Efektívna výroba chmeľových extraktov sonikáciou

Chmeľ a chmeľové extrakty sú nevyhnutnými zložkami pri výrobe piva. Alfa-kyseliny a-karyofylén (humulón) a beta-karyofylén (humulén) sú dôležité chuťové a aromatické 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 na výrobu plnohodnotného chmeľového extraktu s bohatou chuťou.

Ultrazvuková extrakcia horkých kyselín z chmeľu

Ultrazvuková extrakcia horkých kyselín z chmeľu je vysoko účinná a spoľahlivá technika používaná v pivovarníctve, pri výrobe chuťových a vonných látok, ako aj vo výskumných pracoviskách na efektívnu a účinnú extrakciu zlúčenín zodpovedných za horkosť a chuťových a aromatických zlúčenín z chmeľových šištíc.

Ultrazvuková extrakcia využíva princíp akustickej kavitácie. Akustická alebo ultrazvuková kavitácia vzniká pôsobením nízkofrekvenčných ultrazvukových vĺn v kvapalinách. Striedajúce sa vysokotlakové / nízkotlakové cykly ultrazvukových vĺn vytvárajú v rozpúšťadle drobné kavitačné bubliny. Rýchly vznik a kolaps týchto bublín vyvolávajú intenzívne lokálne sily, ktoré narúšajú bunkové steny a uvoľňujú z chmeľového materiálu cieľové zlúčeniny, napríklad horké kyseliny. Ultrazvuková kavitácia je veľmi účinná pri uvoľňovaní horkých kyselín, ako sú humulón, kohumulón a adhumulón, z chmeľu. Tieto zlúčeniny sú najznámejšie ako chuťové látky používané v pive, kde prispievajú k jeho horkosti a osobitému chuťovému profilu.
Významnou výhodou ultrazvukovej extrakcie je jej účinnosť a rýchlosť. Sonikácia výrazne skracuje čas extrakcie v porovnaní s tradičnými metódami, vďaka čomu je atraktívnou voľbou pre pivovary a výrobcov chuťových a aromatických látok.
Keďže proces ultrazvukovej extrakcie možno optimalizovať úpravou rôznych parametrov vrátane času sonikácie, teploty, koncentrácie rozpúšťadla a pomeru chmeľového materiálu k rozpúšťadlu, proces možno prispôsobiť cieľovému chuťovému profilu chmeľového extraktu. Optimalizácia zabezpečuje maximálnu extrakciu horkých kyselín pri zachovaní požadovanej chuti piva.
Počas ultrazvukovej extrakcie je nevyhnutné zabezpečiť správnu reguláciu teploty. Zvýšené teploty môžu viesť k degradácii horkých kyselín a tvorbe nežiaducich pachutí.

Ultrazvukové plnospektrálne chmeľové extrakty

Chmeľové extrakty pripravené ultrazvukom sú plnospektrálne extrakty, ktoré poskytujú celé spektrum účinných látok chmeľových šištíc. Okrem alfa-kyselín a-karyofylénu (humulónu) a beta-karyofylénu (humulénu) ultrazvuková extrakcia uvoľňuje aj ďalšie terpény, ako sú linalool a farnezén, ako aj ďalšie fytochemické látky, napríklad polyfenoly a flavonoidy. Plnospektrálne extrakty sú cenené pre svoj takzvaný sprievodný účinok.
Počas ultrazvukovej extrakcie sa rastlinné materiály, ako sú chmeľ a iné byliny, spracúvajú pri miernych teplotách, čím sa obmedzuje tepelná degradácia. Sonikácia umožňuje používať šetrné, bezpečné a ekologické rozpúšťadlá – a vyhnúť sa tak používaniu toxických rozpúšťadiel.
Vysoká účinnosť ultrazvukovej extrakcie umožňuje vyrábať chmeľové extrakty dokonca aj z už extrahovaného chmeľu. Intenzívny proces ultrazvukovej extrakcie uvoľňuje zvyšné fytozlúčeniny z už extrahovaného chmeľu a pomáha z neho vyťažiť všetky cenné látky, aby žiadne bioaktívne látky nevyšli nazmar.

Horké kyseliny v chmeli

Horké kyseliny chmeľu sa delia na α- a β-kyseliny. Horké α-kyseliny pozostávajú z troch hlavných zložiek: n-humulónu, ad-humulónu a ko-humulónu. Podobne horké β-kyseliny pozostávajú z n-lupulónu, ad-lupulónu a ko-lupulónu. Pre pivovary a výrobu piva sú α-kyseliny základnou formou kyselín. Varením alfa-kyselín v slabo kyslých podmienkach dochádza k ich izomerizácii, a tým k premene na izo-α-kyseliny. Izomerizáciou sa alfa-kyseliny slabo rozpustné vo vode menia na rozpustnejšiu izoformu, ktorá vykazuje charakteristickú organoleptickú horkosť. β-kyseliny, ktoré sú vo vode ešte menej rozpustné ako α-kyseliny, sú pre pivovarnícku výrobu menej dôležité, pretože počas chmeľovaru vykazujú veľmi nízku mieru izomerizácie.
Okrem použitia ako ochucujúca zložka je chmeľ známy aj svojimi zdraviu prospešnými vlastnosťami, medzi ktoré patria antioxidačné, sedatívne, protizápalové, antikarcinogénne a estrogénne účinky. Napríklad xantohumol, prenylflavonoid nachádzajúci sa v chmeli, je známy svojimi silnými antioxidačnými účinkami. Tieto prírodné látky z chmeľu sa používajú vo výživových doplnkoch a liekoch na podporu zdravia alebo na liečbu ochorení.

Prečo používať chmeľové extrakty?

Pri použití ako ochucujúca zložka umožňujú extrakty veľmi presné dávkovanie horkosti a arómy, pretože chmeľové extrakty sú štandardizované z hľadiska konkrétnych množstiev a zloženia alfa-kyselín. To umožňuje dosahovať rovnaký chuťový profil, a tým trvalo vysokú kvalitu výrobku, ktorý spĺňa očakávania zákazníkov.
Pri použití ako účinná zložka vo výživových doplnkoch a liekoch poskytujú chmeľové extrakty vysoko koncentrované množstvo bioaktívnych látok, napr. terpénov a flavonoidov. Vďaka tomu je možné prijať vysoké množstvo účinnej fytozlúčeniny na dosiahnutie požadovaného účinku.

Analýza ultrazvukového chmeľového extraktu pripraveného pomocou ultrazvukového homogenizátora plynovou chromatografiou UP100H: oxid β-karyofylénu, α-karyofylén, α-pinén, mycrene, limonén, α-karyofylén a oxid karyofylénu a ďalšie.

Ultrazvuková extrakcia chmeľu

Ultrazvukom urýchlená extrakcia rozpúšťadlom je jednoduchá, rýchla a bezpečná metóda extrakcie horkých kyselín z chmeľu. Ako nízkoteplotný spôsob spracovania poskytuje ultrazvuková extrakcia chmeľu vysoké výťažky za krátky čas, čo predstavuje významné výhody v porovnaní s konvenčnou extrakciou horkých kyselín z chmeľu.
Nízke teploty spracovania, vysoké výťažky, vynikajúca kvalita extraktu (t. j. extrakty s plnou chuťou / plnospektrálne extrakty) a veľmi krátky čas spracovania sú hlavnými výhodami ultrazvukovej extrakcie chmeľu.
Ultrazvuková extrakcia chmeľu – výhody:

• Úplnejšia extrakcia
• Vyšší výťažok
• Úplný chuťový profil
• Zachovanie arómy špecifickej pre odrodu
• Konzistentné dodávanie horkosti / ochucovanie
• Dávkové a prietokové spracovanie
• Bezpečná a jednoduchá obsluha
• Hospodárnosť, rýchla návratnosť investície

Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory

Hielscher Ultrasonics má dlhoročné skúsenosti s navrhovaním, výrobou a dodávaním vysokovýkonných ultrazvukových extraktorov pre malé až veľké priemyselné prevádzky renomovaným spoločnostiam a výskumným ústavom na celom svete. Ultrazvukovú extrakciu možno vykonávať v akejkoľvek mierke, od malých laboratórnych zostáv až po veľké priemyselné systémy, čo výrobcom umožňuje prispôsobiť proces extrakcie chmeľu svojim výrobným potrebám.
Ultrazvukové prístroje Hielscher poskytujú vysokovýkonný ultrazvuk, sú robustné a bez problémov môžu pracovať 24/7 pri vysokom zaťažení. Vďaka tomu sú ultrazvukové extraktory Hielscher spoľahlivými ťahúňmi v potravinárskom, farmaceutickom a chemickom priemysle.
Všetky digitálne ultrazvukové procesory sú vybavené farebným dotykovým displejom, prostredníctvom ktorého môžete jednoducho a presne nastavovať a riadiť parametre procesu. Všetky parametre procesu sa automaticky zaznamenávajú na zabudovanú SD kartu hneď po zapnutí ultrazvukového extraktora.
Prepracovaná konštrukcia zariadení Hielscher na vsádzkovú a prietokovú sonikáciu je dôkladne testovaná a optimalizovaná z hľadiska jednoduchého používania a vysokej kvality výsledného produktu. Prietokové reaktory sú dostupné v rôznych veľkostiach a s rôznymi geometriami. Široká ponuka sonotród (ultrazvukových sond) rôznych tvarov, veľkostí a dĺžok, ako aj doplnkové príslušenstvo umožňujú ideálnu konfiguráciu vášho ultrazvukového systému podľa vášho extrakčného procesu a rastlinného materiálu.
Ďalšou výhodou priemyselných ultrazvukových procesorov Hielscher Ultrasonics je dosahovanie veľmi vysokých amplitúd až do 200µm, ktoré možno ľahko a nepretržite udržiavať v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú dostupné ultrazvukové sonotródy vyrobené na mieru. Presné riadenie amplitúdy a možnosť pracovať s veľmi nízkymi až veľmi vysokými amplitúdami umožňujú optimálny a účinný proces. Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach.
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory Hielscher pre extrakty špičkovej kvality!
Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových zariadení: