Produção eficiente de extratos de lúpulo por sonicação

O lúpulo e os extratos de lúpulo são ingredientes essenciais para a produção de cerveja. Os ácidos alfa a-cariofileno (humulona) e beta-cariofileno (humuleno) são importantes compostos aromatizantes que conferem à cerveja o seu amargor e contribuem para o seu aroma, a estrutura da espuma e a estabilidade microbiológica. A extração ultrassónica é uma técnica altamente eficiente para libertar os compostos bioativos da matriz celular do lúpulo e produzir um extrato de lúpulo completo e rico em sabor.

Extração ultrassónica de ácidos amargos do lúpulo

A extração ultrassónica de ácidos amargos do lúpulo é uma técnica altamente eficiente e fiável utilizada na indústria cervejeira, na produção de aromas e fragrâncias, bem como em instalações de investigação, para extrair de forma eficiente e eficaz os compostos responsáveis pelo amargor e os compostos aromatizantes dos cones de lúpulo.

A extração ultrassónica utiliza o princípio de funcionamento da cavitação acústica. A cavitação acústica ou ultrassónica é gerada por ondas ultrassónicas de baixa frequência em líquidos. Os ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão das ondas ultrassónicas criam minúsculas bolhas de cavitação num solvente. A rápida formação e o colapso destas bolhas geram forças locais intensas que rompem as paredes celulares e libertam os compostos pretendidos, como os ácidos amargos, do material de lúpulo. A cavitação ultrassónica é muito eficaz na libertação de ácidos amargos como a humulona, a cohumulona e a adhumulona do lúpulo. Estes compostos são mais conhecidos como compostos aromatizantes utilizados na cerveja, onde contribuem para o seu amargor e perfil de sabor distinto.
Uma das principais vantagens da extração ultrassónica é a sua eficiência e rapidez. A sonicação reduz significativamente os tempos de extração em comparação com os métodos tradicionais, tornando-a uma opção atrativa para cervejeiras e fabricantes de aromas.
Uma vez que o processo de extração ultrassónica pode ser otimizado ajustando vários parâmetros, incluindo o tempo de sonicação, a temperatura, a concentração do solvente e a proporção entre o material de lúpulo e o solvente, o processo pode ser ajustado ao perfil de sabor pretendido para o extrato de lúpulo. A otimização assegura a extração máxima de ácidos amargos, mantendo o sabor desejado da cerveja.
É essencial manter um controlo adequado da temperatura durante a extração ultrassónica. Temperaturas elevadas podem levar à degradação dos ácidos amargos e à formação de sabores indesejáveis.

Extratos de lúpulo de espetro completo obtidos por ultrassons

Os extratos de lúpulo preparados por ultrassons são extratos de espetro completo, que oferecem toda a gama de ingredientes ativos dos cones de lúpulo. Além dos ácidos alfa a-cariofileno (humulona) e beta-cariofileno (humuleno), a extração ultrassónica também liberta outros terpenos, como o linalol e o farneseno, bem como outros compostos fitoquímicos, como os polifenóis e os flavonoides. Os extratos de espetro completo são valorizados pelo seu chamado efeito de comitiva.
Durante a extração ultrassónica, os materiais vegetais, como o lúpulo e outras ervas, são processados a temperaturas moderadas, limitando assim a degradação térmica. A sonicação permite utilizar solventes suaves, seguros e respeitadores do ambiente – evitando a utilização de solventes tóxicos.
A elevada eficácia da extração ultrassónica permite até produzir extratos de lúpulo a partir de lúpulo já utilizado. O intenso processo de extração ultrassónica liberta os fotocompostos restantes do lúpulo já utilizado e ajuda a retirar-lhe todas as substâncias valiosas, para que nenhuma substância bioativa seja desperdiçada.

Ácidos amargos no lúpulo

Os ácidos amargos do lúpulo dividem-se em ácidos α e β. Os ácidos α amargos são compostos por três componentes principais: n-humulona, ad-humulona e co-humulona. Da mesma forma, os ácidos β amargos consistem em n-lupulona, ad-lupulona e co-lupulona. Para as cervejeiras e a produção de cerveja, os ácidos α são a forma ácida essencial. Ao ferver os ácidos alfa em condições ligeiramente ácidas, estes são isomerizados e, assim, transformados em isoácidos α. Através da isomerização, os ácidos alfa pouco solúveis em água são convertidos numa forma iso mais solúvel, que apresenta o amargor organolético característico. Os ácidos β, que são ainda menos solúveis em água do que os ácidos α, são menos importantes para a produção cervejeira, uma vez que os ácidos beta apresentam uma taxa de isomerização muito baixa durante a fervura do mosto.
Além da sua utilização como ingrediente aromatizante, o lúpulo também é conhecido pelas suas propriedades benéficas para a saúde, que incluem efeitos antioxidantes, sedativos, anti-inflamatórios, anticarcinogénicos e estrogénicos. Por exemplo, o xantohumol, um prenilflavonoide presente no lúpulo, é conhecido pelos seus fortes efeitos antioxidantes. Estas substâncias naturais do lúpulo são utilizadas em suplementos e medicamentos para apoiar a saúde ou tratar doenças.

Porquê utilizar extratos de lúpulo?

Quando utilizados como ingrediente aromatizante, os extratos permitem uma dosagem muito precisa do amargor e do aroma, uma vez que os extratos de lúpulo são normalizados quanto às quantidades e composições específicas de ácidos alfa. Isto permite produzir o mesmo perfil de sabor e, assim, um produto de elevada qualidade constante que corresponde às expectativas dos clientes.
Quando utilizados como ingrediente ativo em suplementos e medicamentos, os extratos de lúpulo oferecem uma quantidade altamente concentrada de substâncias bioativas, por exemplo, terpenos e flavonoides. Assim, é possível ingerir uma elevada quantidade do fotocomposto ativo para alcançar o efeito pretendido.

Análise por cromatografia gasosa de um extrato de lúpulo obtido por ultrassons, preparado com o homogeneizador ultrassónico UP100H: óxido de β-cariofileno, α-cariofileno, α-pineno, mycrene, limoneno, α-caryophylene e óxido de caryophylene, entre outros.

Extração ultrassónica de lúpulo

A extração com solvente acelerada por ultrassons é um método simples, rápido e seguro para a extração de ácidos amargos do lúpulo. Sendo um tratamento a baixa temperatura, a extração ultrassónica de lúpulo proporciona elevados rendimentos num curto tempo de processamento, o que constitui uma vantagem significativa em comparação com a extração convencional de ácidos amargos do lúpulo.
As baixas temperaturas de processamento, os elevados rendimentos, a qualidade superior dos extratos (isto é, extratos com sabor completo / de espetro completo) e um tempo de processamento muito curto são as principais vantagens da extração ultrassónica de lúpulo.
Extração ultrassónica de lúpulo – Vantagens:

• Extração mais completa
• Maior rendimento
• Perfil de sabor completo
• Preservação do aroma específico da variedade
• Amargor / aromatização consistentes
• Processamento por lotes e em linha
• Seguro e fácil de operar
• Económico, rápido retorno do investimento

Extratores ultrassónicos de elevado desempenho

A Hielscher Ultrasonics tem uma longa experiência na conceção, no fabrico e no fornecimento de extratores ultrassónicos de elevado desempenho, para aplicações industriais de pequena a grande escala, a empresas e institutos de investigação de renome em todo o mundo. A extração ultrassónica pode ser realizada a qualquer escala, desde pequenas instalações laboratoriais até sistemas industriais de grande escala, permitindo aos fabricantes adaptar o seu processo de extração de lúpulo às suas necessidades de produção.
Os sonicadores Hielscher fornecem ultrassons de elevada potência, são robustos e podem funcionar facilmente 24/7 sob carga elevada. Isto torna os extratores ultrassónicos Hielscher equipamentos de trabalho fiáveis nas indústrias alimentar, farmacêutica e química.
Todos os processadores ultrassónicos digitais estão equipados com um ecrã tátil a cores, através do qual pode definir e controlar os parâmetros do processo de forma fácil e precisa. Todos os parâmetros do processo são registados automaticamente no cartão SD integrado assim que liga o extrator ultrassónico.
O design sofisticado das instalações de sonicação por lotes e em linha da Hielscher é amplamente testado e otimizado para facilitar a utilização e obter resultados de elevada qualidade. Os reatores com célula de fluxo estão disponíveis em vários tamanhos e com diferentes geometrias. A ampla gama de sonotrodos (sondas ultrassónicas) com várias formas, tamanhos e comprimentos, bem como os acessórios adicionais, permitem configurar de forma ideal o seu sistema ultrassónico de acordo com o seu processo de extração e o material vegetal.
Outra vantagem dos processadores ultrassónicos industriais da Hielscher Ultrasonics é o fornecimento de amplitudes muito elevadas, até 200µm, que podem ser facilmente mantidas de forma contínua em funcionamento 24/7. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultrassónicos personalizados. O controlo preciso da amplitude e a possibilidade de trabalhar com amplitudes desde muito baixas até muito elevadas permitem um processo ideal e eficaz. A robustez dos equipamentos ultrassónicos da Hielscher permite o funcionamento 24/7 em condições de trabalho intenso e em ambientes exigentes.
Extratores ultrassónicos Hielscher de elevado desempenho para extratos superiores!
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos sonicadores: