تولید کارآمد عصاره‌های رازک با فراصوت‌دهی
رازک و عصاره‌های آن از مواد اولیهٔ ضروری برای تولید آبجو هستند. اسیدهای آلفای a-کاریوفیلن (هومولون) و بتا-کاریوفیلن (هومولن) از ترکیبات مهم طعم‌دهنده‌اند که تلخی آبجو را ایجاد می‌کنند و در عطر، ساختار کف و پایداری میکروبیولوژیکی آن نقش دارند. استخراج فراصوتی روشی بسیار کارآمد برای آزادسازی ترکیبات زیست‌فعال از ماتریس سلولی رازک و تولید عصاره‌ای کامل و سرشار از طعم است.
استخراج فراصوتی اسیدهای تلخ از رازک
استخراج فراصوتی اسیدهای تلخ از رازک، روشی بسیار کارآمد و قابل‌اعتماد است که در صنعت آبجوسازی، تولید طعم‌دهنده‌ها و مواد معطر و همچنین مراکز پژوهشی برای استخراج مؤثر و کارآمد ترکیبات عامل تلخی و ترکیبات طعم‌دهنده از مخروط‌های رازک به کار می‌رود.
استخراج فراصوتی بر اصل کاویتاسیون آکوستیکی استوار است. کاویتاسیون آکوستیکی یا فراصوتی بر اثر امواج فراصوت با فرکانس پایین در مایعات ایجاد می‌شود. چرخه‌های متناوب فشار بالا / فشار پایینِ امواج فراصوت، حباب‌های بسیار ریز کاویتاسیون را در حلال ایجاد می‌کنند. تشکیل و فروپاشی سریع این حباب‌ها نیروهای موضعی شدیدی ایجاد می‌کند که دیواره‌های سلولی را تخریب و ترکیبات هدف، مانند اسیدهای تلخ، را از مادهٔ رازک آزاد می‌کنند. کاویتاسیون فراصوتی برای آزادسازی اسیدهای تلخی مانند هومولون، کوهومولون و آدهومولون از رازک بسیار مؤثر است. این ترکیبات بیشتر به‌عنوان ترکیبات طعم‌دهندهٔ مورد استفاده در آبجو شناخته می‌شوند و در تلخی و نمایهٔ طعمی متمایز آن نقش دارند.
یکی از مزایای عمدهٔ استخراج فراصوتی، کارایی و سرعت آن است. فراصوت‌دهی زمان استخراج را در مقایسه با روش‌های سنتی به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد و ازاین‌رو گزینه‌ای جذاب برای کارخانه‌های آبجوسازی و تولیدکنندگان طعم‌دهنده است.
ازآنجاکه فرایند استخراج فراصوتی را می‌توان با تنظیم پارامترهای مختلف، از جمله زمان فراصوت‌دهی، دما، غلظت حلال و نسبت مادهٔ رازک به حلال بهینه کرد، امکان تنظیم فرایند متناسب با نمایهٔ طعمی هدفِ عصارهٔ رازک وجود دارد. بهینه‌سازی، بیشترین میزان استخراج اسیدهای تلخ را همراه با حفظ طعم مطلوب آبجو تضمین می‌کند.
کنترل مناسب دما در طول استخراج فراصوتی ضروری است. دماهای بالا می‌توانند باعث تخریب اسیدهای تلخ و ایجاد طعم‌های نامطلوب شوند.
سونیکاتور UIP4000hdT برای تولید درون‌خطی عصاره‌های باکیفیت رازک
عصاره‌های تمام‌طیف رازک با استخراج فراصوتی
عصاره‌های رازک تهیه‌شده با فراصوت، عصاره‌هایی تمام‌طیف هستند که طیف کامل مواد مؤثرهٔ مخروط‌های رازک را در بر می‌گیرند. استخراج فراصوتی، علاوه بر اسیدهای آلفای a-کاریوفیلن (هومولون) و بتا-کاریوفیلن (هومولن)، ترپن‌های دیگری مانند لینالول و فارنسن و نیز سایر ترکیبات شیمیایی گیاهی، مانند پلی‌فنول‌ها و فلاونوئیدها، را آزاد می‌کند. عصاره‌های تمام‌طیف به‌دلیل آنچه «اثر همراهی» نامیده می‌شود، ارزشمند هستند.
در استخراج فراصوتی، مواد گیاهی مانند رازک و سایر گیاهان در دماهای ملایم پردازش می‌شوند و به‌این‌ترتیب تخریب حرارتی محدود می‌شود. فراصوت‌دهی امکان استفاده از حلال‌های ملایم، ایمن و سازگار با محیط‌زیست را فراهم می‌کند – و از استفاده از حلال‌های سمی جلوگیری می‌کند.
اثربخشی بالای استخراج فراصوتی حتی امکان تولید عصارهٔ رازک از رازک مصرف‌شده را نیز فراهم می‌کند. فرایند شدید استخراج فراصوتی، ترکیبات گیاهی باقی‌مانده را از رازک مصرف‌شده آزاد می‌کند و به خارج‌کردن تمام مواد ارزشمند آن کمک می‌کند تا هیچ مادهٔ زیست‌فعالی هدر نرود.
اسیدهای تلخ رازک
اسیدهای تلخ رازک به اسیدهای α و β تقسیم می‌شوند. اسیدهای تلخ α از سه جزء اصلی تشکیل شده‌اند: n-هومولون، ad-هومولون و co-هومولون. به همین ترتیب، اسیدهای تلخ β شامل n-لوپولون، ad-لوپولون و co-لوپولون هستند. برای کارخانه‌های آبجوسازی و تولید آبجو، اسیدهای α شکل ضروری این اسیدها هستند. با جوشاندن اسیدهای آلفا در شرایط اسیدی ضعیف، این اسیدها ایزومریزه می‌شوند و در نتیجه به اسیدهای ایزو-α تبدیل می‌شوند. طی ایزومریزاسیون، اسیدهای آلفا که حلالیت کمی در آب دارند به شکل ایزوی محلول‌تر تبدیل می‌شوند که تلخی حسی مشخصه را ایجاد می‌کند. اسیدهای β که حلالیتشان در آب حتی از اسیدهای α نیز کمتر است، برای تولید آبجو اهمیت کمتری دارند، زیرا سرعت ایزومریزاسیون اسیدهای بتا هنگام جوشاندن شیرهٔ مالت بسیار پایین است.
رازک علاوه بر کاربرد به‌عنوان مادهٔ طعم‌دهنده، به‌دلیل خواص تقویت‌کنندهٔ سلامت نیز شناخته می‌شود؛ این خواص شامل اثرات آنتی‌اکسیدانی، آرام‌بخشی، ضدالتهابی، ضدسرطان‌زایی و استروژنی است. برای مثال، زانتوهومول، یک پرنیل‌فلاونوئید موجود در رازک، به‌دلیل اثرات آنتی‌اکسیدانی قوی خود شناخته می‌شود. این مواد طبیعی رازک در مکمل‌ها و فرآورده‌های دارویی برای کمک به سلامت یا درمان بیماری‌ها به کار می‌روند.
مخروط‌های رازک
چرا از عصاره‌های رازک استفاده کنیم؟
هنگامی که عصاره‌ها به‌عنوان مادهٔ طعم‌دهنده استفاده می‌شوند، امکان تنظیم بسیار دقیق میزان تلخی و عطر را فراهم می‌کنند، زیرا عصاره‌های رازک از نظر مقادیر و ترکیب مشخص اسیدهای آلفا استاندارد می‌شوند. این امر امکان تولید نمایهٔ طعمی یکسان و در نتیجه محصولی با کیفیت همواره بالا را فراهم می‌کند که انتظارات مشتری را برآورده می‌سازد.
عصاره‌های رازک، هنگامی که به‌عنوان مادهٔ مؤثره در مکمل‌ها و فرآورده‌های دارویی استفاده می‌شوند، مواد زیست‌فعال مانند ترپن‌ها و فلاونوئیدها را با غلظت بسیار بالا فراهم می‌کنند. بنابراین می‌توان مقدار زیادی از ترکیب گیاهی فعال را برای دستیابی به اثر مورد نظر مصرف کرد.
آنالیز کروماتوگرافی گازی عصارهٔ فراصوتی رازک تهیه‌شده با هموژنایزر فراصوتی UP100H: β-caryophyllene oxide، α-caryophyllene، α-pinene، mycrene، limonene، α-caryophylene و caryophylene oxide و سایر ترکیبات.
استخراج فراصوتی رازک
استخراج با حلال که به کمک فراصوت تسریع می‌شود، روشی ساده، سریع و ایمن برای استخراج اسیدهای تلخ از رازک است. استخراج فراصوتی رازک، به‌عنوان فرایندی با دمای پایین، در زمان کوتاه بازده بالایی فراهم می‌کند که در مقایسه با استخراج متداول اسیدهای تلخ از رازک، مزیت‌های قابل‌توجهی محسوب می‌شوند.
دمای پایین پردازش، بازده بالا، کیفیت برتر عصاره (یعنی عصاره‌هایی با طعم کامل / تمام‌طیف) و زمان بسیار کوتاه پردازش، مزایای اصلی استخراج فراصوتی رازک هستند.
استخراج فراصوتی رازک – مزایا:
- استخراج کامل‌تر
- بازده بالاتر
- نمایهٔ طعمی کامل
- حفظ عطر ویژهٔ هر رقم
- تلخ‌کنندگی / طعم‌دهی یکنواخت
- پردازش ناپیوسته و درون‌خطی
- ایمن و آسان برای کاربری
- مقرون‌به‌صرفه، بازگشت سریع سرمایه
SonoStation – یک سامانهٔ فراصوتی مجهز به سونیکاتورهای 2x 2kW، مخزن همزن‌دار و پمپ – سامانه‌ای با کاربری آسان برای استخراج است.
استخراج‌گرهای فراصوتی با عملکرد بالا
Hielscher Ultrasonics سابقه‌ای طولانی در طراحی، ساخت و تأمین استخراج‌گرهای فراصوتی با عملکرد بالا، از مقیاس کوچک تا مقیاس بزرگ صنعتی، برای شرکت‌های معتبر و مؤسسات پژوهشی سراسر جهان دارد. استخراج فراصوتی را می‌توان در هر مقیاسی، از سامانه‌های کوچک آزمایشگاهی تا سامانه‌های صنعتی بزرگ‌مقیاس، انجام داد؛ این قابلیت به تولیدکنندگان امکان می‌دهد فرایند استخراج رازک خود را با نیازهای تولیدشان تطبیق دهند.
سونیکاتورهای Hielscher فراصوت با توان بالا تولید می‌کنند، مقاوم هستند و می‌توانند به‌آسانی به‌صورت 24/7 زیر بار سنگین کار کنند. این ویژگی‌ها، استخراج‌گرهای فراصوتی Hielscher را به تجهیزات پرکار و قابل‌اعتماد صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی تبدیل می‌کنند.
تمام پردازشگرهای فراصوتی دیجیتال به نمایشگر لمسی رنگی مجهز هستند که از طریق آن می‌توانید پارامترهای فرایند را به‌آسانی و با دقت تنظیم و کنترل کنید. به‌محض روشن‌کردن استخراج‌گر فراصوتی، تمام پارامترهای فرایند به‌طور خودکار روی کارت SD تعبیه‌شده ثبت می‌شوند.
طراحی پیشرفتهٔ سامانه‌های فراصوت‌دهی ناپیوسته و درون‌خطی Hielscher به‌طور گسترده آزمایش شده و برای سهولت کاربری و دستیابی به خروجی باکیفیت بهینه شده است. راکتورهای سلول جریان در اندازه‌ها و هندسه‌های مختلف عرضه می‌شوند. طیف گستردهٔ سونوتْرودها (پروب‌های فراصوتی) با شکل‌ها، اندازه‌ها و طول‌های مختلف، همراه با لوازم جانبی تکمیلی، امکان پیکربندی ایدئال سامانهٔ فراصوتی شما را متناسب با فرایند استخراج و مادهٔ گیاهی فراهم می‌کند.
مزیت دیگر پردازشگرهای فراصوتی صنعتی Hielscher Ultrasonics، ایجاد دامنه‌های بسیار بالا تا 200µm است که می‌توان به‌آسانی و به‌طور پیوسته در کارکرد 24/7 از آن‌ها استفاده کرد. برای دامنه‌های حتی بالاتر، سونوتْرودهای فراصوتی سفارشی در دسترس هستند. کنترل دقیق دامنه و امکان کار با دامنه‌های بسیار پایین تا بسیار بالا، دستیابی به فرایندی بهینه و مؤثر را ممکن می‌کند. استحکام تجهیزات فراصوتی Hielscher امکان کارکرد 24/7 را تحت بار سنگین و در محیط‌های دشوار فراهم می‌کند.
استخراج‌گرهای فراصوتی Hielscher با عملکرد بالا برای عصاره‌های برتر!
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش سونیکاتورهای ما ارائه می‌دهد:
| حجم هر بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
هموژنایزرهای فراصوتی پرتوان از مقیاس آزمایشگاهی تا پایلوت و صنعتی .
منابع / مراجع
- Maša Knez Hrnčič; Eva Španinge; Iztok Jože Košir; Željko Knez; Urban Bre (2019): Hop Compounds: Extraction Techniques, Chemical Analyses, Antioxidative, Antimicrobial, and Anticarcinogenic Effects. Nutrients 2019, 11, 257.
- Steffen Arctander (2019): Perfume and Flavor Materials of Natural Origin. Orchard Innovations; October 2019.
- Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Phytochemical Profiling of Sambucus nigra L. Flower and Leaf Extracts and Their Antimicrobial Potential against Almond Tree Pathogens. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
دانستنی‌های مفید
ترکیبات زیست‌فعال رازک
گیاه رازک معمولی Humulus lupulus سرشار از ترکیبات شیمیایی گیاهی است که به‌عنوان مواد طعم‌دهنده در غذاها و نوشیدنی‌ها (برای مثال برای تلخ‌کردن آبجو) و همچنین در عطرها و مواد معطر استفاده می‌شوند. در مکمل‌های غذایی و فرآورده‌های دارویی، عصاره‌های رازک برای کمک به سلامت و درمان یا تسکین بیماری‌ها به کار می‌روند. در ادامه، شرحی از شاخص‌ترین ترکیبات گیاهی رازک آمده است:
اسیدهای آلفا
اسیدهای آلفا یا هومولون‌ها مهم‌ترین ترکیبات شیمیایی موجود در رازک هستند. هنگام جوشاندن شیرهٔ مالت، هومولون‌ها بر اثر حرارت به اسیدهای ایزو-آلفا یا ایزوهومولون‌ها ایزومریزه می‌شوند که مسئول طعم تلخ آبجو هستند.
اسیدهای بتا
رازک حاوی ترکیباتی موسوم به اسیدهای بتا یا لوپولون‌ها است. این ترکیبات عمدتاً به‌دلیل نقشی که در عطر آبجو دارند ارزشمند هستند.
اسانس‌ها
اجزای اصلی اسانس رازک، هیدروکربن‌های ترپنی شامل میرسن، هومولن و کاریوفیلن هستند. میرسن بوی تند رازک تازه را ایجاد می‌کند. هومولن و محصولات واکنش اکسیداسیون آن در عطر شاخص رازک در آبجو نقش دارند. میرسن، هومولن و کاریوفیلن در مجموع 80 تا 90% از کل محتوای اسانس رازک را تشکیل می‌دهند.
فلاونوئیدها
زانتوهومول، فلاونوئید اصلی رازک است. از دیگر پرنیل‌فلاونوئیدهای مهم که به‌خوبی مطالعه شده‌اند می‌توان به 8-پرنیل‌نارینجنین و ایزوزانتوهومول اشاره کرد. درحالی‌که خواص و اثرات زانتوهومول همچنان در دست پژوهش است، پرنیل‌فلاونوئید 8-پرنیل‌نارینجنین از پیش به‌عنوان یک فیتواستروژن قوی شناخته شده است.