Effektiv produktion af humleekstrakter ved sonikering

Humle og humleekstrakter er essentielle ingredienser til fremstilling af øl. Alfasyrerne a-caryophyllene (humulone) og beta-caryophyllene (humulene) er vigtige smagsstoffer, som giver øl dets bitterhed og bidrager til dets aroma, skumstruktur og mikrobiologiske stabilitet. Ultralydsekstraktion er en yderst effektiv teknik til at frigøre de bioaktive forbindelser fra humlens cellematrix og fremstille et smagsrigt og fuldstændigt humleekstrakt.

Ultralydsekstraktion af bittersyrer fra humle

Ultralydsekstraktion af bittersyrer fra humle er en yderst effektiv og pålidelig teknik, der anvendes i bryggeriindustrien, ved fremstilling af smags- og duftstoffer samt på forskningsinstitutioner til effektivt at ekstrahere forbindelser, der er ansvarlige for bitterhed, og smagsstoffer fra humlekopper.

Ultralydsekstraktion bygger på princippet om akustisk kavitation. Akustisk kavitation eller ultralydskavitation frembringes af lavfrekvente ultralydsbølger i væsker. Ultralydsbølgernes skiftende højtryks- / lavtrykscyklusser skaber meget små kavitationsbobler i et opløsningsmiddel. Den hurtige dannelse og kollaps af disse bobler frembringer intense lokale kræfter, som nedbryder cellevægge og frigør de ønskede forbindelser, såsom bittersyrer, fra humlematerialet. Ultralydskavitation er meget effektiv til at frigøre bittersyrer såsom humulone, cohumulone og adhumulone fra humle. Disse forbindelser er bedst kendt som smagsstoffer, der anvendes i øl, hvor de bidrager til øllets bitterhed og karakteristiske smagsprofil.
En væsentlig fordel ved ultralydsekstraktion er dens effektivitet og hastighed. Sonikering reducerer ekstraktionstiden betydeligt sammenlignet med traditionelle metoder, hvilket gør den til et attraktivt valg for bryggerier og producenter af smagsstoffer.
Da ultralydsekstraktionsprocessen kan optimeres ved at justere forskellige parametre, herunder sonikeringstid, temperatur, opløsningsmiddelkoncentration og forholdet mellem humlemateriale og opløsningsmiddel, kan processen tilpasses humleekstraktets ønskede smagsprofil. Optimering sikrer maksimal ekstraktion af bittersyrer, samtidig med at den ønskede ølsmag bevares.
Det er afgørende at opretholde korrekt temperaturkontrol under ultralydsekstraktionen. Forhøjede temperaturer kan medføre nedbrydning af bittersyrer og dannelse af uønsket bismag.

Fuldspektrumhumleekstrakter fremstillet med ultralyd

Humleekstrakter fremstillet med ultralyd er fuldspektrumekstrakter, som indeholder hele spektret af aktive indholdsstoffer i humlekopperne. Ud over alfasyrerne a-caryophyllene (humulone) og beta-caryophyllene (humulene) frigør ultralydsekstraktion også yderligere terpener såsom linalool og farnesene samt andre fytokemiske stoffer såsom polyfenoler og flavonoider. Fuldspektrumekstrakter værdsættes for deres såkaldte entourageeffekt.
Under ultralydsekstraktion behandles plantematerialer, såsom humle og andre urter, ved milde temperaturer, hvilket begrænser termisk nedbrydning. Sonikering muliggør brug af milde, sikre og miljøvenlige opløsningsmidler – og undgår dermed brug af giftige opløsningsmidler.
Ultralydsekstraktionens høje effektivitet gør det endda muligt at fremstille humleekstrakter af brugt humle. Den intense ultralydsekstraktionsproces frigør de resterende fotoforbindelser fra den brugte humle og hjælper med at udtømme den brugte humle for alle værdifulde stoffer, så ingen bioaktive stoffer går til spilde.

Bittersyrer i humle

Humlens bittersyrer opdeles i α- og β-syrer. Bitre α-syrer består af tre hovedkomponenter: n-humulone, ad-humulone og co-humulone. Tilsvarende består bitre β-syrer af n-lupulone, ad-lupulone og co-lupulone. For bryggerier og ølproduktion er α-syrer den essentielle syreform. Ved kogning af alfasyrer under svagt sure betingelser isomeriseres alfasyrerne og omdannes dermed til iso-α-syrer. Ved isomerisering omdannes de tungtopløselige alfasyrer til en mere vandopløselig isoform, som udviser den karakteristiske organoleptiske bitterhed. β-syrerne, som er endnu mindre vandopløselige end α-syrerne, er mindre vigtige for bryggeriproduktion, da betasyrerne har en meget lav isomeriseringshastighed under urtkogning.
Ud over anvendelsen som smagsgivende ingrediens er humle også kendt for sine sundhedsfremmende egenskaber, som omfatter antioxidative, beroligende, antiinflammatoriske, antikarcinogene og østrogene virkninger. For eksempel er xanthohumol, et prenylflavonoid, der findes i humle, kendt for sine stærke antioxidative virkninger. Disse naturlige humlestoffer anvendes i kosttilskud og lægemidler til at understøtte sundheden eller behandle sygdomme.

Hvorfor bruge humleekstrakter?

Når ekstrakter anvendes som smagsgivende ingrediens, muliggør de meget præcis dosering af bitterhed og aroma, da humleekstrakter er standardiseret med hensyn til bestemte mængder og sammensætninger af alfasyrer. Dette gør det muligt at fremstille den samme smagsprofil og dermed et produkt af vedvarende høj kvalitet, som opfylder kundernes forventninger.
Når humleekstrakter anvendes som aktiv ingrediens i kosttilskud og lægemidler, giver de en stærkt koncentreret mængde bioaktive stoffer, f.eks. terpener og flavonoider. Dermed er det muligt at indtage en stor mængde af den aktive fotoforbindelse for at opnå den tilsigtede virkning.

Gaskromatografisk analyse af humleekstrakt fremstillet med ultralydshomogenisatoren UP100H: β-caryophyllene-oxid, α-caryophyllene, α-pinene, mycrene, limonene, α-caryophylene og caryophylene-oxid samt andre.

Ultralydsekstraktion af humle

Ultralydsaccelereret opløsningsmiddelekstraktion er en enkel, hurtig og sikker metode til ekstraktion af bittersyrer fra humle. Da ultralydsekstraktion af humle er en behandling ved lav temperatur, giver den høje udbytter på kort procestid, hvilket er væsentlige fordele sammenlignet med konventionel ekstraktion af bittersyrer fra humle.
Lave behandlingstemperaturer, høje udbytter, overlegen ekstraktkvalitet (dvs. ekstrakter med fuld smag / fuldt spektrum) og en meget kort behandlingstid er de vigtigste fordele ved ultralydsekstraktion af humle.
Ultralydsekstraktion af humle – fordele:

• Mere fuldstændig ekstraktion
• Højere udbytte
• Fuld smagsprofil
• Sortsspecifik aroma bevares
• Ensartet bitterhed / smag
• Batch- og inlinebehandling
• Sikker og nem at betjene
• Økonomisk, hurtigt investeringsafkast

Højtydende ultralydsekstraktorer

Hielscher Ultrasonics har mange års erfaring med at udvikle, fremstille og levere højtydende ultralydsekstraktorer til anerkendte virksomheder og forskningsinstitutter over hele verden til anvendelse fra lille til stor industriel skala. Ultralydsekstraktion kan udføres i enhver skala, fra små laboratorieopstillinger til store industrielle systemer, hvilket gør det muligt for producenter at tilpasse deres humleekstraktionsproces til deres produktionsbehov.
Sonikeringsapparater fra Hielscher leverer ultralyd med høj effekt, er robuste og kan uden problemer køre 24/7 under høj belastning. Dette gør ultralydsekstraktorer fra Hielscher til den pålidelige arbejdshest i fødevareindustrien, medicinalindustrien og den kemiske industri.
Alle digitale ultralydsprocessorer er udstyret med en berøringsskærm i farver, hvor du nemt og præcist kan indstille og styre procesparametrene. Alle procesparametre registreres automatisk på det indbyggede SD-kort, så snart du tænder ultralydsekstraktoren.
Det avancerede design af Hielschers opstillinger til batch- og inlinesonikering er gennemtestet og optimeret med henblik på brugervenlighed og resultater af høj kvalitet. Flowcellereaktorer fås i forskellige størrelser og med forskellige geometrier. Det brede udvalg af sonotroder (ultralydsprober) med forskellige former, størrelser og længder samt yderligere tilbehør muliggør den ideelle konfiguration af dit ultralydssystem i overensstemmelse med din ekstraktionsproces og dit plantemateriale.
En anden fordel ved Hielscher Ultrasonics’ industrielle ultralydsprocessorer er, at de leverer meget høje amplituder på op til 200µm, som nemt kan opretholdes kontinuerligt ved 24/7-drift. Til endnu højere amplituder fås specialtilpassede ultralydssonotroder. Den præcise kontrol over amplituden og muligheden for at anvende meget lave til meget høje amplituder muliggør en optimal og effektiv proces. Hielschers ultralydsudstyrs robusthed muliggør 24/7-drift under høj belastning og i krævende miljøer.
Hielscher højtydende ultralydsekstraktorer til overlegne ekstrakter!
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores sonikeringsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: