Ефективно производство на екстракти от хмел чрез ултразвукова обработка

Хмелът и екстрактите от хмел са основни съставки за производството на бира. Алфа-киселините a-caryophyllene (humulone) и beta-caryophyllene (humulene) са важни вкусово-ароматни съединения, които придават горчивина на бирата и допринасят за нейния аромат, структурата на пяната и микробиологичната стабилност. Ултразвуковата екстракция е високоефективна техника за освобождаване на биоактивните съединения от клетъчната матрица на хмела за получаване на пълноценен екстракт от хмел с богат вкус и аромат.

Ултразвукова екстракция на горчиви киселини от хмел

Ултразвуковата екстракция на горчиви киселини от хмел е високоефективна и надеждна техника, използвана в пивоварната промишленост, производството на ароматизанти и ароматни вещества, както и в изследователски центрове за ефективно и резултатно извличане на съединенията, отговорни за горчивината, и на вкусово-ароматните съединения от хмеловите шишарки.

Ултразвуковата екстракция използва принципа на акустичната кавитация. Акустичната или ултразвуковата кавитация се генерира от нискочестотни ултразвукови вълни в течности. Редуващите се цикли на високо / ниско налягане на ултразвуковите вълни създават миниатюрни кавитационни мехурчета в разтворителя. Бързото образуване и колапс на тези мехурчета генерират интензивни локални сили, които разрушават клетъчните стени и освобождават целеви съединения, като горчивите киселини, от хмеловия материал. Ултразвуковата кавитация е много ефективна за освобождаване на горчиви киселини като хумулон, кохумулон и адхумулон от хмела. Тези съединения са най-известни като вкусово-ароматни съединения, използвани в бирата, където допринасят за горчивината и характерния ѝ вкусов профил.
Основно предимство на ултразвуковата екстракция е нейната ефективност и бързина. Ултразвуковата обработка значително съкращава времето за екстракция в сравнение с традиционните методи, което я прави привлекателен избор за пивоварни и производители на ароматизанти.
Тъй като процесът на ултразвукова екстракция може да се оптимизира чрез регулиране на различни параметри, включително времето за ултразвукова обработка, температурата, концентрацията на разтворителя и съотношението между хмеловия материал и разтворителя, процесът може да се адаптира към целевия вкусово-ароматен профил на екстракта от хмел. Оптимизацията осигурява максимално извличане на горчивите киселини при запазване на желания вкус и аромат на бирата.
Поддържането на подходящ температурен контрол по време на ултразвуковата екстракция е от съществено значение. Повишените температури могат да доведат до разграждане на горчивите киселини и образуване на нежелани странични вкусове и аромати.

Пълноспектърни екстракти от хмел чрез ултразвук

Екстрактите от хмел, получени чрез ултразвук, са пълноспектърни екстракти, които съдържат пълния набор от активни съставки на хмеловите шишарки. Освен алфа-киселините a-caryophyllene (humulone) и beta-caryophyllene (humulene), ултразвуковата екстракция освобождава и други терпени, като линалоол и фарнезен, както и други фитохимични вещества, като полифеноли и флавоноиди. Пълноспектърните екстракти се ценят заради т.нар. антуражен ефект.
По време на ултразвуковата екстракция растителните материали, като хмел и други билки, се обработват при умерени температури, което ограничава термичното разграждане. Ултразвуковата обработка позволява използването на щадящи, безопасни и екологични разтворители – така се избягва използването на токсични разтворители.
Високата ефективност на ултразвуковата екстракция позволява дори производството на екстракти от вече използван хмел. Интензивният процес на ултразвукова екстракция освобождава останалите фотосъединения от вече използвания хмел и подпомага извличането на всички ценни вещества от него, така че да не се губят биоактивни вещества.

Горчиви киселини в хмела

Горчивите киселини в хмела се разделят на α- и β-киселини. Горчивите α-киселини се състоят от три основни компонента: n-хумулон, ad-хумулон и co-хумулон. По същия начин горчивите β-киселини се състоят от n-лупулон, ad-лупулон и co-лупулон. За пивоварните и производството на бира α-киселините са основната форма на киселините. При варене на алфа-киселините в слабо кисела среда те се изомеризират и така се превръщат в изо-α-киселини. Чрез изомеризация слабо разтворимите във вода алфа-киселини се превръщат в по-разтворима изоформа, която проявява характерната органолептична горчивина. β-киселините, които са още по-слабо разтворими във вода от α-киселините, са по-малко важни за пивоварното производство, тъй като бета-киселините показват много ниска скорост на изомеризация при варенето на пивната мъст.
Освен с употребата си като вкусово-ароматна съставка, хмелът е известен и със своите благоприятни за здравето свойства, които включват антиоксидантни, седативни, противовъзпалителни, антиканцерогенни и естрогенни ефекти. Например ксантохумолът, пренилфлавоноид, съдържащ се в хмела, е известен със силните си антиоксидантни ефекти. Тези естествени вещества от хмела се използват в добавки и лекарствени продукти за подпомагане на здравето или за лечение на заболявания.

Защо да използвате екстракти от хмел?

Когато се използват като вкусово-ароматна съставка, екстрактите позволяват много прецизно дозиране на горчивината и аромата, тъй като екстрактите от хмел са стандартизирани по отношение на конкретните количества и състава на алфа-киселините. Това позволява получаването на един и същ вкусово-ароматен профил и съответно на продукт с постоянно високо качество, който отговаря на очакванията на клиентите.
Когато се използват като активна съставка в добавки и лекарствени продукти, екстрактите от хмел осигуряват висока концентрация на биоактивни вещества, например терпени и флавоноиди. Така е възможно да се приеме голямо количество от активното фотосъединение, за да се постигне целевият ефект.

Газхроматографски анализ на екстракт от хмел, получен чрез ултразвукова обработка с ултразвуков хомогенизатор UP100H: β-caryophyllene oxide, α-caryophyllene, α-пинен, mycrene, лимонен, α-caryophylene и caryophylene oxide и други.

Ултразвукова екстракция на хмел

Ускорената чрез ултразвук екстракция с разтворител е прост, бърз и безопасен метод за извличане на горчиви киселини от хмел. Като нискотемпературна обработка, ултразвуковата екстракция на хмел осигурява високи добиви за кратко време на процеса, което представлява значително предимство в сравнение с конвенционалната екстракция на горчиви киселини от хмел.
Ниските температури на обработка, високите добиви, превъзходното качество на екстракта (т.е. екстракти с пълен вкус и аромат / пълноспектърни екстракти) и много краткото време за обработка са основните предимства на ултразвуковата екстракция на хмел.
Ултразвукова екстракция на хмел – предимства:

• По-пълна екстракция
• По-висок добив
• Пълен вкусово-ароматен профил
• Запазване на специфичния за сорта аромат
• Постоянна горчивина / вкус и аромат
• Партидна и поточна обработка
• Безопасна и лесна работа
• Икономичност, бърза възвръщаемост на инвестицията

Високопроизводителни ултразвукови екстрактори

Hielscher Ultrasonics има дългогодишен опит в проектирането, производството и доставката на високопроизводителни ултразвукови екстрактори за малък до голям промишлен мащаб за реномирани компании и изследователски институти по целия свят. Ултразвуковата екстракция може да се извършва във всякакъв мащаб, от малки лабораторни установки до големи промишлени системи, което позволява на производителите да адаптират процеса си на екстракция на хмел към производствените си нужди.
Ултразвуковите апарати на Hielscher осигуряват ултразвук с висока мощност, имат здрава конструкция и могат без затруднения да работят 24/7 при високо натоварване. Това превръща ултразвуковите екстрактори на Hielscher в надеждни работни машини за хранително-вкусовата, фармацевтичната и химическата промишленост.
Всички цифрови ултразвукови процесори са оборудвани с цветен сензорен дисплей, чрез който можете лесно и прецизно да задавате и контролирате параметрите на процеса. Всички параметри на процеса се записват автоматично на вградената SD карта веднага щом включите ултразвуковия екстрактор.
Усъвършенстваната конструкция на установките на Hielscher за партидна и поточна ултразвукова обработка е подложена на обстойни изпитвания и е оптимизирана за удобство при работа и висококачествен краен продукт. Реакторите с проточни клетки се предлагат в различни размери и с различна геометрия. Широката гама сонотроди (ултразвукови сонди) с различни форми, размери и дължини, както и допълнителните принадлежности, позволяват идеално конфигуриране на вашата ултразвукова система в съответствие с процеса на екстракция и растителния материал.
Друго предимство на промишлените ултразвукови процесори на Hielscher Ultrasonics е осигуряването на много високи амплитуди до 200µm, които могат лесно да се поддържат непрекъснато при работа 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат ултразвукови сонотроди по поръчка. Прецизният контрол на амплитудата и възможността за работа с амплитуди от много ниски до много високи позволяват оптимален и резултатен процес. Здравата конструкция на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява работа 24/7 при високо натоварване и в тежки условия.
Високопроизводителни ултразвукови екстрактори на Hielscher за превъзходни екстракти!
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: