Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Producción eficiente de extractos de lúpulo por sonicación

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

Extracción ultrasónica de ácidos amargos del lúpulo

Los ácidos amargos del lúpulo se distinguen en los ácidos α- y β-. Los ácidos amargos α están compuestos por tres componentes principales: n-humulona, ad-humulona y co-humulona. Del mismo modo, los ácidos amargos β consisten en n-lupulona, ad-lupulona y co-lupulona. Para las cervecerías y la producción de cerveza, α- los ácidos son la forma de ácido esencial. Al hervir los alfaácidos en condiciones de débil acidez, los alfaácidos se isomerizan y por lo tanto se transforman en iso-α-ácidos. Mediante la isomerización, los alfaácidos poco solubles en agua se convierten en una isoforma más soluble, que presenta el característico amargor organoléptico. Los ácidos β, que son aún menos solubles en agua que los α, son menos importantes para la producción de cerveza, ya que los beta-ácidos muestran una tasa de isomerización muy baja durante la cocción del mosto.
Además de su uso como ingrediente aromatizante, el lúpulo también es conocido por sus propiedades promotoras de la salud, que incluyen efectos antioxidantes, sedantes, antiinflamatorios, anticancerígenos y estrógenos. Por ejemplo, el xantohumol, un prenilflavonoide que se encuentra en el lúpulo, es conocido por sus fuertes efectos antioxidantes. Estas sustancias naturales de lúpulo se utilizan en suplementos y productos medicinales para apoyar la salud o tratar enfermedades.

Extracción ultrasónica de terpeno del lúpulo: La extracción ultrasónica se realiza utilizando el Hielscher UP100H que aísla el cariofileno y otros terpenos de los conos de lúpulo.

Extracción ultrasónica terpénica de lúpulo con UP100H

Los extractos de lúpulo preparados por ultrasonido son extractos de espectro completo, que ofrecen la gama completa de ingredientes activos de los conos de lúpulo. Además de los alfa-ácidos a-cariofileno (humulona) y beta-cariofileno (humuleno), la extracción por ultrasonido también libera otros terpenos como el linalool y el farneseno, así como otros fitoquímicos como los polifenoles y los flavonoides. Los extractos de espectro completo se valoran por su llamado efecto de séquito.
Durante la extracción ultrasónica, los materiales vegetales, como el lúpulo y otras hierbas, se procesan a temperaturas suaves, limitando así la degradación térmica. La sonicación permite el uso de disolventes suaves, seguros y respetuosos con el medio ambiente – evitando el uso de disolventes tóxicos.
La alta efectividad de la extracción ultrasónica permite incluso producir extractos de lúpulo a partir de lúpulo usado. El intenso proceso de extracción por ultrasonidos libera los fotocompuestos restantes del lúpulo usado y ayuda a agotar el lúpulo usado de todas las sustancias valiosas para que no se desperdicien sustancias bioactivas.

Los compuestos bioactivos del lúpulo, como los alfaácidos alfacariofileno (humulona) y betacariofileno (humuleno), pueden extraerse eficazmente mediante sonicación.

Conos de lúpulo

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¿Por qué usar extractos de lúpulo?

Cuando se utilizan como ingrediente aromatizante, los extractos permiten una dosificación muy precisa del amargor y el aroma, ya que los extractos de lúpulo están estandarizados en cuanto a cantidades y composiciones específicas de alfaácidos. Esto permite producir el mismo perfil de sabor y, por lo tanto, un producto de alta calidad que cumple con las expectativas del cliente.
Cuando se utiliza como ingrediente activo en suplementos y productos medicinales, los extractos de lúpulo ofrecen una cantidad muy concentrada de sustancias bioactivas, por ejemplo, terpenos, flavonoides. De esta manera, es posible ingerir una gran cantidad del fotocompuesto activo para lograr el efecto deseado.

Análisis de GC del extracto de óxido de cariofileno ultrasónico de las yemas de lúpulo

Cromatografía de gases del extracto de lúpulo ultrasónico preparado con un homogeneizador ultrasónico UP100H: β-óxido de cariofileno, α-caryophyllene, α-pinene, mycrene, limonene, α-caryophylene, y óxido de cariofileno y otros.

Extracción ultrasónica de lúpulo

La extracción de disolventes acelerada por ultrasonidos es un método sencillo, rápido y seguro para la extracción de ácidos amargos del lúpulo. Al ser un tratamiento de baja temperatura, la extracción ultrasónica del lúpulo da altos rendimientos en un corto tiempo de proceso, lo cual es una ventaja significativa en comparación con la extracción convencional de ácido amargo del lúpulo.
Las principales ventajas de la extracción ultrasónica del lúpulo son las bajas temperaturas de procesamiento, los altos rendimientos, la calidad superior del extracto (es decir, extractos de pleno sabor/espectro completo) y un tiempo de procesamiento muy corto.
Extracción ultrasónica de lúpulo – Ventajas:

  • Extracción más completa
  • mayores rendimientos
  • Perfil completo
  • Se conserva el aroma específico de la variedad
  • Amargura / Aroma constante
  • El procesamiento por lotes y inline
  • seguro y fácil de operar
  • Económico, rápido RoI
La SonoStation de Hielscher Ultrasonics es una configuración ultrasónica fácil de usar para la escala de producción. (Haga clic para ampliar!)

SonoStation – un sistema de ultrasonidos con 2x 2kW ultrasonidos, depósito de agitación y bomba – es un sistema de extracción fácil de usar.

Extractores ultrasónicos de alto rendimiento

Hielscher Ultrasonics tiene una larga experiencia en el diseño, la fabricación y el suministro de extractores ultrasónicos de alto rendimiento para la escala industrial de pequeña a gran escala a empresas e institutos de renombre en todo el mundo. Los ultrasonidos de Hielscher proporcionan ultrasonidos de alta potencia, son robustos y pueden funcionar fácilmente las 24 horas del día bajo una carga pesada. Esto hace que los extractores ultrasónicos de Hielscher sean el caballo de batalla de confianza en la industria alimentaria, farmacéutica y química.
Todos los procesadores ultrasónicos digitales están equipados con una pantalla táctil de color, a través de la cual se pueden establecer y controlar los parámetros del proceso de forma fácil y precisa. En la tarjeta SD incorporada, todos los parámetros del proceso se registran automáticamente en cuanto se enciende el extractor ultrasónico.
Célula de flujo UIP4000hdT para sonicación en línea a escala industrialEl sofisticado diseño de los equipos de sonicación en línea y por lotes de Hielscher ha sido ampliamente probado y optimizado para que sea fácil de usar y de alta calidad. Los reactores de células de flujo están disponibles en varios tamaños y con diferentes geometrías. La amplia gama de sonotrodos (sondas de ultrasonido) con diversas formas, tamaños y longitudes, así como los accesorios adicionales permiten la configuración ideal de su sistema de ultrasonido de acuerdo con su proceso de extracción y el material vegetal.
Otra ventaja de los ultrasonidos de Hielscher’ de los procesadores industriales de ultrasonidos es la entrega de amplitudes muy altas de hasta 200µm, que pueden ser fácilmente y continuamente ejecutadas en operación 24/7. Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados. El control preciso de la amplitud y la opción de correr de amplitudes muy bajas a muy altas permite un proceso óptimo y eficaz. La robustez del equipo de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana, en entornos exigentes.
¡Extractores ultrasónicos de alto rendimiento de Hielscher para extractos superiores!
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para dispersión, emulsificación y extracción celular.

Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.

Literatura/Referencias

  • Misa Knez Hrnčič; Eva Spaninge; Iztok Jože Košir; Eljko Knez; Urban Bre (2019): Hop Compounds: Técnicas de extracción, análisis químicos, efectos antioxidantes, antimicrobianos y anticancerígenos. Nutrientes 2019, 11, 257.
  • Steffen Arctander (2019): Materiales de perfumes y sabores de origen natural. Orchard Innovations; octubre de 2019.


Información interesante

Compuestos bioactivos en el lúpulo

La planta de lúpulo común Humulus lupulus es rico en sustancias fotoquímicas, que se utilizan como ingredientes aromatizantes en alimentos y bebidas (por ejemplo, para amargar la cerveza), así como en perfumes y fragancias. En los suplementos dietéticos y los productos medicinales, los extractos de lúpulo se utilizan para apoyar la salud y para curar o aliviar enfermedades. A continuación encontrará una descripción de los fitocompuestos del lúpulo más prominentes:

Los alfaácidos

Los alfa-ácidos o humulones son el compuesto químico más importante dentro del lúpulo. Durante la cocción del mosto, las humulonas se isomerizan térmicamente en iso-alfa-ácidos o isohumulonas, que son responsables del sabor amargo de la cerveza.

Los beta-ácidos

El lúpulo contiene los llamados beta-ácidos o lupulones. Estos compuestos se valoran sobre todo por su contribución al aroma de la cerveza.

Aceites esenciales

The main components of hops essential oils are terpene hydrocarbons consisting of myrcene, humulene and caryophyllene. Myrcene gives fresh hops its pungent smell. Humulene and its oxidative reaction products contribute to the prominent hop aroma in beer. Together, myrcene, humulene, and caryophyllene represent 80 to 90% of the total content of hops essential oils.

flavonoides

El Xanthohumol es el principal flavonoide del lúpulo. Otros prenilflavonoides bien estudiados e importantes son la 8-prenilnaringenina y el isoxanthohumol. Mientras que los efectos y las propiedades del xanthohumol todavía están siendo investigados, el prenilflavonoide 8-prenilnaringenina ya es conocido como un potente fitoestrógeno.