัดคาเฟอีนแบบ Swiss Water คือการแช่เมล็ดกาแฟดิบในน้ำร้อนเพื่อให้ได้สารละลายน้ำที่มีสารให้กลิ่นรส ในระหว่างขั้นตอนการแช่นี้ สามารถใช้เครื่องอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบเพื่อช่วยให้สกัดคาเฟอีนออกจากเมล็ดได้ง่ายขึ้น การใช้อัลตราซาวนด์เป็นที่รู้จักอย่างแพร่หลายในด้านความสามารถในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น คาเฟอีน จากวัสดุพืช แรงเชิงกลจากคาวิเทชันที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ / คลื่นเสียงทำให้เซลล์เกิดรูและแตก พร้อมทั้งส่งเสริมการถ่ายโอนมวล คาเฟอีนจึงถูกกำจัดออกจากเมล็ดและปล่อยลงสู่น้ำอย่างมีประสิทธิภาพ ผลเหล่านี้ทำให้การใช้อัลตราซาวนด์เร่งกระบวนการกำจัดคาเฟอีนได้อย่างมาก คาเฟอีนที่สกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นสารเติมแต่งที่มีคุณค่าสำหรับอาหารและเครื่องดื่ม เช่น เครื่องดื่มชูกำลัง
2. ขั้นตอนการกำจัดคาเฟอีน: หลังจากการแช่ครั้งแรก น้ำที่มีสารให้กลิ่นรสและคาเฟอีนจะถูกแยกออกจากเมล็ดกาแฟ โดยทั่วไปน้ำนี้จะถูกส่งผ่านตัวกรองถ่านกัมมันต์เพื่อกำจัดคาเฟอีน ขนาดรูพรุนของตัวกรองนี้ถูกกำหนดให้ดักจับเฉพาะโมเลกุลคาเฟอีนที่มีขนาดใหญ่กว่า ขณะเดียวกันก็ยอมให้โมเลกุลน้ำมันและสารให้กลิ่นรสที่มีขนาดเล็กกว่าผ่านไปได้ ซึ่งหมายความว่าตัวกรองถ่านจะกักคาเฟอีนไว้ ส่วนน้ำที่ผ่านการกรองจะมีสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพขนาดเล็กกว่าทั้งหมด ซึ่งเป็นที่ทราบกันว่าให้กลิ่นหอมเฉพาะตัวและคุณค่าทางโภชนาการแก่กาแฟ ชา และโกโก้
3. ขั้นตอนการดูดซึมกลับ: เมล็ดที่ผ่านการกำจัดคาเฟอีน ซึ่งถูกนำคาเฟอีนและโมเลกุลสารให้กลิ่นรสออกแล้ว จะถูกทิ้ง น้ำที่ปราศจากคาเฟอีนและอุดมด้วยสารให้กลิ่นรสและโพลีฟีนอล (หรือที่เรียกว่า “สารสกัดกาแฟดิบ”) มีคุณค่าสูงและนำมาใช้กำจัดคาเฟอีนจากเมล็ดกาแฟชุดใหม่ที่ยังมีคาเฟอีนอยู่
   เนื่องจากน้ำนี้อิ่มตัวด้วยโมเลกุลสารให้กลิ่นรสและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ สารประกอบเหล่านี้จึงไม่สามารถละลายเข้าไปในเมล็ดกาแฟชุดใหม่ได้ ดังนั้น จึงมีเพียงโมเลกุลคาเฟอีนที่ถูกปล่อยจากเมล็ดกาแฟลงสู่น้ำ และเกิดการกำจัดคาเฟอีนโดยไม่กำจัดกลิ่นหอมและสารพฤกษเคมีที่มีคุณค่าอื่น ๆ เมื่อน้ำที่มีสารให้กลิ่นรสปราศจากคาเฟอีนแล้ว ก็จะนำกลับมาใช้สกัดคาเฟอีนจากเมล็ดกาแฟดิบชุดใหม่ ขั้นตอนการดูดซึมกลับนี้สามารถได้รับประโยชน์จากการใช้อัลตราซาวนด์ชนิดโพรบอีกครั้ง เมล็ดกาแฟดิบจะถูกแช่ในน้ำที่มีสารให้กลิ่นรส และใช้อัลตราซาวนด์เพื่อช่วยในการสกัดคาเฟอีน การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยให้น้ำแทรกซึมเข้าไปในเมล็ดได้ดีขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพการสกัดและลดเวลาในการสกัด
4. การดูดซึมกลับซ้ำและการทำแห้ง: สามารถทำขั้นตอนการดูดซึมกลับและการใช้อัลตราซาวนด์ซ้ำได้หลายครั้งจนกว่าจะได้ระดับการกำจัดคาเฟอีนที่ต้องการ หลังจากการดูดซึมกลับครั้งสุดท้าย โดยทั่วไปจะนำเมล็ดกาแฟที่ผ่านการกำจัดคาเฟอีนไปทำแห้ง และน้ำที่มีสารให้กลิ่นรสจะพร้อมสำหรับการนำกลับมาใช้ในชุดถัดไป

กรณีศึกษาการกำจัดคาเฟอีนจากเมล็ดกาแฟด้วยอัลตราซาวนด์

การศึกษาของ Huamaní-Meléndez และ Darros-Barbosa (2018) มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของความเข้มอัลตราซาวนด์ พัลส์ และอุณหภูมิต่อการสกัดคาเฟอีนจากเมล็ดกาแฟอาราบิกาโดยใช้น้ำเป็นตัวกลาง นักวิจัยใช้โพรบอัลตราซาวนด์ความเข้มสูง UP400S ของ Hielscher (400 วัตต์; ดูภาพด้านซ้าย) และดำเนินการทดลองที่ความเข้ม ระยะเวลาพัลส์ และอุณหภูมิต่าง ๆ พบว่าการเพิ่มความเข้มอัลตราซาวนด์และระยะเวลาพัลส์ทำให้อัตราการสกัดคาเฟอีนสูงขึ้น แต่เพิ่มขึ้นได้เพียงถึงจุดหนึ่งเท่านั้น หลังจากนั้นการเพิ่มค่าต่อไปไม่ได้ช่วยให้การสกัดดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ พบว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสกัดคาเฟอีนคือความเข้มอัลตราซาวนด์ 75 W/cm2 ระยะเวลาพัลส์ 5 sec และอุณหภูมิ 25°C การศึกษานี้ให้วิธีดำเนินการเฉพาะสำหรับการใช้อัลตราซาวนด์สกัดคาเฟอีนจากเมล็ดกาแฟ และชี้ให้เห็นว่าวิธีนี้อาจเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิผลและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแทนกระบวนการกำจัดคาเฟอีนแบบดั้งเดิม

เครื่องอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับการกำจัดคาเฟอีนโดยไม่ใช้ตัวทำละลาย

Hielscher Ultrasonics จัดหาเครื่องอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงให้คุณสำหรับกระบวนการสกัดและกำจัดคาเฟอีนที่อ่อนโยนแต่มีประสิทธิผลสูง ด้วยกำลังอัลตราซาวนด์ตั้งแต่ 50 ถึง 16,000 วัตต์ต่อเครื่อง กลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องอัลตราซาวนด์ของ Hielscher จึงมีเครื่องอัลตราซาวนด์ที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการชงกาแฟและกำจัดคาเฟอีนของคุณ!
ในฐานะผู้ผลิตและที่ปรึกษาที่มีประสบการณ์ยาวนานด้านเครื่องอัลตราซาวนด์กำลังสูงและการประยุกต์ใช้งาน Hielscher เป็นพันธมิตรของคุณสำหรับกระบวนการสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ของ Hielscher ได้รับการติดตั้งทั่วโลกสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม เภสัชกรรม และเคมี
เราไม่เพียงจัดหาเครื่องสกัดอัลตราซาวนด์กำลังสูงเท่านั้น แต่ยังช่วยเหลือลูกค้าด้วยความรู้อันลึกซึ้งของเรา บริการลูกค้าของเราครอบคลุมตั้งแต่การให้คำปรึกษาและการศึกษาความเป็นไปได้ การปรับกระบวนการให้เหมาะสมและการจัดหาอุปกรณ์ระดับนำร่อง ไปจนถึงการติดตั้งระบบอัลตราซาวนด์ในระดับอุตสาหกรรม
ด้วยเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์และอุปกรณ์เสริมที่หลากหลาย (เช่น โซโนโทรด เซลล์ไหล และเครื่องปฏิกรณ์) เราจึงสามารถแนะนำระบบที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งตอบสนองข้อกำหนดด้านกำลังการผลิตและสภาวะของกระบวนการของคุณได้ การติดตั้งและการติดตั้งเพิ่มเติมเข้ากับสายการผลิตเดิมสามารถทำได้ง่าย เนื่องจากเครื่องสกัดอัลตราซาวนด์ของเราสามารถผนวกเข้ากับระบบได้โดยไม่ต้องดัดแปลงครั้งใหญ่
บุคลากรของเราซึ่งประกอบด้วยที่ปรึกษาด้านกระบวนการ นักเคมี และวิศวกรที่ได้รับการฝึกอบรมอย่างดี จะให้คำแนะนำแก่ลูกค้าเพื่อให้ติดตั้งและใช้งานได้สำเร็จ อุปกรณ์ของ Hielscher มีความแข็งแกร่งทนทานอย่างโดดเด่นและต้องการการบำรุงรักษาน้อยมากเท่านั้น สำหรับการฝึกอบรมการใช้งาน การเริ่มเดินเครื่องครั้งแรก และบริการบำรุงรักษา เรามีทีมงานที่ได้รับการฝึกอบรมอย่างดีพร้อมช่วยเหลือลูกค้า