Ультразвукове Екстракція кофеїну

Використання ультразвуку є ефективним способом вилучення кофеїну та інших активних речовин з кави. Потужні ультразвукові пристрої допомагають процесу видобутку при максимальній продуктивності та скороченні часу обробки.

Кава - виготовлена ​​з обсмажених кавових зерен – це дуже популярний напій, який споживається по всьому світу. Окрім того, що його життєво важливий вплив, якщо його споживають як стимулюючий напій, сполуки кави представляють інтерес для їжі, фармацевтики (наприклад, при знеболюючих засобах) та Косметична промисловість що використовується як цінні добавки в різних продуктах. Це особливо стосується кофеїну (1,3,7-триметилксантину) та антиоксидантів, відомих їх позитивним впливом на здоров'я людини. Кава містить, серед інших, фенольні дитерпіни, такі як кафестол і кавеол, а також аскорбінові кислоти, які відомі своєю антиоксидантною активністю. Епідеміологічні дослідження показують, що інгредієнти кави можуть мати профілактичний ефект на кілька хронічних захворювань, включаючи цукровий діабет 2 типу, хвороби Альцгеймера, хвороби Паркінсона та захворювання печінки, такі як цироз та гепатоцелюлярна карцинома.
Ультрасоніка - добре відомий і перевірений інструмент для різних застосувань у різних галузях. Дуже успішним застосуванням є ультразвукове Видобуток. Таким чином, ультразвукова кавітаційна дія на матеріал клітини викликає порушення клітин і вивільнення внутрішньоклітинної речовини.

Ультразвукове випромінювання

Щоб забезпечити більш легке розуміння процедури екстракції з ультразвуком, слід пояснити ефект ультразвуку у рідинах.
Ультразвук – вводиться в рідини – викликає локально дуже екстремальні ефекти. При звукоізолюючій рідині при високій інтенсивності звукові хвилі, які поширюються в рідкі середовища, приводять до чергових циклів високого тиску (стиснення) і низького тиску (розрідження) з частотою залежно від частоти. Під час циклу низького тиску ультразвукові хвилі високої інтенсивності утворюють у рідині невеликі вакуумні бульбашки або порожнини. Коли бульбашки досягають об'єму, на якому вони більше не можуть поглинати енергію, вони сильно колапсуються під час циклу високого тиску. Це явище називається кавітація. Під час імплозії дуже високі температури (близько 5000 K) і тисків (приблизно 2000 атм) досягаються локально. Вплив кавітаційного міхура також призводить до утворення рідких струменів до швидкості 280 м / с. [Suslic 1998] За допомогою цих крайніх сил відбувається синоліз, стінок клітин порушується, а внутрішньоклітинний матеріал виділяється.

Ультразвукова екстракція - це недорога, проста та ефективна альтернатива у порівнянні з традиційними методами вилучення. Основними перевагами ультразвуку в екстракції твердої рідини є збільшення врожайності та швидше кінетики. Ультразвукова екстракція є часто використовуваною технікою для вилучення рослинних матеріалів з використанням рідких розчинників і підтверджується швидким і більш повним процесом вилучення порівняно з традиційними методами, оскільки площа поверхні між твердою та рідкою фазами значно більша внаслідок порушення клітин і дисперсія частинок.
За допомогою ультразвукової обробки також можна зменшити робочу температуру, що дозволяє витягувати компоненти, чутливі до температури. У порівнянні з іншими методами екстракції, такими як мікрохвильова допомога, ультразвуковий апарат є дешевшим і легше працювати. Крім того, екстракцію за допомогою ультразвукового методу можна використовувати з будь-яким розчинником, таким як екстракція Soxhlet, для виділення великої кількості природних сполук. [Ванг та співавт. 2006] При необхідності вибухозахищені системи для промислових виробничих потужностей є.
Суттєвою перевагою ультразвуку є вплив на найбільш важливі параметри обробки: амплітуду, час, температуру, тиск і в'язкість. Таким чином, процес вилучення можна оптимізувати, щоб не пошкодити структуру екстрактів.

Ультразвукова витяжка кавових з'єднань

Ультразвукове вилучення є звичайним методом, який використовується для виділення біологічно активних речовин із рослинного матеріалу [Dong et al. 2010 рік]. Що стосується кавових зерен, то кофеїн та антиоксидантні фенольні сполуки можуть бути найціннішими сполуками для екстракції завдяки широкому їх застосуванню в фармацевтичній та харчовій промисловості. Але також флавоноїди, хлорогенова кислота та протокатечуєва кислота є екстрактами, які використовуються як добавки.
Використовуючи традиційні способи видобутку, такі як екстракція рідин-рідина в розчинниках, загалом ефективність екстракції зростає із збільшенням температури видобутку. Це часто спричиняє пошкодження та втрату якості екстракту, оскільки температура впливає на стабільність фенольних сполук.
Екстракція твердої рідини за допомогою ультразвукового дослідження показана як ефективний метод витягування часу. Високо потужні ультразвукові сили забезпечують необхідну енергію для вилучення, тому менше або навіть не потрібні жодні розчинники. Температуру можна добре контролювати, оскільки ультразвуковий пристрій для реагування або проточний елементний реактор можна ефективно охолоджувати (або нагріти, якщо це необхідно). Для процесів вилучення з розчинниками, Hielscher Ultrasonics забезпечує також сертифіковані вибухозахищені ультразвукові системи ATEX і FM.
Через інтенсивні сили витягання ультразвуку, також вже витрачена кавова поверхня (кавові відходи) все ще є сировиною, багатим витягнутими сполуками. Оскільки кавові відходи є дешевими та доступними у великій кількості, це ідеальне сировина для вилучення залишків активних речовин. Незважаючи на те, що вміст кофеїну та інших компонентів у кавових відходах нижче, ніж у невикористовуваному кавовому порошку, все ще залишається велика кількість і може бути вилучено. Щоб звільнити ці сполуки від насіння кави, все більший вплив на параметри обробки стає особливо важливим. Ультразвук високої потужності здатний витягувати великі кількості активної речовини протягом короткого часу обробки.

Екстракція кофеїну

Кофеїн може бути затребуваний найчастіше споживаний стимулятор. Оскільки кофеїн не тільки споживається питтям завареної кави, екстракт кофеїну використовується в промисловості для лікування іншого продукту кофеїном як добавки. Тим самим стає можливим створення міцної кави або вироблення безалкогольних напоїв (наприклад, кола), енергетичних напоїв або інших продуктів (наприклад, шоколаду).
Але кофеїн не тільки використовується як добавка в Їжа продукція, це також важлива діюча речовина у фармацевтичних препаратах. Загальним застосуванням екстракту кофеїну є, наприклад, домішка в лікарських засобах при головному болі та мігрені або у болі.
Для вилучення кофеїну, основного алкалоїду в каві, ультразвуком є ​​підходящим способом. Ван та його колеги [Wang et al. 2011] виявили, що для досягнення насиченого стану потрібно лише короткий час вилучення, якщо використовується ультразвукове дослідження. Це означає, що ультразвук - це дуже ефективна та економія часу для отримання кофеїну.

Caution: Video "duration" is missing

Ароматичні та ароматичні сполуки

Летучі суміші кави є найціннішою фракцією смаженого кавового зерна і додають кави своїм унікальним ароматом та ароматом. Якість розчинної кави може бути суттєво покращена шляхом додавання ароматичних кавових олій до кавового порошку.
Порівняльне дослідження, присвячене вивченню вилучення фенольних сполук із суниці, показало, що витяг із ультразвуком викликає менше деградації фенолів і є набагато швидшим процесом видобутку в порівнянні з іншими методами екстракції, включаючи метод твердої рідини, підкритичну воду та мікрохвильовий метод. [Herrera et al. 2005]
Вивчення Вана та його колег [Wang et al. 2011] показує, що низькочастотний, ультразвук високої потужності є більш ефективним для вилучення кавових ароматизаторів. Спеціально для 4-тридеканону та 2-метокси-3-метилпіразину, вони виявили ультразвукову екстракцію більш легкою та ефективною технікою, що дає дуже високу врожайність. Крім того, показано, що температура повинна контролюватися, оскільки компоненти кавового смаку дуже летючі при високих температурах. Вони досягли хороших результатів видобутку в діапазоні температур від 35 до 65 ° С при порівняно короткочасному ультразвуковому опроміненні.

Вилучення чаю

Результати, отримані за допомогою ультразвукового вилучення, також підходять для вилучення чайних сумішей (наприклад, зеленого чаю). Дослідження Xia et al. показали значно більший вміст поліфенолів чаю, амінокислот та кофеїну в ультразвуковому лікуванні чайних настоїв, ніж у тих, що отримуються звичайним екстракцією. Це призводить до покращених результатів під час проведення органолептичної оцінки: сенсорна якість інфузії чаю при екстракції за допомогою ультразвукового дослідження була кращою, ніж звичайна екстракція. [Xia et al. 2005]