Efikasna proizvodnja ekstrakata hmelja ultrazvukom
Hmelj i ekstrakti hmelja neophodni su sastojci za proizvodnju piva. Alfa-kiseline a-kariofilen (humulon) i beta-kariofilen (humulen) su važna jedinjenja ukusa, koja pivu daju gorčinu i doprinose njegovoj aromi, strukturi pene i mikrobiološkoj stabilnosti. Ultrazvučna ekstrakcija je visoko efikasna tehnika za oslobađanje bioaktivnih jedinjenja iz matriksa ćelija hmelja kako bi se proizveo potpuni ekstrakt hmelja bogatog ukusom.
Ultrazvučna ekstrakcija gorkih kiselina iz hmelja
Ultrazvučna ekstrakcija gorkih kiselina iz hmelja je visokoefikasna i pouzdana tehnika koja se koristi u pivarskoj industriji, proizvodnji aroma i mirisa, kao iu istraživačkim ustanovama za efikasno i efektivno izdvajanje jedinjenja odgovornih za gorčinu i jedinjenja ukusa iz češera hmelja.
Ultrazvučna ekstrakcija koristi princip rada akustične kavitacije. Akustičnu ili ultrazvučnu kavitaciju stvaraju niskofrekventni ultrazvučni talasi u tečnostima. Naizmjenični ciklusi visokog/niskog tlaka ultrazvučnih valova stvaraju sitne kavitacijske mjehuriće u rastvaraču. Brzo formiranje i kolaps ovih mjehurića stvara intenzivne lokalne sile koje remete ćelijske zidove i oslobađaju ciljna jedinjenja, kao što su gorke kiseline, iz materijala hmelja. Ultrazvučna kavitacija je veoma efikasna za oslobađanje gorkih kiselina kao što su humulon, kohumulon i adhumulon iz hmelja. Ova jedinjenja su najpoznatija kao jedinjenja ukusa koja se koriste u pivu gde doprinose gorčini i jasnom profilu ukusa piva.
Glavna prednost ultrazvučne ekstrakcije je njena efikasnost i brzina. Sonikacija značajno smanjuje vrijeme ekstrakcije u usporedbi s tradicionalnim metodama, što ga čini atraktivnim izborom za pivare i proizvođače okusa.
Budući da se proces ultrazvučne ekstrakcije može optimizirati podešavanjem različitih parametara, uključujući vrijeme obrade ultrazvukom, temperaturu, koncentraciju rastvarača i omjer materijala hmelja prema otapalu, proces se može prilagoditi ciljanom profilu okusa ekstrakta hmelja. Optimizacija osigurava maksimalnu ekstrakciju gorke kiseline uz zadržavanje željenog okusa piva.
Održavanje pravilne kontrole temperature tokom ultrazvučne ekstrakcije je bitno. Povišene temperature mogu dovesti do razgradnje gorkih kiselina i stvaranja nepoželjnih neugodnih mirisa.
Sonicator UIP4000hdT za inline proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata hmelja
Ultrazvučni ekstrakti hmelja punog spektra
Ultrazvučno pripremljeni ekstrakti hmelja su ekstrakti punog spektra, koji nude cijeli niz aktivnih sastojaka češera hmelja. Osim alfa-kiselina a-kariofilen (humulon) i beta-kariofilen (humulen), ultrazvučna ekstrakcija također oslobađa dodatne terpene kao što su linalool i farnezen, kao i druge fito-hemikalije kao što su polifenoli i flavonoidi. Ekstrakti punog spektra cijenjeni su zbog svog takozvanog efekta okruženja.
Tokom ultrazvučne ekstrakcije, biljni materijali, kao što su hmelj i drugo bilje, obrađuju se na blagim temperaturama, čime se ograničava termička degradacija. Sonikacija omogućava upotrebu blagih, sigurnih, ekološki prihvatljivih rastvarača – izbjegavanje upotrebe toksičnih rastvarača.
Visoka efikasnost ultrazvučne ekstrakcije omogućava čak i proizvodnju ekstrakta hmelja iz istrošenog hmelja. Intenzivan proces ultrazvučne ekstrakcije oslobađa preostale foto-spojeve iz istrošenog hmelja i pomaže da se istrošeni hmelj iscrpi od svih vrijednih supstanci tako da se nijedna bioaktivna supstanca ne troši.
Gorke kiseline u hmelju
Gorke kiseline hmelja se razlikuju na α- i β-kiseline. Gorke α-kiseline se sastoje od tri glavne komponente: n-humulona, ad-humulona i ko-humulona. Isto tako, gorke β-kiseline se sastoje od n-lupulona, ad-lupulona i ko-lupulona. Za pivare i proizvodnju piva, α-kiseline su esencijalni kiselinski oblik. Kuhanjem alfa-kiselina u slabo kiselim uvjetima, alfa-kiseline se izomeriziraju i na taj način transformiraju u izo-α-kiseline. Izomerizacijom se slabo topljive u vodi alfa-kiseline pretvaraju u topljiviji izo-oblik, koji pokazuje karakterističnu organoleptičku gorčinu. β-kiseline, koje su još manje rastvorljive u vodi od α-kiselina, manje su važne za proizvodnju piva jer beta-kiseline pokazuju veoma nisku stopu izomerizacije tokom ključanja sladovine.
Osim što se koristi kao sastojak arome, hmelj je poznat i po svojim zdravstvenim svojstvima, koja uključuju antioksidativno, sedativno, protuupalno, antikancerogeno i estrogensko djelovanje. Na primjer, ksantohumol, prenilflavonoid koji se nalazi u hmelju, poznat je po snažnim antioksidativnim efektima. Ove prirodne tvari hmelja koriste se u suplementima i medicinskim proizvodima za podršku zdravlju ili za liječenje bolesti.
šišarke hmelja
Zašto koristiti ekstrakte hmelja?
Kada se koristi aromatični sastojak, ekstrakti omogućavaju vrlo precizno doziranje gorčine i arome jer su ekstrakti hmelja standardizirani u pogledu specifičnih količina i sastava alfa kiselina. To omogućava proizvodnju istog profila okusa, a time i kontinuirano visokokvalitetnog proizvoda koji ispunjava očekivanja kupaca.
Kada se koristi kao aktivni sastojak u suplementima i medicinskim proizvodima, ekstrakti hmelja nude visoko koncentriranu količinu bioaktivnih supstanci, npr. terpena, flavonoida. Na taj način je moguće unositi veliku količinu aktivnog fotokompunda kako bi se postigao ciljani efekat.
Analiza plinskom hromatografijom ultrazvučnog ekstrakta hmelja pripremljenog ultrazvučnim homogenizatorom UP100H: β-kariofilen oksid, α-kariofilen, α-pinen, mikren, limonen, α-kariofilen i kariofilen oksid i drugi.
Ultrazvučna ekstrakcija hmelja
Ultrazvučno ubrzana ekstrakcija rastvaračem je jednostavna, brza i štedljiva metoda za ekstrakciju gorkih kiselina iz hmelja. Kao niskotemperaturni tretman, ultrazvučna ekstrakcija hmelja daje visoke prinose u kratkom vremenu procesa, što je značajna prednost u odnosu na konvencionalnu ekstrakciju gorke kiseline iz hmelja.
Niske temperature obrade, visoki prinosi, vrhunski kvalitet ekstrakta (tj. ekstrakti punog okusa? punog spektra) i vrlo kratko vrijeme obrade glavne su prednosti ultrazvučne ekstrakcije hmelja.
ultrazvučna ekstrakcija hmelja – Prednosti:
- Potpuna ekstrakcija
- veći prinos
- Profil punog okusa
- Očuvana aroma specifična za sortu
- Konzistentna gorčina? aroma
- Batch i inline obrada
- Siguran i jednostavan za rukovanje
- Ekonomičan, brz povrat ulaganja
SonoStation – ultrazvučni sistem sa 2x ultrasonikatorima od 2kW, rezervoarom za mešanje i pumpom – je sistem za ekstrakciju lak za upotrebu.
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi
Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u dizajniranju, proizvodnji i isporuci ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi za male do velike industrijske razmjere renomiranim kompanijama i istraživačkim institutima širom svijeta. Ultrazvučna ekstrakcija se može izvesti u bilo kojoj skali, od malih laboratorijskih postava do velikih industrijskih sistema, omogućavajući proizvođačima da prilagode svoj proces ekstrakcije hmelja svojim proizvodnim potrebama.
Hielscher ultrasonikatori isporučuju ultrazvuk velike snage, robusni su i mogu lako raditi 24/7 pod velikim opterećenjem. Ovo čini Hielscher ultrazvučne ekstraktore pouzdanim radnim konjem u prehrambenoj, farmaceutskoj i hemijskoj industriji.
Svi digitalni ultrazvučni procesori opremljeni su ekranom na dodir u boji, preko kojeg možete lako i precizno podesiti i kontrolirati parametre procesa. Na ugrađenoj SD kartici svi parametri procesa se automatski snimaju čim uključite ultrazvučni ekstraktor.
The sophisticated design of Hielscher’s batch and inline sonication setups is extensively tested and optimized for user-friendliness and high-quality output. Flow cell reactors are available at various sizes and with different geometries. The broad range of sonotrodes (ultrasonic probes) with various shapes, sizes, and lengths as well as additional accessories allow for the ideal configuration of your ultrasonic system in accordance to your extraction process and plant material.
Još jedna prednost Hielscher Ultrasonics’ industrial ultrasonic processors is the delivery very high amplitudes of up to 200µm, which can be easily and continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The precise control over the amplitude and the option of running very low to very high amplitudes enables for an optimal and efficacious process. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Hielscher ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za vrhunske ekstrakte!
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| N? A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N? A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas!? Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od lab to pilot i industrijski skala.
Literatura/Reference
- Maša Knez Hrnčič; Eva Španinge; Iztok Jože Košir; Željko Knez; Urban Bre (2019): Jedinjenja hmelja: tehnike ekstrakcije, hemijske analize, antioksidativni, antimikrobni i antikancerogeni efekti. Nutrients 2019, 11, 257.
- Steffen Arctander (2019): Parfemski i aromatični materijali prirodnog porijekla. Orchard Innovations; oktobar 2019.
- Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas JJ, Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Fitokemijsko profiliranje Sambucus nigra L. Ekstrakti cvijeta i listova i njihov antimikrobni potencijal protiv patogena badema. Međunarodni časopis za molekularne nauke, 2023.
Činjenice koje vrijedi znati
Bioaktivna jedinjenja u hmelju
Obična biljka hmelja Humulus lupulus bogata je foto-hemikalijama, koje se koriste kao sastojci arome u hrani i pićima (npr. za gorko pivo), kao iu parfemima i mirisima. U dodacima prehrani i medicinskim proizvodima, ekstrakti hmelja koriste se za održavanje zdravlja i za liječenje ili ublažavanje bolesti. U nastavku pronađite opis najistaknutijih fito-spojeva hmelja:
Alfa kiseline
Alfa kiseline ili humuloni su najvažniji hemijski spoj u hmelju. Tokom ključanja sladovine, humuloni se termički izomeriziraju u izo-alfa-kiseline ili izohumulone, koji su odgovorni za gorak okus piva.
Beta kiseline
Hmelj sadrži takozvane beta-kiseline ili lupulone. Ovi spojevi su uglavnom cijenjeni zbog svog doprinosa aromi pivu.
esencijalna ulja
Glavne komponente eteričnih ulja hmelja su terpenski ugljovodonici koji se sastoje od mircena, humulena i kariofilena. Myrcene daje svježem hmelju njegov oštar miris. Humulen i njegovi produkti oksidativne reakcije doprinose istaknutoj aromi hmelja u pivu. Zajedno, mircen, humulen i kariofilen predstavljaju 80 do 90% ukupnog sadržaja eteričnih ulja hmelja.
flavonoidi
Xanthohumol is the main flavonoid in hops. Other well-studied and important prenylflavonoids are 8-prenylnaringenin and isoxanthohumol. Whilst xanthohumol’s propertires and effects are still under research, the prenylflavonoid 8-prenylnaringenin is already known as a potent phytoestrogen.