超音波処理によるホップエキスの効率的な製造

ホップとホップエキスは、ビールの製造に不可欠な原料です。α酸であるa-caryophyllene (humulone)とbeta-caryophyllene (humulene)は重要な風味成分であり、ビールに苦味を与え、香り、泡の構造、微生物学的安定性に寄与します。超音波抽出は、ホップの細胞マトリックスから生理活性化合物を放出させ、風味豊かで成分を余すところなく含むホップエキスを製造するための、非常に効率的な技術です。

ホップからの苦味酸の超音波抽出

ホップからの苦味酸の超音波抽出は、醸造業界、香味料・香料の製造、研究施設で使用される、非常に効率的で信頼性の高い技術です。ホップの球花から、苦味の原因となる化合物と風味成分を効率的かつ効果的に抽出します。

超音波抽出は、音響キャビテーションの作用原理を利用します。音響キャビテーション、すなわち超音波キャビテーションは、液体中の低周波超音波によって発生します。超音波の高圧・低圧サイクルが交互に繰り返されることで、溶媒中に微小なキャビテーション気泡が生じます。これらの気泡が急速に形成・崩壊すると、局所的に強い力が発生し、細胞壁を破壊して、苦味酸などの目的化合物をホップ原料から放出させます。超音波キャビテーションは、フムロン、コフムロン、アドフムロンなどの苦味酸をホップから放出させるうえで非常に効果的です。これらの化合物は、ビールの苦味と独特の味わいに寄与する、ビール用の風味成分として最もよく知られています。
超音波抽出の大きな利点は、その効率と速さです。超音波処理は従来の方法と比べて抽出時間を大幅に短縮するため、醸造所や香味料メーカーにとって魅力的な選択肢です。
超音波抽出工程は、超音波処理時間、温度、溶媒濃度、ホップ原料と溶媒の比率など、さまざまなパラメーターを調整して最適化できるため、ホップエキスの目標とする風味特性に合わせて工程を調整できます。最適化により、望ましいビールの風味を維持しながら、苦味酸を最大限に抽出できます。
超音波抽出中は、適切な温度管理を維持することが不可欠です。温度が高くなると、苦味酸の分解や望ましくない異味・異臭の発生につながる可能性があります。

超音波によるフルスペクトルホップエキス

超音波で調製したホップエキスは、ホップ球花の有効成分を全範囲にわたって含むフルスペクトルエキスです。超音波抽出は、α酸であるa-caryophyllene (humulone)とbeta-caryophyllene (humulene)に加え、リナロールやファルネセンなどのその他のテルペン、さらにポリフェノールやフラボノイドなどの植物化学物質も放出させます。フルスペクトルエキスは、いわゆるアントラージュ効果が評価されています。
超音波抽出では、ホップやその他のハーブなどの植物原料を穏やかな温度条件で処理するため、熱分解が抑えられます。超音波処理では、穏やかで安全かつ環境に配慮した溶媒を使用でき、有毒な溶媒の使用を避けられます。
超音波抽出は非常に効果的であるため、使用済みホップからでもホップエキスを製造できます。強力な超音波抽出工程は、使用済みホップに残っている光化学化合物を放出させ、価値のあるすべての物質を使用済みホップから取り出すのに役立つため、生理活性物質を無駄にしません。

ホップに含まれる苦味酸

ホップの苦味酸は、α酸とβ酸に区別されます。苦味α酸は、n-フムロン、ad-フムロン、co-フムロンという三つの主要成分で構成されます。同様に、苦味β酸はn-ルプロン、ad-ルプロン、co-ルプロンで構成されます。醸造所とビール製造にとって、α酸は不可欠な酸の形態です。α酸を弱酸性条件下で煮沸すると、α酸が異性化し、イソα酸に変化します。異性化によって、水に溶けにくいα酸は、特徴的な官能的苦味を示す、より溶解性の高いイソ型に変わります。β酸はα酸よりもさらに水に溶けにくく、麦汁の煮沸中の異性化率も非常に低いため、醸造における重要性は低くなります。
ホップは、風味付け原料としての用途に加え、抗酸化作用、鎮静作用、抗炎症作用、抗発がん作用、エストロゲン作用など、健康を促進する特性でも知られています。例えば、ホップに含まれるプレニルフラボノイドであるキサントフモールは、強い抗酸化作用で知られています。これらのホップ由来の天然物質は、健康を支えたり疾患を治療したりするために、サプリメントや医薬品に使用されています。

ホップエキスを使用する理由

ホップエキスは、α酸の特定の含有量と組成について標準化されているため、風味付け原料として使用すると、苦味と香りを非常に正確に調整できます。これにより、同じ風味特性を再現し、顧客の期待に応える高品質の製品を継続的に製造できます。
サプリメントや医薬品の有効成分として使用する場合、ホップエキスはテルペンやフラボノイドなどの生理活性物質を高濃度で含有します。そのため、目的とする効果を得るために、活性を持つ光化学化合物を多量に摂取することが可能です。

超音波ホモジナイザー UP100Hで調製した超音波ホップエキスのガスクロマトグラフィー分析：β-caryophyllene oxide、α-caryophyllene、α-pinene、mycrene、limonene、α-caryophylene、caryophylene oxideなど。

ホップの超音波抽出

超音波によって促進される溶媒抽出は、ホップから苦味酸を抽出するための、簡単で迅速かつ安全な方法です。ホップの超音波抽出は低温処理であるため、短い処理時間で高い収率を得られ、従来のホップからの苦味酸抽出と比べて大きな利点があります。
低い処理温度、高い収率、優れたエキス品質（すなわち、風味を余すところなく含むエキス／フルスペクトルエキス）、非常に短い処理時間が、ホップの超音波抽出の主な利点です。
ホップの超音波抽出 – 利点：

• より完全な抽出
• より高い収率
• 風味特性を余すところなく保持
• 品種特有の香りを保持
• 一貫した苦味付け／風味付け
• バッチ処理とインライン処理
• 安全で操作が簡単
• 経済的で、投資を迅速に回収

高性能超音波抽出装置

Hielscher Ultrasonicsは、小規模から大規模な産業用途に対応する高性能超音波抽出装置の設計、製造、供給に長年の経験を持ち、世界各地の著名な企業や研究機関に提供しています。超音波抽出は、小規模な実験室設備から大規模な産業用システムまで、あらゆる規模で実施できるため、メーカーは生産ニーズに合わせてホップ抽出工程を調整できます。
Hielscherの超音波処理装置は、高出力の超音波を供給し、堅牢で、高負荷条件下でも容易に24/7運転できます。そのため、Hielscherの超音波抽出装置は、食品、製薬、化学業界で信頼される主力装置となっています。
すべてのデジタル超音波プロセッサーにはカラータッチディスプレイが搭載されており、工程パラメーターを簡単かつ正確に設定・制御できます。超音波抽出装置の電源を入れると同時に、すべての工程パラメーターが内蔵SDカードに自動記録されます。
Hielscherのバッチ式およびインライン式超音波処理設備の洗練された設計は、広範な試験を経て、使いやすさと高品質な処理結果を実現するよう最適化されています。フローセル反応器は、さまざまなサイズと形状で提供されています。形状、サイズ、長さが異なる幅広いソノトロード（超音波プローブ）と追加のアクセサリーにより、抽出工程と植物原料に合わせて超音波システムを理想的に構成できます。
Hielscher Ultrasonicsの産業用超音波プロセッサーのもう一つの利点は、最大200µmという非常に高い振幅を供給し、その振幅で容易に24/7の連続運転ができることです。さらに高い振幅には、特注の超音波ソノトロードを利用できます。振幅の精密な制御と、非常に低い振幅から非常に高い振幅まで運転できる選択肢により、最適で効果的な工程を実現できます。Hielscherの超音波装置の堅牢性により、高負荷条件や厳しい環境下でも24/7運転が可能です。
優れたエキスを製造するHielscherの高性能超音波抽出装置！
下表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力の目安を示しています。