Učinkovita proizvodnja ekstrakata hmelja sonikacijom
Hmelj i ekstrakti hmelja bitni su sastojci za proizvodnju piva. Alfa-kiseline a-kariofilen (humulon) i beta-kariofilen (humulen) važni su spojevi okusa koji pivu daju gorčinu i doprinose njegovoj aromi, strukturi pjene i mikrobiološkoj stabilnosti. Ultrazvučna ekstrakcija vrlo je učinkovita tehnika za oslobađanje bioaktivnih spojeva iz matrice stanica hmelja kako bi se proizveo puni ekstrakt hmelja bogatog okusa.
Ultrazvučna ekstrakcija gorkih kiselina iz hmelja
Ultrazvučna ekstrakcija gorkih kiselina iz hmelja vrlo je učinkovita i pouzdana tehnika koja se koristi u pivarskoj industriji, proizvodnji aroma i mirisa, kao iu istraživačkim postrojenjima za učinkovito i djelotvorno izdvajanje spojeva odgovornih za gorčinu i spojeva okusa iz češera hmelja.
Ultrazvučna ekstrakcija koristi princip rada akustične kavitacije. Akustična ili ultrazvučna kavitacija nastaje ultrazvučnim valovima niske frekvencije u tekućinama. Izmjenični ciklusi visokog i niskog tlaka ultrazvučnih valova stvaraju sitne kavitacijske mjehuriće u otapalu. Brzo stvaranje i kolaps ovih mjehurića stvara intenzivne lokalne sile koje ometaju stanične stijenke i oslobađaju ciljne spojeve, kao što su gorke kiseline, iz materijala hmelja. Ultrazvučna kavitacija je vrlo učinkovita za oslobađanje gorkih kiselina kao što su humulon, kohumulon i adhumulon iz hmelja. Ovi spojevi su najpoznatiji kao spojevi okusa koji se koriste u pivu gdje pridonose gorčini i jasnom profilu okusa piva.
Velika prednost ultrazvučne ekstrakcije je njezina učinkovitost i brzina. Sonikacija značajno smanjuje vrijeme ekstrakcije u usporedbi s tradicionalnim metodama, što ga čini privlačnim izborom za pivovare i proizvođače aroma.
Budući da se proces ultrazvučne ekstrakcije može optimizirati podešavanjem različitih parametara, uključujući vrijeme sonikacije, temperaturu, koncentraciju otapala i omjer materijala hmelja i otapala, proces se može prilagoditi ciljnom profilu okusa ekstrakta hmelja. Optimizacija osigurava maksimalnu ekstrakciju gorke kiseline uz zadržavanje željenog okusa piva.
Održavanje odgovarajuće kontrole temperature tijekom ultrazvučne ekstrakcije je bitno. Povišene temperature mogu dovesti do razgradnje gorkih kiselina i stvaranja nepoželjnih neugodnih okusa.
Sonikator UIP4000hdT za inline proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata hmelja
Ultrazvučni ekstrakti hmelja punog spektra
Ultrazvučno pripremljeni ekstrakti hmelja su ekstrakti punog spektra, koji nude cijeli niz aktivnih sastojaka češera hmelja. Osim alfa-kiselina a-kariofilen (humulon) i beta-kariofilen (humulen), ultrazvučna ekstrakcija također oslobađa dodatne terpene kao što su linalool i farnezen, kao i druge fitokemikalije kao što su polifenoli i flavonoidi. Ekstrakti punog spektra cijenjeni su zbog svog takozvanog entourage učinka.
Tijekom ultrazvučne ekstrakcije, biljni materijali, poput hmelja i drugih biljaka, obrađuju se na blagim temperaturama, čime se ograničava toplinska degradacija. Sonikacija omogućuje upotrebu blagih, sigurnih, ekološki prihvatljivih otapala – izbjegavanje uporabe otrovnih otapala.
Visoka učinkovitost ultrazvučne ekstrakcije omogućuje čak i proizvodnju ekstrakata hmelja iz istrošenog hmelja. Intenzivni proces ultrazvučne ekstrakcije oslobađa preostale foto-spojeve iz istrošenog hmelja i pomaže u osiromašenju svih vrijednih tvari iz istrošenog hmelja kako se ne bi gubile bioaktivne tvari.
Gorke kiseline u hmelju
Gorke kiseline hmelja dijele se na α- i β-kiseline. Gorke α-kiseline sastoje se od tri glavne komponente: n-humulona, ad-humulona i ko-humulona. Isto tako, gorke β-kiseline sastoje se od n-lupulona, ad-lupulona i ko-lupulona. Za pivovare i proizvodnju piva, α-kiseline su esencijalni oblik kiseline. Kuhanjem alfa-kiselina u slabo kiselim uvjetima, alfa-kiseline se izomeriziraju i time pretvaraju u izo-α-kiseline. Izomerizacijom se u vodi slabo topive alfa-kiseline pretvaraju u bolje topljivi izo-oblik, koji pokazuje karakterističnu organoleptičku gorčinu. β-kiseline, koje su još manje topljive u vodi od α-kiselina, manje su važne za proizvodnju piva budući da beta-kiseline pokazuju vrlo nisku stopu izomerizacije tijekom vrenja sladovine.
Osim što se koristi kao aroma, hmelj je također poznat po svojim zdravstvenim svojstvima, koja uključuju antioksidativno, sedativno, protuupalno, antikarcinogeno i estrogeno djelovanje. Na primjer, ksantohumol, prenilflavonoid koji se nalazi u hmelju, poznat je po svojim snažnim antioksidativnim učincima. Ove prirodne tvari hmelja koriste se u dodacima prehrani i medicinskim proizvodima za podršku zdravlju ili za liječenje bolesti.
češeri hmelja
Zašto koristiti ekstrakte hmelja?
Kada se koristi kao aromatični sastojak, ekstrakti omogućuju vrlo precizno doziranje gorčine i arome budući da su ekstrakti hmelja standardizirani u pogledu određenih količina i sastava alfa kiselina. To omogućuje proizvodnju istog profila okusa, a time i kontinuirano visokokvalitetni proizvod koji ispunjava očekivanja kupaca.
Kada se koristi kao aktivni sastojak u dodacima prehrani i lijekovima, ekstrakti hmelja nude visoko koncentriranu količinu bioaktivnih tvari, npr. terpena, flavonoida. Pritom je moguće unijeti veliku količinu aktivnog fotokomponente kako bi se postigao željeni učinak.
Analiza plinskom kromatografijom ultrazvučnog ekstrakta hmelja pripremljenog ultrazvučnim homogenizatorom UP100H: β-kariofilen oksid, α-kariofilen, α-pinen, mikren, limonen, α-kariofilen i kariofilen oksid i drugi.
Ultrazvučna ekstrakcija hmelja
Ultrazvučno ubrzana ekstrakcija otapalom jednostavna je, brza i štedna metoda za ekstrakciju gorkih kiselina iz hmelja. Budući da se radi o tretmanu na niskim temperaturama, ultrazvučna ekstrakcija hmelja daje visoke prinose u kratkom vremenu procesa, što su značajne prednosti u usporedbi s konvencionalnom ekstrakcijom gorke kiseline iz hmelja.
Niske temperature obrade, visoki prinosi, vrhunska kvaliteta ekstrakta (tj. puni okus / ekstrakti punog spektra) i vrlo kratko vrijeme obrade glavne su prednosti ultrazvučne ekstrakcije hmelja.
Ultrazvučna ekstrakcija hmelja – Prednosti:
- Potpunija ekstrakcija
- Veći prinos
- Potpuni profil okusa
- Sačuvana sortno specifična aroma
- Konzistentna gorčina/aroma
- Skupna i inline obrada
- Siguran i jednostavan za rukovanje
- Ekonomičan, brz povrat ulaganja
SonoStation – ultrazvučni sustav s 2x 2kW ultrasonicators, spremnik za miješanje i pumpa – je user-friendly sustav za ekstrakciju.
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi
Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u projektiranju, proizvodnji i opskrbi ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi za male i velike industrijske razmjere renomiranim tvrtkama i istraživačkim institutima širom svijeta. Ultrazvučna ekstrakcija može se izvesti u bilo kojoj mjeri, od malih laboratorijskih postavki do velikih industrijskih sustava, omogućujući proizvođačima da prilagode svoj proces ekstrakcije hmelja svojim proizvodnim potrebama.
Hielscher ultrasonicators isporučuju ultrazvuk velike snage, robusni su i mogu lako raditi 24/7 pod velikim opterećenjem. To Hielscher ultrazvučne ekstraktore čini pouzdanim radnim konjem u prehrambenoj, farmaceutskoj i kemijskoj industriji.
Svi digitalni ultrazvučni procesori opremljeni su zaslonom osjetljivim na dodir u boji, putem kojeg možete jednostavno i precizno postaviti i kontrolirati procesne parametre. Na ugrađenu SD-karticu svi procesni parametri automatski se snimaju čim uključite ultrazvučni ekstraktor.
Sofisticirani dizajn Hielscherovih šaržnih i inline sonikacijskih postavki opsežno je testiran i optimiziran za lakoću korištenja i visokokvalitetni izlaz. Reaktori s protočnim ćelijama dostupni su u različitim veličinama i različitim geometrijama. Širok raspon sonotroda (ultrazvučnih sondi) s različitim oblicima, veličinama i duljinama, kao i dodatni dodaci omogućuju idealnu konfiguraciju vašeg ultrazvučnog sustava u skladu s vašim procesom ekstrakcije i biljnim materijalom.
Još jedna prednost Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori isporučuju vrlo visoke amplitude do 200µm, koji se mogu lako i kontinuirano pokretati u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Precizna kontrola nad amplitudom i mogućnost rada od vrlo niske do vrlo visoke amplitude omogućavaju optimalan i učinkovit proces. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
Hielscher ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za vrhunske ekstrakte!
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorija do pilot i industrijski mjerilo.
Literatura/Reference
- Maša Knez Hrnčič; Eva Španinge; Iztok Jože Košir; Željko Knez; Urban Bre (2019): Spojevi hmelja: tehnike ekstrakcije, kemijske analize, antioksidativni, antimikrobni i antikarcinogeni učinci. Hranjive tvari 2019, 11, 257.
- Steffen Arctander (2019): Parfemi i arome prirodnog podrijetla. Inovacije voćnjaka; listopada 2019.
- Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas JJ, Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023.): Fitokemijsko profiliranje ekstrakata cvijeta i lišća Sambucus nigra L. i njihov antimikrobni potencijal protiv patogena stabla badema. Međunarodni časopis za molekularne znanosti, 2023.
Činjenice koje vrijedi znati
Bioaktivni spojevi u hmelju
Biljka obični hmelj Humulus lupulus je bogata foto-kemikalijama, koje se koriste kao aromatični sastojci u hrani i pićima (npr. za gorko pivo), kao iu parfemima i mirisima. U dodacima prehrani i lijekovima ekstrakti hmelja koriste se za potporu zdravlju te za liječenje ili ublažavanje bolesti. U nastavku pronađite opis najistaknutijih fito-spojeva hmelja:
Alfa kiseline
Alfa-kiseline ili humuloni najvažniji su kemijski spoj u hmelju. Tijekom vrenja sladovine, humuloni se termički izomeriziraju u izo-alfa-kiseline ili izohumulone, koji su odgovorni za gorak okus piva.
Beta kiseline
Hmelj sadrži takozvane beta-kiseline ili lupulone. Ovi spojevi se najviše cijene zbog svog doprinosa arome pivu.
esencijalna ulja
Glavne komponente eteričnih ulja hmelja su terpenski ugljikovodici koji se sastoje od mircena, humulena i kariofilena. Mircen daje svježem hmelju oštar miris. Humulen i njegovi produkti oksidativne reakcije doprinose izraženoj aromi hmelja u pivu. Mircen, humulen i kariofilen zajedno čine 80 do 90% ukupnog sadržaja eteričnih ulja hmelja.
flavonoidi
Ksantohumol je glavni flavonoid u hmelju. Ostali dobro proučeni i važni prenilflavonoidi su 8-prenilnaringenin i izoksantohumol. Dok se svojstva i učinci ksantohumola još uvijek istražuju, prenilflavonoid 8-prenilnaringenin već je poznat kao snažan fitoestrogen.