Безрозчинне декафеїнізування за допомогою потужного ультразвуку

• Традиційний процес декафеїнізування кави та чаю потребує використання токсичних розчинників.
• Ультразвукове декафеїнізування є ефективним методом інтенсифікації, який дозволяє видаляти кофеїн у процесі екстракції на водній основі без використання жорстких розчинників.
• Ультразвукове декафеїнізування є економічним, ефективним та екологічним методом виробництва високоякісних декафеїнізованих продуктів з кави, чаю та какао.

Декафеїнізування за допомогою ультразвукової обробки

Кофеїн є водорозчинною речовиною, тому воду можна використовувати для видалення кофеїну з кави, чаю та какао. Традиційні процеси декафеїнізування використовують хімічні речовини як декафеїнізуючі агенти (такі як метиленхлорид, CO2 або етилацетат) для прискорення процесу. Використовуючи ультразвукову екстракцію на водній основі в поєднанні з активованим вугіллям як декафеїнізуючим агентом, декафеїнізований продукт з кави, чаю або какао готується в органічному та екологічно безпечному процесі.

Інтенсифіковане ультразвуком Swiss Water Decaffeination

Ультразвуково-асистоване декафеїнізування є процесом інтенсифікації так званого Swiss water decaffeination .
Процес декафеїнізування швейцарською водою працює на основі розчинення та осмосу для видалення кофеїну з кавових зерен, чайного листя та какао-бобів.
Інтеграція ультразвукових пробників у процес декафеїнізування швейцарською водою включає застосування ультразвукової обробки під час певних етапів процесу для посилення екстракції кофеїну. Процес декафеїнізування швейцарською водою включає чотири основні етапи. Хоча впровадження ультразвуку для більш ефективного декафеїнізування може варіюватися залежно від конкретної конфігурації та обладнання, ось загальний огляд того, як ультразвукові пробники переважно інтегруються для покращення процесу:

1. Етап замочування: Початковий етап у процесі декафеїнізування швейцарською водою включає замочування зелених кавових зерен у гарячій воді для створення водного розчину, насиченого смаком. Під час цього етапу замочування можна використовувати ультразвуковий пробник для застосування ультразвукової обробки, щоб полегшити екстракцію кофеїну з зерен. Ультразвукова обробка відома своєю здатністю інтенсифікувати процеси екстракції біоактивних сполук, таких як кофеїн, з рослинних матеріалів. Механічні сили ультразвукової / акустичної кавітації перфорують і руйнують клітини та сприяють масопереносу. Таким чином, кофеїн видаляється із зерен і ефективно вивільняється у воду. Завдяки цим ефектам ультразвукова обробка значно прискорює процес декафеїнізування. Ультразвуково екстрагований кофеїн є цінною добавкою для харчових продуктів та напоїв, наприклад, енергетичних напоїв.
2. Етап видалення кофеїну: Після початкового замочування вода, насичена смаком, що містить кофеїн, відділяється від кавових зерен. Ця вода зазвичай проходить через фільтри з активованого вугілля для видалення кофеїну. Пористість цього фільтра підібрана так, щоб захоплювати лише більші молекули кофеїну, дозволяючи меншим молекулам олії та смаку проходити крізь нього. Це означає, що вугільний фільтр утримує кофеїн, тоді як фільтрована вода містить усі менші біоактивні речовини, які, як відомо, надають каві, чаю та какао їхній характерний аромат і харчову цінність.
3. Етап реадсорбції: Декафеїнізовані зерна, які були позбавлені кофеїну та молекул смаку, відкидаються. Вода, вільна від кофеїну, насичена смаком та поліфенолами (також відома як «екстракт зеленої кави»), є дуже цінною і використовується для видалення кофеїну зі свіжої партії кавових зерен, які ще містять кофеїн.
   Оскільки ця вода насичена молекулами смаку та іншими біоактивними речовинами, ці сполуки не можуть розчинятися у свіжій партії кавових зерен. Таким чином, лише молекули кофеїну вивільняються з кавових зерен у воду, і відбувається декафеїнізування без видалення аромату та інших цінних фітохімічних речовин. Коли вода, насичена смаком, стає вільною від кофеїну, її повторно використовують для екстракції кофеїну з нової партії зелених кавових зерен. Цей етап реадсорбції також може виграти від використання ультразвукової обробки пробником. Зелені зерна замочують у воді, насиченій смаком, і застосовують ультразвукову обробку для полегшення екстракції кофеїну. Ультразвукова обробка допомагає посилити проникнення води в зерна, покращуючи ефективність екстракції та скорочуючи час екстракції.
4. Повторна реадсорбція та сушіння: Етапи реадсорбції та ультразвукової обробки можна повторювати кілька разів, доки не буде досягнутий бажаний рівень декафеїнізування. Після фінальної реадсорбції декафеїнізовані кавові зерна зазвичай сушать, а вода, насичена смаком, готова до повторного використання в наступній партії.

Кейс-стаді ультразвукового декафеїнізування кавових зерен

Дослідження Huamaní-Meléndez та Darros-Barbosa (2018) було спрямоване на вивчення впливу інтенсивності ультразвуку, імпульсу та температури на екстракцію кофеїну з кавових зерен Арабіка з використанням водного середовища. Дослідники використовували високотонний ультразвуковий пробник Hielscher UP400S (400 ват; див. фото ліворуч) і проводили експерименти при різних інтенсивностях, тривалостях імпульсу та температурах. Вони виявили, що збільшення інтенсивності ультразвуку та тривалості імпульсу призводило до вищої швидкості екстракції кофеїну, але лише до певної точки, після якої подальші збільшення не значно покращували екстракцію. Оптимальними умовами для екстракції кофеїну були визнані інтенсивність ультразвуку 75 W/cm2, тривалість імпульсу 5 sec та температура 25°C. Дослідження надає конкретний протокол для використання ультразвуку для екстракції кофеїну з кавових зерен і припускає, що цей метод може бути ефективним та екологічно чистим альтернативним варіантом традиційних процесів декафеїнізування.

Високопродуктивні ультразвукові пробники для безрозчинного декафеїнізування

Hielscher Ultrasonics надає вам високоефективні ультразвукові пробники для м’яких, але дуже ефективних процесів екстракції та декафеїнізування. З потужністю ультразвуку від 50 до 16 000 ват на один ультразвуковий пробник, портфель ультразвукових пробників Hielscher має ідеальний ультразвуковий пробник для вашого процесу заварювання кави та декафеїнізування!
Як виробник і консультант із багаторічним досвідом у високотонних ультразвукових пробниках та їх застосуванні, Hielscher є вашим партнером для процесів екстракції, асистованих ультразвуком. Ультразвукові процесори Hielscher встановлені по всьому світу для застосування в харчовій та напоїв, фармацевтичній та хімічній промисловості.
Ми не лише постачаємо високотонні ультразвукові екстрактори, але й допомагаємо нашим клієнтам також нашою глибокою знаннями. Наше обслуговування клієнтів варіюється від консультацій та досліджень доцільності до оптимізації процесів та пілотного обладнання до встановлення ультразвукових систем у промислових масштабах.
Пропонуючи широкий спектр ультразвукових процесорів та аксесуарів (таких як сонотроди, проточні комірки та реактори), ми можемо порадити вам найбільш підходящу систему, яка відповідає вимогам вашої потужності процесу та умов. Встановлення та модернізація в існуючих лініях процесу можуть бути легко виконані, оскільки наші ультразвукові екстрактори можуть бути інтегровані без великих модифікацій.
Наші добре підготовлені співробітники – консультанти з процесів, хіміки та інженери – направляють наших клієнтів до успішного встановлення та експлуатації. Обладнання Hielscher має видатну міцність і потребує лише дуже низького обслуговування. Для навчання з експлуатації, першого введення в експлуатацію та обслуговування у нас є добре підготовлена команда, яка допомагає нашим клієнтам.