Efficiënte productie van hopextracten door sonicatie

Hop en hopextracten zijn essentiële ingrediënten voor de productie van bier. De alfazuren a-caryophyllene (humulone) en beta-caryophyllene (humulene) zijn belangrijke smaakstoffen die bier zijn bitterheid geven en bijdragen aan het aroma, de schuimstructuur en de microbiologische stabiliteit. Ultrasone extractie is een zeer efficiënte techniek om de bioactieve verbindingen uit de celmatrix van hop vrij te maken en zo een smaakrijk en vol hopextract te produceren.

Ultrasone extractie van bitterzuren uit hop

Ultrasone extractie van bitterzuren uit hop is een zeer efficiënte en betrouwbare techniek die in de brouwindustrie, de productie van smaak- en geurstoffen en onderzoeksinstellingen wordt gebruikt om verbindingen die verantwoordelijk zijn voor bitterheid en smaakstoffen efficiënt en effectief uit hopbellen te extraheren.

Ultrasone extractie maakt gebruik van het werkingsprincipe van akoestische cavitatie. Akoestische of ultrasone cavitatie wordt opgewekt door laagfrequente ultrasone golven in vloeistoffen. De afwisselende hogedruk- / lagedrukcycli van de ultrasone golven creëren minuscule cavitatiebelletjes in een oplosmiddel. De snelle vorming en implosie van deze belletjes genereren intense lokale krachten die celwanden openbreken en doelverbindingen, zoals bitterzuren, uit het hopmateriaal vrijmaken. Ultrasone cavitatie is zeer effectief om bitterzuren zoals humulon, cohumulon en adhumulon uit hop vrij te maken. Deze verbindingen zijn vooral bekend als smaakstoffen die in bier worden gebruikt, waar ze bijdragen aan de bitterheid en het kenmerkende smaakprofiel van bier.
Een belangrijk voordeel van ultrasone extractie is de efficiëntie en snelheid ervan. Sonicatie verkort de extractietijd aanzienlijk ten opzichte van traditionele methoden, waardoor het een aantrekkelijke keuze is voor brouwerijen en producenten van smaakstoffen.
Omdat het ultrasone extractieproces kan worden geoptimaliseerd door verschillende parameters aan te passen, waaronder de sonicatietijd, temperatuur, oplosmiddelconcentratie en de verhouding tussen hopmateriaal en oplosmiddel, kan het proces worden afgestemd op het beoogde smaakprofiel van het hopextract. Optimalisatie zorgt voor maximale extractie van bitterzuren met behoud van de gewenste biersmaak.
Een goede temperatuurregeling tijdens ultrasone extractie is essentieel. Verhoogde temperaturen kunnen leiden tot de afbraak van bitterzuren en de vorming van ongewenste bijsmaken.

Ultrasone hopextracten met een volledig spectrum

Ultrasoon bereide hopextracten zijn extracten met een volledig spectrum die het volledige scala aan werkzame bestanddelen van de hopbellen bieden. Naast de alfazuren a-caryophyllene (humulone) en beta-caryophyllene (humulene) maakt ultrasone extractie ook andere terpenen zoals linalool en farneseen vrij, evenals andere fytochemicaliën zoals polyfenolen en flavonoïden. Extracten met een volledig spectrum worden gewaardeerd om hun zogeheten entourage-effect.
Tijdens ultrasone extractie worden plantaardige materialen, zoals hop en andere kruiden, bij milde temperaturen verwerkt, waardoor thermische afbraak wordt beperkt. Sonicatie maakt het gebruik van milde, veilige, milieuvriendelijke oplosmiddelen mogelijk – waardoor het gebruik van giftige oplosmiddelen wordt vermeden.
De hoge effectiviteit van ultrasone extractie maakt het zelfs mogelijk om hopextracten uit gebruikte hop te produceren. Het intensieve ultrasone extractieproces maakt de resterende fotoverbindingen uit de gebruikte hop vrij en helpt alle waardevolle stoffen aan de gebruikte hop te onttrekken, zodat er geen bioactieve stoffen worden verspild.

Bitterzuren in hop

De bitterzuren van hop worden onderverdeeld in α- en β-zuren. Bittere α-zuren bestaan uit drie hoofdbestanddelen: n-humulon, ad-humulon en co-humulon. Op dezelfde manier bestaan bittere β-zuren uit n-lupulon, ad-lupulon en co-lupulon. Voor brouwerijen en de productie van bier zijn α-zuren de essentiële zuurvorm. Door alfazuren onder zwak zure omstandigheden te koken, worden de alfazuren geïsomeriseerd en daardoor omgezet in iso-α-zuren. Door isomerisatie worden de slecht in water oplosbare alfazuren omgezet in een beter oplosbare isovorm, die de kenmerkende organoleptische bitterheid vertoont. De β-zuren, die nog slechter in water oplosbaar zijn dan de α-zuren, zijn minder belangrijk voor de bierproductie, omdat de betazuren tijdens het koken van wort een zeer lage isomerisatiesnelheid vertonen.
Naast het gebruik als smaakgevend ingrediënt staat hop ook bekend om zijn gezondheidsbevorderende eigenschappen, waaronder antioxidatieve, kalmerende, ontstekingsremmende, anticarcinogene en oestrogene effecten. Zo staat xanthohumol, een prenylflavonoïde die in hop voorkomt, bekend om zijn sterke antioxidatieve effecten. Deze natuurlijke stoffen uit hop worden gebruikt in supplementen en geneesmiddelen om de gezondheid te ondersteunen of ziekten te behandelen.

Waarom hopextracten gebruiken?

Bij gebruik als smaakgevend ingrediënt maken extracten een zeer nauwkeurige dosering van bitterheid en aroma mogelijk, omdat hopextracten worden gestandaardiseerd op specifieke hoeveelheden en samenstellingen van alfazuren. Dit maakt het mogelijk om hetzelfde smaakprofiel te produceren en daarmee een product van constant hoge kwaliteit dat aan de verwachtingen van klanten voldoet.
Bij gebruik als werkzaam bestanddeel in supplementen en geneesmiddelen bieden hopextracten een sterk geconcentreerde hoeveelheid bioactieve stoffen, bijvoorbeeld terpenen en flavonoïden. Daardoor is het mogelijk om een grote hoeveelheid van de werkzame fotoverbinding in te nemen om het beoogde effect te bereiken.

Gaschromatografische analyse van ultrasoon hopextract bereid met ultrasone homogenisator UP100H: β-caryophyllene-oxide, α-caryophyllene, α-pineen, mycrene, limoneen, α-caryophylene en caryophylene-oxide en andere verbindingen.

Ultrasone hopextractie

Ultrasoon versnelde oplosmiddelextractie is een eenvoudige, snelle en veilige methode voor de extractie van bitterzuren uit hop. Als behandeling bij lage temperatuur levert ultrasone hopextractie hoge opbrengsten in een korte procestijd, wat aanzienlijke voordelen zijn ten opzichte van de conventionele extractie van bitterzuren uit hop.
Lage verwerkingstemperaturen, hoge opbrengsten, superieure extractkwaliteit (d.w.z. extracten met een volle smaak / een volledig spectrum) en een zeer korte verwerkingstijd zijn de belangrijkste voordelen van ultrasone hopextractie.
Ultrasone hopextractie – voordelen:

• Volledigere extractie
• Hogere opbrengst
• Volledig smaakprofiel
• Rasspecifiek aroma behouden
• Consistente bitterheid / smaakgeving
• Batchverwerking en inlineverwerking
• Veilig en eenvoudig te bedienen
• Economisch, snelle terugverdientijd

Ultrasone extractoren met hoge prestaties

Hielscher Ultrasonics heeft jarenlange ervaring met het ontwerpen, produceren en leveren van ultrasone extractoren met hoge prestaties voor gebruik op kleine tot grote industriële schaal aan gerenommeerde bedrijven en onderzoeksinstituten wereldwijd. Ultrasone extractie kan op elke schaal worden uitgevoerd, van kleine laboratoriumopstellingen tot grootschalige industriële systemen, waardoor fabrikanten hun hopextractieproces kunnen afstemmen op hun productiebehoeften.
De sonicatoren van Hielscher leveren krachtige ultrasone golven, zijn robuust en kunnen gemakkelijk 24/7 onder zware belasting werken. Dit maakt de ultrasone extractoren van Hielscher tot het vertrouwde werkpaard in de voedingsmiddelenindustrie, de farmaceutische industrie en de chemische industrie.
Alle digitale ultrasone processoren zijn uitgerust met een kleurentouchscreen waarmee u de procesparameters eenvoudig en nauwkeurig kunt instellen en regelen. Op de ingebouwde SD-kaart worden alle procesparameters automatisch vastgelegd zodra u de ultrasone extractor inschakelt.
Het geavanceerde ontwerp van de batch- en inlineopstellingen voor sonicatie van Hielscher is uitgebreid getest en geoptimaliseerd voor gebruiksvriendelijkheid en hoogwaardige resultaten. Doorstroomcelreactoren zijn verkrijgbaar in verschillende afmetingen en met verschillende geometrieën. Het brede assortiment sonotroden (ultrasone sondes) met uiteenlopende vormen, afmetingen en lengtes en aanvullende accessoires maakt een ideale configuratie van uw ultrasone systeem mogelijk, afgestemd op uw extractieproces en plantaardig materiaal.
Een ander voordeel van de industriële ultrasone processoren van Hielscher Ultrasonics is dat ze zeer hoge amplitudes tot 200µm leveren, die gemakkelijk en continu bij 24/7-bedrijf kunnen worden toegepast. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden verkrijgbaar. De nauwkeurige regeling van de amplitude en de mogelijkheid om zeer lage tot zeer hoge amplitudes toe te passen, maken een optimaal en effectief proces mogelijk. Dankzij de robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher is 24/7-bedrijf onder zware belasting en in veeleisende omgevingen mogelijk.
Ultrasone extractoren van Hielscher met hoge prestaties voor superieure extracten!
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren: