ใช้ ultrasonics เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการสกัดคาเฟอีนและสารอื่น ๆ จากกาแฟ อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพช่วยให้กระบวนการสกัดในขณะที่การเพิ่มผลผลิตและการตัดทอนเวลาในการประมวลผล

คอฟฟี่ - ทำจากเมล็ดกาแฟคั่ว – เป็นเครื่องดื่มที่นิยมมากที่มีการบริโภคทั่วโลก นอกจากนี้ผลกระทบ vitalizing ถ้าบริโภคเป็นเครื่องดื่มกระตุ้นสารประกอบของกาแฟเป็นที่น่าสนใจสำหรับอาหาร, ยา (เช่นในการบรรเทาอาการปวด) และ อุตสาหกรรมเครื่องสำอาง ที่ใช้เป็นสารเติมแต่งที่มีคุณค่าในผลิตภัณฑ์ต่างๆ นี้ใช้เฉพาะสำหรับคาเฟอีน (1,3,7-trimethylxanthine) และสารต้านอนุมูลอิสระซึ่งเป็นที่รู้จักสำหรับผลในเชิงบวกของพวกเขาในสุขภาพของมนุษย์ กาแฟที่มีหมู่คน diterpenes ฟีนอลเช่น cafestol kahweol และและกรดแอสคอบิซึ่งเป็นที่รู้จักสำหรับกิจกรรมต้านอนุมูลอิสระของพวกเขา การศึกษาระบาดวิทยาชี้ให้เห็นว่าส่วนผสมของกาแฟอาจจะมีผลป้องกันเกี่ยวกับโรคเรื้อรังหลายแห่งรวมถึงเบาหวานชนิดที่ 2 โรคอัลไซเมโรคพาร์กินสันและโรคตับเช่นตับแข็งและมะเร็งตับ
Ultrasonics เป็นเครื่องมือที่รู้จักกันดีและพิสูจน์แล้วสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันในอุตสาหกรรมต่างๆ โปรแกรมที่ประสบความสำเร็จมากเป็นอัลตราโซนิก การสกัด. ดังนั้นผลกระทบ cavitation ล้ำเสียงบนวัสดุเซลล์ที่ก่อให้เกิดการหยุดชะงักของเซลล์และการเปิดตัวของเรื่องภายในเซลล์

ลตร้าซาวด์พลังงานสูง

เพื่อให้แน่ใจว่ามีความเข้าใจที่ง่ายมากขึ้นของการอัลตราซาวนด์ช่วยขั้นตอนการสกัดผลของการอัลตราซาวนด์ในของเหลวจะต้องอธิบาย
เสียงพ้น – นำมาใช้ในของเหลว – ทำให้เกิดผลกระทบในท้องถิ่นที่รุนแรงมาก เมื่อของเหลวที่มีความเข้มสูง, คลื่นเสียงที่แพร่กระจายเข้าไปในผลสื่อของเหลวในการสลับความดันสูง (การบีบอัด) และรอบแรงดันต่ำ (rarefaction), ที่มีอัตราขึ้นอยู่กับความถี่. ในระหว่างวงจรแรงดันต่ำคลื่นอัลตราโซนิกที่มีความเข้มสูงสร้างฟองอากาศสูญญากาศขนาดเล็กหรือช่องว่างในของเหลว เมื่อฟองบรรลุปริมาณที่พวกเขาไม่สามารถดูดซับพลังงานพวกเขายุบอย่างรุนแรงในระหว่างวงจรแรงดันสูง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า โพรงอากาศ. ในระหว่างการระเบิดอุณหภูมิที่สูงมาก. (ประมาณ 5,000 K) และแรงกดดัน (ประมาณ. 2,000atm) จะมาถึงในประเทศ ระเบิดของฟองโพรงอากาศยังส่งผลในการ jets เหลวถึง 280m ความเร็ว / s [Suslick 1998] โดยกองกำลังเหล่านี้มาก sonolysis เกิดขึ้นผนังเซลล์จะหยุดชะงักและวัสดุภายในเซลล์เป็นสารสกัด

สกัดช่วย ultrasonically เป็นทางเลือกที่ไม่แพงที่ง่ายและมีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับเทคนิคการสกัดแบบดั้งเดิม ข้อได้เปรียบหลักของอัลตราซาวนด์ในการสกัดของแข็ง-ของเหลวรวมถึงการเพิ่มผลผลิตการสกัดและจลนพลศาสตร์ได้เร็วขึ้น สกัดอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ใช้บ่อยสำหรับการสกัดของวัสดุพืชโดยใช้ตัวทำละลายของเหลวและได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับกระบวนการสกัดที่รวดเร็วและสมบูรณ์มากขึ้นในการเปรียบเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิมเพราะพื้นที่ผิวระหว่างของแข็งและ ระยะของเหลวมีขนาดใหญ่อย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการหยุดชะงักของเซลล์และการกระจายตัวของอนุภาค
โดยการใช้ sonication นอกจากนี้ยังสามารถลดอุณหภูมิการทำงานช่วยให้การสกัดของส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิที่มีความสำคัญ เมื่อเทียบกับเทคนิคการสกัดนวนิยายอื่นๆเช่นการสกัดไมโครเวฟช่วยอุปกรณ์อัลตราซาวนด์มีราคาถูกกว่าและการดำเนินงานของมันเป็นเรื่องง่าย นอกจากนี้, สกัดช่วย ultrasonically สามารถนำมาใช้กับตัวทำละลายใดๆ, เช่นการสกัดวิธีการตัด, สำหรับการสกัดที่หลากหลายของสารประกอบธรรมชาติ. [Wang et al. ๒๐๐๖] หากจำเป็นระบบป้องกันการระเบิดสำหรับความจุของกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มีอยู่
ประโยชน์ที่สำคัญของ ultrasonics ที่มีอิทธิพลกับพารามิเตอร์การประมวลผลที่สำคัญที่สุด: ความกว้าง, เวลา, อุณหภูมิ, ความดัน, และความหนืด ดังนั้นกระบวนการสกัดสามารถเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างของสารสกัดที่ไม่ได้เป็นความเสียหาย

อัลตราโซนิกการสกัดสารกาแฟ

สกัดอัลตราซาวนด์ช่วยเป็นวิธีการทั่วไปที่ใช้ในการแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากวัสดุจากพืช [ดง et al, 2010] เกี่ยวกับเมล็ดกาแฟที่มีคาเฟอีนและสารต้านอนุมูลอิสระสารฟีนอลอาจจะมีสารที่มีคุณค่ามากที่สุดสำหรับการสกัดเนื่องจากการใช้งานที่หลากหลายของพวกเขาในเวชภัณฑ์และอาหารอุตสาหกรรม แต่ก็ยังมี flavonoids กรด chlorogenic และกรด protocatechuic มีสารสกัดซึ่งจะใช้เป็นสารเติมแต่ง
ใช้วิธีการสกัดแบบดั้งเดิมเช่นการสกัดของเหลวในตัวทำละลายโดยทั่วไปประสิทธิภาพการสกัดเพิ่มขึ้นด้วยการเพิ่มอุณหภูมิการสกัด สาเหตุนี้มักเกิดความเสียหายและการสูญเสียคุณภาพของสารสกัดเป็นอุณหภูมิมีผลต่อเสถียรภาพของสารฟีนอล
อัลตราซาวนด์ช่วยสกัดของเหลวที่เป็นของแข็งได้รับการแสดงเป็นวิธีการสกัดที่มีประสิทธิภาพและประหยัดเวลา กองกำลังอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพสูงให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการสกัดเพื่อให้น้อยหรือแม้กระทั่งตัวทำละลายไม่มีความจำเป็น อุณหภูมิที่สามารถควบคุมได้ดีเป็นชุด sonicated หรือเครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลสามารถระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ (หรืออุ่นถ้าจำเป็น) สำหรับกระบวนการสกัดด้วยตัวทำละลาย Hielscher Ultrasonics ให้ ATEX และ FM ผ่านการรับรองการระเบิดระบบอัลตราโซนิก, เกินไป.
เนื่องจากแรงสกัดที่รุนแรงของอัลตราซาวนด์ยังมีการใช้งานอยู่แล้วพื้นกาแฟ (ของเสียกาแฟ) ยังคงเป็นวัตถุดิบที่อุดมไปด้วยในสาร วัสดุของเสียกาแฟมีราคาถูกและมีอยู่ในปริมาณมาก, มันเป็นวัตถุดิบที่เหมาะสำหรับการสกัดของสารที่ใช้งานอยู่. แม้ว่าเนื้อหาของคาเฟอีนและส่วนประกอบอื่นๆในของเสียกาแฟจะต่ำกว่าในผงกาแฟที่ไม่ได้ใช้, ยังคงเป็นจำนวนมากยังคงอยู่และเป็น. เพื่อปล่อยสารเหล่านี้จากพื้นกาแฟ, อิทธิพลเต็มรูปแบบในพารามิเตอร์การประมวลผลกลายเป็นสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่ง. อัลตราซาวนด์กำลังสูงสามารถที่จะดึงปริมาณที่สูงของสารประกอบที่ใช้งานอยู่ภายในระยะเวลาการประมวลผลสั้น

สกัดคาเฟอีน

คาเฟอีนสามารถอ้างได้ว่ากระตุ้นส่วนใหญ่นิยมบริโภค คาเฟอีนจะไม่ได้บริโภคจากการดื่มกาแฟเพียงสารสกัดคาเฟอีนถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการรักษาสินค้าอื่น ๆ ที่มีคาเฟอีนเป็นสารเติมแต่ง ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างกาแฟมากขึ้นหรือการกำหนดน้ำอัดลม (เช่นโคล่า), เครื่องดื่มให้พลังงานหรืออาหารอื่น ๆ (เช่นช็อคโกแลต)
แต่คาเฟอีนไม่ได้นำมาใช้เป็นสารเติมแต่งในเท่านั้น อาหาร การผลิตก็เป็นสารประกอบที่ใช้งานที่สำคัญในยาเช่นกัน การประยุกต์ใช้ร่วมกันของสารสกัดคาเฟอีนเช่น ส่วนผสมในยาเสพติดสำหรับอาการปวดหัวและไมเกรนหรือในการบรรเทาอาการปวด
เพื่อสกัดคาเฟอีนอัลคาลอยหลักในกาแฟ ultrasonication เป็นวิธีการที่เหมาะสม วังและเพื่อนร่วมงานของเขา [วัง et al, 2011] พบว่าเพียงระยะเวลาสั้นสกัดเป็นสิ่งจำเป็นที่จะไปถึงรัฐอิ่มตัวถ้า ultrasonication ถูกนำมาใช้ ซึ่งหมายความว่าอัลตราซาวด์อย่างมีประสิทธิภาพและประหยัดเวลาเทคนิคสำหรับการดึงดูดคาเฟอีน

สารประกอบอะโรมาติกและรสชาติ

สารกาแฟระเหยเป็นส่วนที่มีคุณค่ามากที่สุดของเมล็ดกาแฟคั่วและภูมิต้านทานกาแฟรสชาติที่เป็นเอกลักษณ์และมีกลิ่นหอม คุณภาพของกาแฟที่ละลายน้ำได้ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญโดยการเติมน้ำมันกาแฟกลิ่นหอมดูดซึมผงกาแฟ
การศึกษาเปรียบเทียบ, ผู้สอบการสกัดสารฟีนอลจากสตรอเบอร์รี่แสดงให้เห็นว่าการสกัดล้ำทำให้เกิดการย่อยสลายน้อยลงของ phenolics และเป็นกระบวนการสกัดที่เร็วขึ้นมากเมื่อเทียบกับวิธีการสกัดอื่นๆรวมถึง น้ำที่เป็นของแข็งของเหลวที่สำคัญและวิธีการไมโครเวฟช่วย [เครื่องเรดิโอ๒๐๐๕]
การศึกษาวังและเพื่อนร่วมงานของเขา [วัง et al, 2011] แสดงให้เห็นว่าความถี่ต่ำอัลตราซาวนด์พลังงานสูงมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการสกัดของรสชาติกาแฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ 4 Tridecanone และ 2-Methoxy-3-Methylpyrazine พวกเขาพบว่าการสกัดล้ำมากขึ้นเทคนิคง่ายและมีประสิทธิภาพได้รับผลตอบแทนการสกัดสูงมาก ต่อไปก็คือการแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิจะต้องถูกควบคุมเป็นส่วนประกอบรสชาติกาแฟที่มีความผันผวนมากที่อุณหภูมิสูง พวกเขาประสบความสำเร็จในการสกัดผลดีในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 35 ~ 65 ° C ภายใต้ค่อนข้างสั้นเวลาการฉายรังสีอัลตราโซนิก

สกัดชา

ผลสำเร็จจากการสกัดช่วย ultrasonically ยังเหมาะสำหรับการสกัดของสารชา (เช่นสีเขียวใบไม้ชา) การศึกษาโดยเซี่ย, et al พบว่ามีเนื้อหาที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของโพลีฟีนชากรดอะมิโนและคาเฟอีนในการรักษา ultrasonically infusions ชากว่าในผู้ที่ได้รับจากการสกัดการชุมนุม ซึ่งจะส่งผลในผลที่ดีขึ้นในระหว่างการประเมินผลทางประสาทสัมผัสที่เปิดออก: คุณภาพทางประสาทสัมผัสของการฉีดน้ำชากับการสกัดล้ำช่วยก็ยังดีกว่าที่แช่น้ำชากับการสกัดการชุมนุม [เซี่ย, et al 2005]