Efektívna výroba chmeľových extraktov sonikáciou
Chmeľ a chmeľové extrakty sú základnými zložkami na výrobu piva. Alfa-kyseliny a-karyofylén (humulón) a beta-karyofylén (humulén) sú dôležité chuťové zlúčeniny, ktoré dodávajú pivu horkosť a prispievajú k jeho aróme, štruktúre peny a mikrobiologickej stabilite. Ultrazvuková extrakcia je vysoko účinná technika na uvoľňovanie bioaktívnych zlúčenín z bunkovej matrice chmeľu za vzniku chmeľového extraktu bohatého na chuť a plného chmeľového extraktu.
Ultrazvuková extrakcia horkých kyselín z chmeľu
Ultrazvuková extrakcia horkých kyselín z chmeľu je vysoko účinná a spoľahlivá technika používaná v pivovarníckom priemysle, výrobe chutí a vôní, ako aj vo výskumných zariadeniach na efektívnu a efektívnu extrakciu zlúčenín zodpovedných za horkosť a chuťové zlúčeniny z chmeľových šištičiek.
Ultrazvuková extrakcia využíva princíp činnosti akustickej kavitácie. Akustická alebo ultrazvuková kavitácia je generovaná nízkofrekvenčnými ultrazvukovými vlnami v kvapalinách. Striedavé vysokotlakové / nízkotlakové cykly ultrazvukových vĺn vytvárajú v rozpúšťadle drobné kavitačné bubliny. Rýchla tvorba a kolaps týchto bublín vytvára intenzívne lokálne sily, ktoré narúšajú bunkové steny a uvoľňujú cieľové zlúčeniny, ako sú horké kyseliny, z chmeľového materiálu. Ultrazvuková kavitácia je veľmi účinná na uvoľňovanie horkých kyselín, ako je humulón, kohumulón a adhumulón z chmeľu. Tieto zlúčeniny sú najlepšie známe ako chuťové zlúčeniny používané v pive, kde prispievajú k horkosti a výraznému chuťovému profilu piva.
Veľkou výhodou ultrazvukovej extrakcie je jej účinnosť a rýchlosť. Sonikácia výrazne skracuje čas extrakcie v porovnaní s tradičnými metódami, čo z neho robí atraktívnu voľbu pre pivovary a výrobcov príchutí.
Keďže proces ultrazvukovej extrakcie je možné optimalizovať úpravou rôznych parametrov vrátane času sonikácie, teploty, koncentrácie rozpúšťadla a pomeru chmeľového materiálu k rozpúšťadlu, proces je možné prispôsobiť cieľovému chuťovému profilu chmeľového extraktu. Optimalizácia zaisťuje maximálnu extrakciu horkej kyseliny pri zachovaní požadovanej chuti piva.
Udržiavanie správnej regulácie teploty počas ultrazvukovej extrakcie je nevyhnutné. Zvýšené teploty môžu viesť k degradácii horkých kyselín a tvorbe nežiaducich chutí.
Sonicator UIP4000hdT na inline výrobu vysokokvalitných chmeľových extraktov
Ultrazvukové plnospektrálne chmeľové extrakty
Ultrazvukom pripravené chmeľové extrakty sú plnospektrálne extrakty, ktoré ponúkajú celú škálu účinných látok chmeľových šištičiek. Okrem alfa-kyselín a-karyofylénu (humulón) a beta-karyofylénu (humulén) ultrazvuková extrakcia uvoľňuje aj ďalšie terpény, ako je linalool a farnezen, ako aj ďalšie fytochemikálie, ako sú polyfenoly a flavonoidy. Plnospektrálne extrakty sú cenené pre svoj takzvaný sprievodný efekt.
Počas ultrazvukovej extrakcie sa rastlinné materiály, ako je chmeľ a iné byliny, spracovávajú pri miernych teplotách, čím sa obmedzuje tepelná degradácia. Sonikácia umožňuje použitie miernych, bezpečných a ekologických rozpúšťadiel – vyhýbanie sa používaniu toxických rozpúšťadiel.
Vysoká účinnosť ultrazvukovej extrakcie umožňuje aj výrobu chmeľových extraktov z použitého chmeľu. Intenzívny proces ultrazvukovej extrakcie uvoľňuje zvyšné fotozlúčeniny z použitého chmeľu a pomáha vyčerpať použitý chmeľ zo všetkých cenných látok tak, aby nedochádzalo k plytvaniu žiadnymi bioaktívnymi látkami.
Horké kyseliny v chmeľi
Horké kyseliny chmeľu sa rozlišujú na α- a β-kyseliny. Horké α-kyseliny sa skladajú z troch hlavných zložiek: n-humulónu, ad-humulónu a kohumulónu. Podobne horké β-kyseliny pozostávajú z n-lupulónu, ad-lupulónu a ko-lupulónu. Pre pivovary a výrobu piva sú α-kyseliny formou esenciálnych kyselín. Varením alfa-kyselín v slabo kyslých podmienkach sa alfa-kyseliny izomerizujú a tým sa transformujú na izo-α-kyseliny. Izomerizáciou sa zle vo vode rozpustné alfa-kyseliny premenia na rozpustnejšiu izoformu, ktorá vykazuje charakteristickú organoleptickú horkosť. β-kyseliny, ktoré sú ešte menej rozpustné vo vode ako α-kyseliny, sú pre výrobu pivovaru menej dôležité, pretože beta-kyseliny vykazujú veľmi nízku rýchlosť izomerizácie počas varu mladiny.
Okrem použitia ako aromatickej zložky je chmeľ známy aj svojimi zdraviu prospešnými vlastnosťami, medzi ktoré patria antioxidačné, sedatívne, protizápalové, antikarcinogénne a estrogénne účinky. Napríklad xantohumol, prenylflavonoid nachádzajúci sa v chmeľi, je známy svojimi silnými antioxidačnými účinkami. Tieto prírodné chmeľové látky sa používajú v doplnkoch a liekoch na podporu zdravia alebo na liečbu chorôb.
Chmeľové šištičky
Prečo používať chmeľové extrakty?
Pri použití aromatickej zložky umožňujú extrakty veľmi presné dávkovanie horkosti a arómy, pretože chmeľové extrakty sú štandardizované na špecifické množstvá a zloženie alfa kyselín. To umožňuje vyrábať rovnaký chuťový profil a tým aj trvalo kvalitný produkt, ktorý spĺňa očakávania zákazníkov.
Ak sa chmeľové extrakty používajú ako účinná látka v doplnkoch a liekoch, ponúkajú vysoko koncentrované množstvo bioaktívnych látok, napr. terpénov, flavonoidov. Tým je možné prijať veľké množstvo aktívneho fotokompundu, aby sa dosiahol cielený účinok.
Plynová chromatografická analýza ultrazvukového chmeľového extraktu pripraveného ultrazvukovým homogenizátorom UP100H: β-karyofylénoxid, α-karyofylén, α-pinén, mykrén, limonén, α-karyofylén a oxid karyofylénu a ďalšie.
Ultrazvuková extrakcia chmeľu
Ultrazvukom zrýchlená extrakcia rozpúšťadlom je jednoduchá, rýchla a úsporná metóda extrakcie horkých kyselín z chmeľu. Ultrazvuková extrakcia chmeľu, ktorá ide o nízkoteplotné ošetrenie, poskytuje vysoké výnosy v krátkom čase procesu, čo sú významné výhody v porovnaní s konvenčnou extrakciou horkej kyseliny z chmeľu.
Nízke teploty spracovania, vysoké výnosy, vynikajúca kvalita extraktu (t. j. extrakty s plnou chuťou / plnospektrálnymi extraktmi) a veľmi krátka doba spracovania sú hlavnými výhodami ultrazvukovej extrakcie chmeľu.
Ultrazvuková extrakcia chmeľu – Výhody:
- Kompletnejšia extrakcia
- Vyšší výnos
- Úplný chuťový profil
- Zachovaná aróma špecifická pre odrodu
- Konzistentná horkosť / aróma
- Dávkové a inline spracovanie
- Bezpečné a ľahko ovládateľné
- Ekonomická, rýchla návratnosť investícií
SonoStation – ultrazvukový systém s 2x 2kW ultrazvukom, miešanou nádržou a čerpadlom – je užívateľsky prívetivý systém na odsávanie.
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics má dlhoročné skúsenosti s navrhovaním, výrobou a dodávkou vysokovýkonných ultrazvukových extraktorov pre malé až veľké priemyselné rozmery renomovaným spoločnostiam a výskumným ústavom po celom svete. Ultrazvukovú extrakciu je možné vykonávať v akomkoľvek meradle, od malých laboratórnych zariadení až po veľké priemyselné systémy, čo výrobcom umožňuje prispôsobiť proces extrakcie chmeľu ich výrobným potrebám.
Ultrazvukové prístroje Hielscher poskytujú vysokovýkonný ultrazvuk, sú robustné a môžu ľahko bežať 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri veľkom zaťažení. Vďaka tomu sú ultrazvukové extraktory Hielscher dôveryhodným ťažným koňom v potravinárskom, farmaceutickom a chemickom priemysle.
Všetky digitálne ultrazvukové procesory sú vybavené farebným dotykovým displejom, pomocou ktorého môžete jednoducho a presne nastaviť a ovládať parametre procesu. Na vstavanej SD karte sa všetky procesné parametre automaticky zaznamenajú hneď po zapnutí ultrazvukového odsávača.
Sofistikovaný dizajn dávkových a inline ultrazvukových nastavení spoločnosti Hielscher je dôkladne testovaný a optimalizovaný pre užívateľskú prívetivosť a vysokokvalitný výstup. Reaktory s prietokovými bunkami sú k dispozícii v rôznych veľkostiach a s rôznymi geometriami. Široká škála sonotród (ultrazvukových sond) s rôznymi tvarmi, veľkosťami a dĺžkami, ako aj ďalšie príslušenstvo umožňujú ideálnu konfiguráciu vášho ultrazvukového systému v súlade s vaším extrakčným procesom a rastlinným materiálom.
Ďalšia výhoda Hielscher Ultrasonics’ Priemyselné ultrazvukové procesory sú dodávané veľmi vysokými amplitúdami až 200 μm, ktoré je možné ľahko a nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Presné ovládanie amplitúdy a možnosť prebiehania veľmi nízkych až veľmi vysokých amplitúd umožňuje optimálny a efektívny proces. Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri náročných nákladoch a v náročných prostrediach.
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory Hielscher pre vynikajúce extrakty!
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do pilot a priemyselný stupnica.
Literatúra/Referencie
- Maša Knez Hrnčič; Eva Španinge; Iztok Jože Košir; Željko Knez; Urban Bre (2019): Chmeľové zlúčeniny: extrakčné techniky, chemické analýzy, antioxidačné, antimikrobiálne a antikarcinogénne účinky. Živiny 2019, 11, 257.
- Steffen Arctander (2019): Parfumy a aromatické materiály prírodného pôvodu. Ovocné inovácie; Októbra 2019.
- Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Fytochemické profilovanie extraktov z kvetov a listov Sambucus nigra L. a ich antimikrobiálny potenciál proti patogénom mandľovníkov. Medzinárodný časopis molekulárnych vied, 2023.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Bioaktívne zlúčeniny v chmeľi
Spoločná chmeľová rastlina Humulus lupulus je bohatý na fotochemikálie, ktoré sa používajú ako aromatické zložky v potravinách a nápojoch (napr. na horké pivo), ako aj v parfumoch a vonných látkach. V doplnkoch stravy a liekoch sa chmeľové extrakty používajú na podporu zdravia a na liečbu alebo zmiernenie chorôb. Nižšie nájdete popis najvýznamnejších fyto-zlúčenín chmeľu:
Alfa kyseliny
Alfa-kyseliny alebo humulóny sú najdôležitejšou chemickou zlúčeninou v chmeľi. Počas varu mladiny sa humulóny tepelne izomerizujú na izo-alfa-kyseliny alebo izohumulóny, ktoré sú zodpovedné za horkú chuť piva.
Beta kyseliny
Chmeľ obsahuje takzvané beta-kyseliny alebo lupulóny. Tieto zlúčeniny sú väčšinou cenené pre svoj aromatický prínos pre pivo.
esenciálne oleje
Hlavnými zložkami chmeľových éterických olejov sú terpénové uhľovodíky pozostávajúce z myrcénu, humulénu a karyofylénu. Myrcén dodáva čerstvému chmeľu štipľavú vôňu. Humulén a jeho produkty oxidačnej reakcie prispievajú k výraznej chmeľovej aróme v pive. Myrcén, humulén a karyofylén spolu predstavujú 80 až 90 % celkového obsahu chmeľových éterických olejov.
flavonoidy
Xanthohumol je hlavným flavonoidom v chmeľi. Ďalšími dobre študovanými a dôležitými prenylflavonoidmi sú 8-prenylnaringenín a izoxantohumol. Zatiaľ čo vlastnosti a účinky xantohumol sú stále predmetom výskumu, prenylflavonoid 8-prenylnaringenín je už známy ako silný fytoestrogén.