Učinkovita proizvodnja ekstrakata hmelja sonikacijom

Hmelj i ekstrakti hmelja ključni su sastojci za proizvodnju piva. Alfa-kiseline a-caryophyllene (humulone) i beta-caryophyllene (humulene) važni su aromatski spojevi koji pivu daju gorčinu te pridonose njegovoj aromi, strukturi pjene i mikrobiološkoj stabilnosti. Ultrazvučna ekstrakcija vrlo je učinkovita tehnika oslobađanja bioaktivnih spojeva iz staničnog matriksa hmelja radi proizvodnje cjelovitog ekstrakta hmelja bogatog okusom.

Ultrazvučna ekstrakcija gorkih kiselina iz hmelja

Ultrazvučna ekstrakcija gorkih kiselina iz hmelja vrlo je učinkovita i pouzdana tehnika koja se primjenjuje u pivarskoj industriji, proizvodnji aroma i mirisa te u istraživačkim ustanovama za učinkovito i djelotvorno izdvajanje spojeva odgovornih za gorčinu i aromatskih spojeva iz češera hmelja.

Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na načelu akustične kavitacije. Akustična ili ultrazvučna kavitacija nastaje djelovanjem niskofrekventnih ultrazvučnih valova u tekućinama. Izmjenični ciklusi visokog / niskog tlaka ultrazvučnih valova stvaraju sićušne kavitacijske mjehuriće u otapalu. Brzo nastajanje i urušavanje tih mjehurića stvara snažne lokalne sile koje razaraju stanične stijenke i oslobađaju ciljane spojeve, poput gorkih kiselina, iz hmeljnog materijala. Ultrazvučna kavitacija vrlo je učinkovita u oslobađanju gorkih kiselina iz hmelja, kao što su humulone, cohumulone i adhumulone. Ti su spojevi najpoznatiji kao aromatski spojevi koji se upotrebljavaju u pivu, u kojem pridonose gorčini i prepoznatljivom profilu okusa.
Velika prednost ultrazvučne ekstrakcije jest njezina učinkovitost i brzina. Sonikacija znatno skraćuje vrijeme ekstrakcije u usporedbi s tradicionalnim metodama, što je čini privlačnim izborom za pivovare i proizvođače aroma.
Budući da se postupak ultrazvučne ekstrakcije može optimizirati prilagodbom različitih parametara, uključujući vrijeme sonikacije, temperaturu, koncentraciju otapala i omjer hmeljnog materijala i otapala, postupak se može prilagoditi ciljanom profilu okusa ekstrakta hmelja. Optimizacija osigurava maksimalnu ekstrakciju gorkih kiselina uz očuvanje željenog okusa piva.
Održavanje odgovarajuće kontrole temperature tijekom ultrazvučne ekstrakcije ključno je. Povišene temperature mogu dovesti do razgradnje gorkih kiselina i nastanka neželjenih okusa.

Ultrazvučni ekstrakti hmelja punog spektra

Ultrazvučno pripremljeni ekstrakti hmelja ekstrakti su punog spektra koji nude cijeli raspon aktivnih sastojaka češera hmelja. Osim alfa-kiselina a-caryophyllene (humulone) i beta-caryophyllene (humulene), ultrazvučna ekstrakcija oslobađa i druge terpene, poput linalola i farnezena, te druge fitokemikalije, poput polifenola i flavonoida. Ekstrakti punog spektra cijenjeni su zbog svojeg takozvanog učinka združenog djelovanja.
Tijekom ultrazvučne ekstrakcije biljni materijali, poput hmelja i drugog bilja, obrađuju se pri blagim temperaturama, čime se ograničava toplinska razgradnja. Sonikacija omogućuje upotrebu blagih, sigurnih i ekološki prihvatljivih otapala – čime se izbjegava upotreba toksičnih otapala.
Visoka učinkovitost ultrazvučne ekstrakcije omogućuje čak i proizvodnju ekstrakata hmelja iz iskorištenog hmelja. Intenzivan postupak ultrazvučne ekstrakcije oslobađa preostale fotospojeve iz iskorištenog hmelja i pomaže izdvojiti sve vrijedne tvari iz njega kako se bioaktivne tvari ne bi rasipale.

Gorke kiseline u hmelju

Gorke kiseline hmelja dijele se na α- i β-kiseline. Gorke α-kiseline sastoje se od triju glavnih sastavnica: n-humulone, ad-humulone i co-humulone. Isto tako, gorke β-kiseline sastoje se od spojeva n-lupulone, ad-lupulone i co-lupulone. Za pivovare i proizvodnju piva α-kiseline ključan su oblik kiselina. Kuhanjem alfa-kiselina u slabo kiselim uvjetima alfa-kiseline se izomeriziraju i tako pretvaraju u izo-α-kiseline. Izomerizacijom se alfa-kiseline slabo topljive u vodi pretvaraju u topljiviji izo-oblik, koji pokazuje karakterističnu organoleptičku gorčinu. β-kiseline, koje su još slabije topljive u vodi od α-kiselina, manje su važne za pivarsku proizvodnju jer beta-kiseline pokazuju vrlo nisku brzinu izomerizacije tijekom kuhanja sladovine.
Osim što se upotrebljava kao sastojak za aromatiziranje, hmelj je poznat i po svojstvima koja povoljno djeluju na zdravlje, uključujući antioksidacijske, sedativne, protuupalne, antikancerogene i estrogenske učinke. Primjerice, ksantohumol, prenilflavonoid prisutan u hmelju, poznat je po snažnim antioksidacijskim učincima. Te prirodne tvari iz hmelja upotrebljavaju se u dodacima prehrani i lijekovima za potporu zdravlju ili liječenje bolesti.

Zašto upotrebljavati ekstrakte hmelja?

Kada se upotrebljavaju kao sastojak za aromatiziranje, ekstrakti omogućuju vrlo precizno doziranje gorčine i arome jer su ekstrakti hmelja standardizirani u pogledu određenih količina i sastava alfa-kiselina. To omogućuje postizanje istog profila okusa, a time i stalno visoke kvalitete proizvoda koji ispunjava očekivanja kupaca.
Kada se upotrebljavaju kao aktivni sastojak u dodacima prehrani i lijekovima, ekstrakti hmelja pružaju visoku koncentraciju bioaktivnih tvari, npr. terpena i flavonoida. Time je moguće unijeti veliku količinu aktivnog fotospoja kako bi se postigao ciljani učinak.

Plinskokromatografska analiza ultrazvučnog ekstrakta hmelja pripremljenog ultrazvučnim homogenizatorom UP100H: oksid β-kariofilena, α-kariofilen, α-pinen, mycrene, limonen, α-caryophylene i oksid spoja caryophylene te drugi.

Ultrazvučna ekstrakcija hmelja

Ekstrakcija otapalom ubrzana ultrazvukom jednostavna je, brza i sigurna metoda ekstrakcije gorkih kiselina iz hmelja. Kao postupak obrade pri niskim temperaturama, ultrazvučna ekstrakcija hmelja daje visoke prinose u kratkom vremenu obrade, što su znatne prednosti u usporedbi s konvencionalnom ekstrakcijom gorkih kiselina iz hmelja.
Niske temperature obrade, visoki prinosi, vrhunska kvaliteta ekstrakta (tj. ekstrakti punog okusa / punog spektra) i vrlo kratko vrijeme obrade glavne su prednosti ultrazvučne ekstrakcije hmelja.
Ultrazvučna ekstrakcija hmelja – prednosti:

• Potpunija ekstrakcija
• Veći prinos
• Potpun profil okusa
• Očuvana aroma karakteristična za sortu
• Ujednačeno postizanje gorčine / aromatiziranje
• Šaržna i protočna obrada
• Sigurno i jednostavno rukovanje
• Ekonomičnost, brz povrat ulaganja

Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi

Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u projektiranju, proizvodnji i isporuci ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi za industrijsku primjenu od malih do velikih razmjera renomiranim tvrtkama i istraživačkim institutima diljem svijeta. Ultrazvučna ekstrakcija može se provoditi u bilo kojem mjerilu, od malih laboratorijskih postava do velikih industrijskih sustava, što proizvođačima omogućuje prilagodbu postupka ekstrakcije hmelja njihovim proizvodnim potrebama.
Hielscher ultrazvučni uređaji isporučuju ultrazvuk velike snage, robusni su i mogu bez poteškoća raditi 24/7 pod velikim opterećenjem. Zbog toga su Hielscher ultrazvučni ekstraktori pouzdani radni strojevi u prehrambenoj, farmaceutskoj i kemijskoj industriji.
Svi digitalni ultrazvučni procesori opremljeni su zaslonom u boji osjetljivim na dodir, putem kojeg možete jednostavno i precizno postavljati i nadzirati procesne parametre. Svi procesni parametri automatski se bilježe na ugrađenu SD karticu čim uključite ultrazvučni ekstraktor.
Napredni dizajn sustava tvrtke Hielscher za šaržnu i linijsku sonikaciju opsežno je ispitan i optimiziran za jednostavnu uporabu i visokokvalitetne rezultate obrade. Reaktori s protočnim ćelijama dostupni su u različitim veličinama i s različitim geometrijama. Širok izbor sonotroda (ultrazvučnih sondi) različitih oblika, veličina i duljina te dodatna oprema omogućuju idealnu konfiguraciju vašeg ultrazvučnog sustava u skladu s vašim postupkom ekstrakcije i biljnim materijalom.
Još jedna prednost industrijskih ultrazvučnih procesora tvrtke Hielscher Ultrasonics jest postizanje vrlo visokih amplituda do 200µm, pri kojima mogu jednostavno i kontinuirano raditi u režimu 24/7. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Precizna kontrola amplitude i mogućnost rada pri vrlo niskim do vrlo visokim amplitudama omogućuju optimalan i učinkovit postupak. Robusnost ultrazvučne opreme tvrtke Hielscher omogućuje rad 24/7 pri velikom opterećenju i u zahtjevnim okruženjima.
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi tvrtke Hielscher za ekstrakte vrhunske kvalitete!
Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: