Эффективное производство экстрактов хмеля с помощью обработки ультразвуком

Хмель и экстракты хмеля являются важнейшими ингредиентами для производства пива. Альфа-кислоты a-кариофиллен (гумулон) и бета-кариофиллен (гумулен) являются важными вкусоароматическими соединениями, которые придают пиву горечь и способствуют формированию его аромата, структуры пены и микробиологической стабильности. Ультразвуковая экстракция – высокоэффективный метод высвобождения биоактивных соединений из клеточного матрикса хмеля для получения полноценного экстракта хмеля с насыщенным вкусом и ароматом.

Ультразвуковая экстракция горьких кислот из хмеля

Ультразвуковая экстракция горьких кислот из хмеля – высокоэффективный и надёжный метод, используемый в пивоваренной промышленности, производстве вкусоароматических веществ и парфюмерных композиций, а также в исследовательских учреждениях для эффективного и результативного извлечения из шишек хмеля соединений, отвечающих за горечь, и вкусоароматических соединений.

Ультразвуковая экстракция основана на принципе акустической кавитации. Акустическая, или ультразвуковая, кавитация возникает под воздействием низкочастотных ультразвуковых волн в жидкостях. Чередующиеся циклы высокого и низкого давления ультразвуковых волн создают в растворителе мельчайшие кавитационные пузырьки. Быстрое образование и схлопывание этих пузырьков вызывают интенсивные локальные силовые воздействия, которые разрушают клеточные стенки и высвобождают целевые соединения, такие как горькие кислоты, из хмелевого сырья. Ультразвуковая кавитация очень эффективна для высвобождения из хмеля таких горьких кислот, как гумулон, когумулон и адгумулон. Эти соединения наиболее известны как вкусоароматические соединения, используемые в пиве, где они способствуют формированию горечи и характерного вкусового профиля.
Главное преимущество ультразвуковой экстракции – её эффективность и скорость. Обработка ультразвуком значительно сокращает время экстракции по сравнению с традиционными методами, что делает её привлекательным выбором для пивоварен и производителей вкусоароматических веществ.
Поскольку процесс ультразвуковой экстракции можно оптимизировать, регулируя различные параметры, включая время обработки ультразвуком, температуру, концентрацию растворителя и соотношение хмелевого сырья и растворителя, его можно настроить под целевой вкусоароматический профиль экстракта хмеля. Оптимизация обеспечивает максимальное извлечение горьких кислот при сохранении желаемого вкуса и аромата пива.
Во время ультразвуковой экстракции необходимо поддерживать надлежащий контроль температуры. Повышенные температуры могут привести к разложению горьких кислот и образованию нежелательных посторонних привкусов.

Ультразвуковые экстракты хмеля полного спектра

Экстракты хмеля, полученные с помощью ультразвука, являются экстрактами полного спектра, содержащими весь спектр активных веществ шишек хмеля. Помимо альфа-кислот a-кариофиллена (гумулона) и бета-кариофиллена (гумулена), ультразвуковая экстракция также высвобождает другие терпены, такие как линалоол и фарнезен, а также другие фитохимические вещества, такие как полифенолы и флавоноиды. Экстракты полного спектра ценятся за так называемый эффект антуража.
При ультразвуковой экстракции растительное сырьё, такое как хмель и другие травы, обрабатывается при умеренных температурах, что ограничивает термическое разложение. Обработка ультразвуком позволяет использовать мягкие, безопасные, экологически безвредные растворители – избегая применения токсичных растворителей.
Высокая эффективность ультразвуковой экстракции позволяет получать экстракты хмеля даже из отработанного хмеля. Интенсивный процесс ультразвуковой экстракции высвобождает оставшиеся фотосоединения из отработанного хмеля и помогает извлечь из него все ценные вещества, чтобы никакие биоактивные вещества не пропадали.

Горькие кислоты хмеля

Горькие кислоты хмеля подразделяются на α- и β-кислоты. Горькие α-кислоты состоят из трёх основных компонентов: n-гумулона, ad-гумулона и co-гумулона. Аналогично, горькие β-кислоты состоят из n-лупулона, ad-лупулона и co-лупулона. Для пивоварен и производства пива α-кислоты являются важнейшей формой кислот. При кипячении альфа-кислот в слабокислых условиях они изомеризуются и тем самым превращаются в изо-α-кислоты. В результате изомеризации плохо растворимые в воде альфа-кислоты превращаются в более растворимую изоформу, обладающую характерной органолептической горечью. β-кислоты, которые ещё менее растворимы в воде, чем α-кислоты, имеют меньшее значение для пивоваренного производства, поскольку скорость изомеризации бета-кислот при кипячении сусла очень низка.
Помимо применения в качестве вкусоароматического ингредиента, хмель также известен своими полезными для здоровья свойствами, включая антиоксидантное, седативное, противовоспалительное, антиканцерогенное и эстрогенное действие. Например, ксантогумол, пренилфлавоноид, содержащийся в хмеле, известен своим сильным антиоксидантным действием. Эти природные вещества хмеля используются в пищевых добавках и лекарственных препаратах для поддержания здоровья или лечения заболеваний.

Зачем использовать экстракты хмеля?

При использовании в качестве вкусоароматического ингредиента экстракты позволяют очень точно дозировать горечь и аромат, поскольку экстракты хмеля стандартизированы по определённому количеству и составу альфа-кислот. Это позволяет получать одинаковый вкусоароматический профиль и тем самым обеспечивать стабильно высокое качество продукта, соответствующее ожиданиям потребителей.
При использовании в качестве активного ингредиента пищевых добавок и лекарственных препаратов экстракты хмеля обеспечивают высокую концентрацию биоактивных веществ, например терпенов и флавоноидов. Благодаря этому можно принимать большое количество активного фотосоединения для достижения целевого эффекта.

Газохроматографический анализ экстракта хмеля, полученного с помощью ультразвукового гомогенизатора UP100H: оксид β-кариофиллена, α-кариофиллен, α-пинен, mycrene, лимонен, α-caryophylene, оксид caryophylene и другие соединения.

Ультразвуковая экстракция хмеля

Экстракция растворителем, ускоренная ультразвуком, – простой, быстрый и безопасный метод извлечения горьких кислот из хмеля. Ультразвуковая экстракция хмеля, представляющая собой низкотемпературную обработку, обеспечивает высокий выход за короткое время процесса, что является существенным преимуществом по сравнению с традиционной экстракцией горьких кислот из хмеля.
Низкие температуры обработки, высокий выход, превосходное качество экстракта (то есть экстракты с полным вкусом и ароматом / полного спектра) и очень короткое время обработки – основные преимущества ультразвуковой экстракции хмеля.
Ультразвуковая экстракция хмеля – преимущества:

• Более полная экстракция
• Более высокий выход
• Полный вкусоароматический профиль
• Сохранение аромата, характерного для сорта
• Стабильное придание горечи / вкуса и аромата
• Периодическая обработка и обработка в потоке
• Безопасность и простота эксплуатации
• Экономичность, быстрая окупаемость инвестиций

Высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы

Hielscher Ultrasonics имеет многолетний опыт проектирования, производства и поставок высокопроизводительных ультразвуковых экстракторов для малого и крупного промышленного масштаба известным компаниям и исследовательским институтам по всему миру. Ультразвуковую экстракцию можно выполнять в любом масштабе: от небольших лабораторных установок до крупномасштабных промышленных систем, что позволяет производителям адаптировать процесс экстракции хмеля к своим производственным потребностям.
Ультразвуковые аппараты Hielscher обеспечивают ультразвук высокой мощности, отличаются прочностью и могут без труда работать в режиме 24/7 при высокой нагрузке. Это делает ультразвуковые экстракторы Hielscher надёжными рабочими инструментами пищевой, фармацевтической и химической промышленности.
Все цифровые ультразвуковые процессоры оснащены цветным сенсорным дисплеем, с помощью которого можно легко и точно задавать и контролировать параметры процесса. Все параметры процесса автоматически записываются на встроенную SD-карту сразу после включения ультразвукового экстрактора.
Продуманная конструкция установок Hielscher для периодической обработки ультразвуком и обработки в потоке прошла всесторонние испытания и оптимизирована для удобства использования и получения продукции высокого качества. Реакторы с проточными ячейками доступны в различных размерах и с различной геометрией. Широкий ассортимент сонотродов (ультразвуковых зондов) различной формы, размера и длины, а также дополнительные принадлежности позволяют создать идеальную конфигурацию вашей ультразвуковой системы в соответствии с процессом экстракции и растительным сырьём.
Ещё одним преимуществом промышленных ультразвуковых процессоров Hielscher Ultrasonics является обеспечение очень высоких амплитуд до 200µm, при которых они могут без труда непрерывно работать в режиме 24/7. Для ещё более высоких амплитуд доступны ультразвуковые сонотроды, изготовленные по индивидуальному заказу. Точный контроль амплитуды и возможность работы с амплитудами от очень низких до очень высоких обеспечивают оптимальный и результативный процесс. Прочность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 при высоких нагрузках и в сложных условиях.
Высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы Hielscher для получения превосходных экстрактов!
Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов: