ייצור יעיל של תמציות כשות באמצעות סוניקציה
כשות ותמציות כשות הן מרכיבים חיוניים בייצור בירה. חומצות האלפא a-caryophyllene (humulone) ו-beta-caryophyllene (humulene) הן תרכובות טעם חשובות, המעניקות לבירה את מרירותה ותורמות לארומה שלה, למבנה הקצף וליציבות המיקרוביולוגית שלה. מיצוי אולטרסוני הוא טכניקה יעילה ביותר לשחרור התרכובות הפעילות ביולוגית מתוך המטריצה התאית של הכשות, לצורך הפקת תמצית כשות מלאה ועשירה בטעם.
מיצוי אולטרסוני של חומצות מרירות מכשות
מיצוי אולטרסוני של חומצות מרירות מכשות הוא טכניקה יעילה ביותר ואמינה המשמשת בתעשיית בישול הבירה, בייצור חומרי טעם וריח וכן במתקני מחקר, למיצוי יעיל ואפקטיבי של תרכובות האחראיות למרירות ושל תרכובות טעם מאצטרובלי כשות.
מיצוי אולטרסוני מבוסס על עקרון הפעולה של קוויטציה אקוסטית. קוויטציה אקוסטית או אולטרסונית נוצרת באמצעות גלי אולטרסאונד בתדר נמוך בנוזלים. המחזורים המתחלפים של לחץ גבוה / לחץ נמוך בגלי האולטרסאונד יוצרים בועות קוויטציה זעירות בממס. ההיווצרות והקריסה המהירות של בועות אלה מחוללות כוחות מקומיים עזים, המפרקים דפנות תאים ומשחררים מחומר הכשות תרכובות מטרה, כגון חומצות מרירות. קוויטציה אולטרסונית יעילה מאוד בשחרור חומצות מרירות כגון humulone, cohumulone ו-adhumulone מכשות. תרכובות אלה מוכרות בעיקר כתרכובות טעם המשמשות בבירה, שבה הן תורמות למרירות ולפרופיל הטעם הייחודי של הבירה.
יתרון מרכזי של מיצוי אולטרסוני הוא יעילותו ומהירותו. סוניקציה מקצרת במידה ניכרת את זמני המיצוי בהשוואה לשיטות מסורתיות, ולכן היא בחירה אטרקטיבית למבשלות בירה וליצרני חומרי טעם.
מכיוון שניתן למטב את תהליך המיצוי האולטרסוני באמצעות כוונון פרמטרים שונים, ובהם זמן הסוניקציה, הטמפרטורה, ריכוז הממס והיחס בין חומר הכשות לממס, ניתן להתאים את התהליך לפרופיל הטעם המבוקש של תמצית הכשות. המיטוב מבטיח מיצוי מרבי של חומצות מרירות תוך שמירה על טעם הבירה הרצוי.
שמירה על בקרת טמפרטורה נאותה במהלך המיצוי האולטרסוני היא חיונית. טמפרטורות גבוהות עלולות לגרום לפירוק חומצות מרירות ולהיווצרות טעמי לוואי בלתי רצויים.
מכשיר סוניקציה UIP4000hdT לייצור תמציות כשות באיכות גבוהה בקו הייצור
תמציות כשות אולטרסוניות בספקטרום מלא
תמציות כשות המופקות באמצעות אולטרסאונד הן תמציות בספקטרום מלא, המציעות את מלוא מגוון המרכיבים הפעילים של אצטרובלי הכשות. מלבד חומצות האלפא a-caryophyllene (humulone) ו-beta-caryophyllene (humulene), מיצוי אולטרסוני משחרר גם טרפנים נוספים כגון linalool ו-farnesene, וכן חומרים פיטוכימיים נוספים כגון פוליפנולים ופלבונואידים. תמציות בספקטרום מלא מוערכות בזכות מה שמכונה אפקט הפמליה שלהן.
במהלך מיצוי אולטרסוני, חומרים צמחיים, כגון כשות וצמחי תבלין ומרפא אחרים, מעובדים בטמפרטורות מתונות, וכך מוגבל הפירוק התרמי. סוניקציה מאפשרת שימוש בממסים עדינים, בטוחים וידידותיים לסביבה – וכך נמנע השימוש בממסים רעילים.
היעילות הגבוהה של מיצוי אולטרסוני מאפשרת אפילו להפיק תמציות כשות מכשות שכבר עברה מיצוי. תהליך המיצוי האולטרסוני האינטנסיבי משחרר את תרכובות הפוטו שנותרו בכשות שכבר עברה מיצוי ומסייע למצות ממנה את כל החומרים בעלי הערך, כך שלא מתבזבזים חומרים פעילים ביולוגית.
חומצות מרירות בכשות
החומצות המרות בכשות נחלקות לחומצות α ולחומצות β. חומצות α המרות מורכבות משלושה רכיבים עיקריים: n-humulone, ad-humulone ו-co-humulone. בדומה לכך, חומצות β המרות מורכבות מ-n-lupulone, ad-lupulone ו-co-lupulone. עבור מבשלות בירה וייצור בירה, חומצות α הן צורת החומצה החיונית. הרתחת חומצות אלפא בתנאים חומציים חלשים גורמת לאיזומריזציה שלהן, וכך הן הופכות לחומצות iso-α. באמצעות איזומריזציה, חומצות האלפא שמסיסותן במים נמוכה הופכות לצורת איזו מסיסה יותר, המתאפיינת במרירות האורגנולפטית האופיינית. חומצות β, שמסיסותן במים נמוכה אף מזו של חומצות α, חשובות פחות לייצור בירה, מכיוון שקצב האיזומריזציה של חומצות הבטא במהלך הרתחת תירוש הבירה נמוך מאוד.
מלבד השימוש בכשות כרכיב להקניית טעם, היא ידועה גם בתכונותיה המקדמות בריאות, הכוללות השפעות נוגדות חמצון, מרגיעות, נוגדות דלקת, נוגדות סרטן ואסטרוגניות. לדוגמה, xanthohumol, פרנילפלבונואיד המצוי בכשות, ידוע בהשפעותיו החזקות נוגדות החמצון. חומרים טבעיים אלה מהכשות משמשים בתוספי תזונה ובתכשירים רפואיים לתמיכה בבריאות או לטיפול במחלות.
אצטרובלי כשות
מדוע להשתמש בתמציות כשות?
כאשר תמציות כשות משמשות כרכיב להקניית טעם, הן מאפשרות מינון מדויק מאוד של מרירות וארומה, מכיוון שהן מתוקננות מבחינת כמויות והרכבים מוגדרים של חומצות אלפא. כך ניתן לייצר את אותו פרופיל טעם, ובהתאם לכך מוצר באיכות גבוהה באופן עקבי העומד בציפיות הלקוחות.
כאשר תמציות כשות משמשות כרכיב פעיל בתוספי תזונה ובתכשירים רפואיים, הן מספקות כמות מרוכזת מאוד של חומרים פעילים ביולוגית, כגון טרפנים ופלבונואידים. כך ניתן לצרוך כמות גדולה של התרכובת הפוטוכימית הפעילה כדי להשיג את ההשפעה המבוקשת.
אנליזה בכרומטוגרפיית גזים של תמצית כשות שהופקה באולטרסאונד באמצעות הומוגנייזר אולטרסוני UP100H: β-caryophyllene oxide, α-caryophyllene, α-pinene, mycrene, limonene, α-caryophylene וכן caryophylene oxide ואחרים.
מיצוי כשות באולטרסאונד
מיצוי בממס המואץ באמצעות אולטרסאונד הוא שיטה פשוטה, מהירה ובטוחה למיצוי חומצות מרות מכשות. בהיותו טיפול בטמפרטורה נמוכה, מיצוי כשות באולטרסאונד מספק תפוקות גבוהות בזמן תהליך קצר, ואלה יתרונות משמעותיים בהשוואה למיצוי המקובל של חומצות מרות מכשות.
טמפרטורות עיבוד נמוכות, תפוקות גבוהות, איכות תמצית מעולה (כלומר, תמציות בעלות מלוא הטעם / מלוא ספקטרום הרכיבים) וזמן עיבוד קצר מאוד הם היתרונות העיקריים של מיצוי כשות באולטרסאונד.
מיצוי כשות באולטרסאונד – יתרונות:
- מיצוי שלם יותר
- תפוקה גבוהה יותר
- פרופיל טעם מלא
- שימור הארומה האופיינית לזן
- הקניית מרירות / טעם באופן עקבי
- עיבוד באצוות ובקו הייצור
- בטוח וקל לתפעול
- חסכוני, החזר מהיר על ההשקעה
SonoStation – מערכת אולטרסונית עם מכשירי אולטרסאונד בהספק 2x 2kW, מכל עם בוחש ומשאבה – היא מערכת ידידותית למשתמש למיצוי.
מערכות מיצוי אולטרסוניות בעלות ביצועים גבוהים
ל-Hielscher Ultrasonics ניסיון רב שנים בתכנון, בייצור ובאספקה של מערכות מיצוי אולטרסוניות בעלות ביצועים גבוהים, לקנה מידה תעשייתי קטן עד גדול, לחברות ולמכוני מחקר בעלי שם ברחבי העולם. ניתן לבצע מיצוי באולטרסאונד בכל קנה מידה, ממערכים מעבדתיים קטנים ועד מערכות תעשייתיות בקנה מידה גדול, וכך לאפשר ליצרנים להתאים את תהליך מיצוי הכשות לצורכי הייצור שלהם.
מכשירי האולטרסאונד של Hielscher מספקים אולטרסאונד בהספק גבוה, הם עמידים ויכולים לפעול בקלות 24/7 תחת עומס כבד. בזכות זאת, מערכות המיצוי האולטרסוניות של Hielscher הן סוס העבודה האמין בתעשיות המזון, התרופות והכימיקלים.
כל המעבדים האולטרסוניים הדיגיטליים מצוידים בצג מגע צבעוני, שבאמצעותו ניתן להגדיר את פרמטרי התהליך ולשלוט בהם בקלות ובדיוק. כל פרמטרי התהליך נרשמים אוטומטית בכרטיס ה-SD המובנה מיד עם הפעלת מערכת המיצוי האולטרסונית.
התכנון המתוחכם של מערכות הסוניקציה של Hielscher לעיבוד באצוות ובקו הייצור נבדק בהרחבה ומותאם לנוחות שימוש ולהפקת תוצרים באיכות גבוהה. ריאקטורים של תאי זרימה זמינים בגדלים שונים ובגאומטריות שונות. המגוון הרחב של סונוטרודות (גשושיות אולטרסוניות) בצורות, בגדלים ובאורכים שונים, לצד אביזרים נוספים, מאפשר להתאים את תצורת המערכת האולטרסונית שלכם באופן מיטבי לתהליך המיצוי ולחומר הצמחי שלכם.
יתרון נוסף של המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher Ultrasonics הוא הפקת אמפליטודות גבוהות מאוד של עד 200µm, שניתן להפעיל בקלות וברציפות בפעולה של 24/7. לאמפליטודות גבוהות אף יותר, זמינות סונוטרודות אולטרסוניות מותאמות אישית. השליטה המדויקת באמפליטודה והאפשרות לפעול באמפליטודות נמוכות מאוד עד גבוהות מאוד מאפשרות תהליך מיטבי ויעיל. העמידות של הציוד האולטרסוני של Hielscher מאפשרת פעולה של 24/7 בעומס כבד ובסביבות תובעניות.
מכשירי מיצוי אולטרסוניים עתירי ביצועים של Hielscher לתמציות באיכות מעולה!
הטבלה שלהלן מציגה את כושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של מכשירי UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
ספרות/מקורות
- Maša Knez Hrnčič; Eva Španinge; Iztok Jože Košir; Željko Knez; Urban Bre (2019): תרכובות בכשות: טכניקות מיצוי, אנליזות כימיות, השפעות נוגדות חמצון, אנטימיקרוביאליות ונוגדות סרטן. Nutrients 2019, 11, 257.
- Steffen Arctander (2019): חומרי בישום וטעם ממקור טבעי. 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): אפיון פיטוכימי של תמציות פרחים ועלים של Sambucus nigra L. והפוטנציאל האנטימיקרוביאלי שלהן נגד פתוגנים של עצי שקד. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
עובדות שכדאי לדעת
תרכובות פעילות ביולוגית בכשות
צמח הכשות המצויה Humulus lupulus עשיר בחומרים פוטוכימיים, המשמשים כרכיבי טעם במזונות ובמשקאות (למשל להקניית מרירות לבירה), וכן בבשמים ובמוצרי בישום. בתוספי תזונה ובתכשירים רפואיים, תמציות כשות משמשות לתמיכה בבריאות ולריפוי מחלות או להקלתן. להלן תיאור של התרכובות הפיטוכימיות הבולטות ביותר בכשות:
חומצות אלפא
חומצות אלפא, או הומולונים, הן התרכובות הכימיות החשובות ביותר בכשות. במהלך הרתחת התירוש, ההומולונים עוברים איזומריזציה תרמית לחומצות איזו־אלפא, או איזוהומולונים, האחראים לטעמה המר של הבירה.
חומצות בטא
כשות מכילה חומצות המכונות חומצות בטא, או לופולונים. תרכובות אלה מוערכות בעיקר בזכות תרומתן לארומה של הבירה.
שמנים אתריים
המרכיבים העיקריים של השמנים האתריים בכשות הם פחמימנים טרפניים הכוללים myrcene, humulene ו־caryophyllene. התרכובת myrcene מקנה לכשות הטרייה את ריחה החריף. התרכובת humulene ותוצרי תגובות החמצון שלה תורמים לארומת הכשות הבולטת בבירה. יחד, myrcene, humulene ו־caryophyllene מהווים 80 עד 90% מהתכולה הכוללת של השמנים האתריים בכשות.
פלבונואידים
Xanthohumol הוא הפלבונואיד העיקרי בכשות. פרניל־פלבונואידים חשובים נוספים שנחקרו היטב הם 8-prenylnaringenin ו־isoxanthohumol. בעוד שתכונותיו והשפעותיו של xanthohumol עדיין נחקרות, הפרניל־פלבונואיד 8-prenylnaringenin כבר מוכר כפיטואסטרוגן רב־עוצמה.