Producción eficiente de extractos de lúpulo mediante sonicación

El lúpulo y sus extractos son ingredientes esenciales para la producción de cerveza. Los alfa-ácidos a-cariofileno (humulona) y beta-cariofileno (humuleno) son importantes compuestos de sabor que confieren a la cerveza su amargor y contribuyen a su aroma, a la estructura de su espuma y a su estabilidad microbiológica. La extracción ultrasónica es una técnica muy eficiente para liberar los compuestos bioactivos de la matriz celular del lúpulo y producir un extracto completo y rico en sabor.

Extracción ultrasónica de ácidos amargos del lúpulo

La extracción ultrasónica de ácidos amargos del lúpulo es una técnica muy eficiente y fiable que se utiliza en la industria cervecera, en la producción de aromas y fragancias y en centros de investigación para extraer de los conos de lúpulo, de forma eficiente y eficaz, los compuestos responsables del amargor y del sabor.

La extracción ultrasónica se basa en el principio de la cavitación acústica. La cavitación acústica o ultrasónica se genera mediante ondas de ultrasonidos de baja frecuencia en líquidos. Los ciclos alternos de alta presión / baja presión de las ondas ultrasónicas crean diminutas burbujas de cavitación en un disolvente. La rápida formación y el colapso de estas burbujas generan intensas fuerzas locales que rompen las paredes celulares y liberan del material de lúpulo los compuestos de interés, como los ácidos amargos. La cavitación ultrasónica es muy eficaz para liberar del lúpulo ácidos amargos como la humulona, la cohumulona y la adhumulona. Estos compuestos se conocen principalmente por su uso como compuestos de sabor en la cerveza, donde contribuyen a su amargor y a su perfil gustativo característico.
Una de las principales ventajas de la extracción ultrasónica es su eficiencia y rapidez. La sonicación reduce considerablemente los tiempos de extracción en comparación con los métodos tradicionales, lo que la convierte en una opción atractiva para las cervecerías y los fabricantes de aromas.
Dado que el proceso de extracción ultrasónica se puede optimizar ajustando diversos parámetros, como el tiempo de sonicación, la temperatura, la concentración del disolvente y la proporción entre el material de lúpulo y el disolvente, es posible adaptarlo al perfil de sabor deseado para el extracto de lúpulo. La optimización garantiza la máxima extracción de ácidos amargos, manteniendo el sabor deseado de la cerveza.
Es esencial mantener un control adecuado de la temperatura durante la extracción ultrasónica. Las temperaturas elevadas pueden provocar la degradación de los ácidos amargos y la formación de sabores indeseados.

Extractos de lúpulo de espectro completo obtenidos por ultrasonidos

Los extractos de lúpulo preparados mediante ultrasonidos son extractos de espectro completo que ofrecen toda la gama de principios activos de los conos de lúpulo. Además de los alfa-ácidos a-cariofileno (humulona) y beta-cariofileno (humuleno), la extracción ultrasónica también libera otros terpenos, como el linalool y el farneseno, así como otros compuestos fitoquímicos, como los polifenoles y los flavonoides. Los extractos de espectro completo se valoran por su denominado efecto séquito.
Durante la extracción ultrasónica, los materiales vegetales, como el lúpulo y otras hierbas, se procesan a temperaturas moderadas, lo que limita la degradación térmica. La sonicación permite utilizar disolventes suaves, seguros y respetuosos con el medio ambiente – evitando el uso de disolventes tóxicos.
La elevada eficacia de la extracción ultrasónica permite incluso producir extractos de lúpulo a partir de lúpulo usado. El intenso proceso de extracción ultrasónica libera los fotocompuestos restantes del lúpulo usado y ayuda a extraer de él todas las sustancias valiosas, de modo que no se desperdicie ninguna sustancia bioactiva.

Ácidos amargos del lúpulo

Los ácidos amargos del lúpulo se clasifican en ácidos α y β. Los ácidos α amargos están compuestos por tres componentes principales: n-humulona, ad-humulona y co-humulona. Del mismo modo, los ácidos β amargos están formados por n-lupulona, ad-lupulona y co-lupulona. Para las cervecerías y la producción de cerveza, los ácidos α son la forma ácida esencial. Al hervir los alfa-ácidos en condiciones débilmente ácidas, estos se isomerizan y se transforman en iso-α-ácidos. Mediante la isomerización, los alfa-ácidos poco solubles en agua se convierten en una forma iso más soluble, que presenta el amargor organoléptico característico. Los ácidos β, que son aún menos solubles en agua que los ácidos α, tienen menor importancia para la producción cervecera, ya que presentan una tasa de isomerización muy baja durante la ebullición del mosto.
Además de su uso como ingrediente aromatizante, el lúpulo también es conocido por sus propiedades beneficiosas para la salud, que incluyen efectos antioxidantes, sedantes, antiinflamatorios, anticancerígenos y estrogénicos. Por ejemplo, el xantohumol, un prenilflavonoide presente en el lúpulo, es conocido por sus potentes efectos antioxidantes. Estas sustancias naturales del lúpulo se utilizan en complementos y medicamentos para favorecer la salud o tratar enfermedades.

¿Por qué utilizar extractos de lúpulo?

Cuando se utilizan como ingrediente aromatizante, los extractos permiten dosificar el amargor y el aroma con gran precisión, ya que los extractos de lúpulo están estandarizados en cuanto a cantidades y composiciones específicas de alfa-ácidos. Esto permite producir el mismo perfil de sabor y, por tanto, un producto de calidad constantemente alta que satisface las expectativas de los clientes.
Cuando se utilizan como principio activo en complementos y medicamentos, los extractos de lúpulo aportan una cantidad muy concentrada de sustancias bioactivas, como terpenos y flavonoides. De este modo, es posible ingerir una cantidad elevada del fotocompuesto activo para lograr el efecto deseado.

Análisis por cromatografía de gases de un extracto de lúpulo preparado mediante ultrasonidos con el homogeneizador ultrasónico UP100H: óxido de β-cariofileno, α-cariofileno, α-pineno, «mycrene», limoneno, «α-caryophylene» y óxido de «caryophylene», entre otros.

Extracción ultrasónica de lúpulo

La extracción con disolventes acelerada por ultrasonidos es un método sencillo, rápido y «save» para extraer ácidos amargos del lúpulo. Al tratarse de un tratamiento a baja temperatura, la extracción ultrasónica de lúpulo proporciona altos rendimientos en un tiempo de procesamiento breve, lo que supone ventajas significativas frente a la extracción convencional de ácidos amargos del lúpulo.
Las bajas temperaturas de procesamiento, los altos rendimientos, la calidad superior del extracto (es decir, extractos con todo el sabor / de espectro completo) y un tiempo de procesamiento muy breve son las principales ventajas de la extracción ultrasónica de lúpulo.
Extracción ultrasónica de lúpulo – Ventajas:

• Extracción más completa
• Mayor rendimiento
• Perfil de sabor completo
• Conservación del aroma propio de cada variedad
• Amargor / aromatización uniformes
• Procesamiento por lotes y en línea
• Funcionamiento seguro y sencillo
• Económica, rápido retorno de la inversión

Extractores ultrasónicos de alto rendimiento

Hielscher Ultrasonics cuenta con una amplia experiencia en el diseño, la fabricación y el suministro de extractores ultrasónicos de alto rendimiento, desde pequeña hasta gran escala industrial, para empresas y centros de investigación de prestigio de todo el mundo. La extracción ultrasónica puede realizarse a cualquier escala, desde pequeñas instalaciones de laboratorio hasta sistemas industriales a gran escala, lo que permite a los fabricantes adaptar su proceso de extracción de lúpulo a sus necesidades de producción.
Los sonicadores de Hielscher proporcionan ultrasonidos de alta potencia, son robustos y pueden funcionar sin dificultad 24/7 bajo cargas elevadas. Esto convierte a los extractores ultrasónicos de Hielscher en equipos de trabajo fiables para las industrias alimentaria, farmacéutica y química.
Todos los procesadores ultrasónicos digitales están equipados con una pantalla táctil en color que permite configurar y controlar los parámetros del proceso de forma sencilla y precisa. Todos los parámetros del proceso se registran automáticamente en la tarjeta SD integrada desde el momento en que se enciende el extractor ultrasónico.
El sofisticado diseño de las instalaciones de sonicación por lotes y en línea de Hielscher se somete a pruebas exhaustivas y se optimiza para facilitar su uso y obtener resultados de alta calidad. Los reactores de celda de flujo están disponibles en diversos tamaños y con distintas geometrías. La amplia gama de sonotrodos (sondas ultrasónicas), con distintas formas, tamaños y longitudes, junto con los accesorios adicionales, permite configurar su sistema ultrasónico de forma ideal para su proceso de extracción y el material vegetal utilizado.
Otra ventaja de los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher Ultrasonics es que proporcionan amplitudes muy elevadas, de hasta 200 µm, que pueden mantenerse de forma sencilla y continua en funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún mayores, se ofrecen sonotrodos ultrasónicos personalizados. El control preciso de la amplitud y la posibilidad de trabajar con amplitudes desde muy bajas hasta muy altas permiten obtener un proceso óptimo y eficaz. La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite el funcionamiento 24/7 bajo cargas elevadas y en entornos exigentes.
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La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores: