Učinkovita proizvodnja hmeljnih izvlečkov z ultrazvočnim razbijanjem
Hmelj in hmeljni ekstrakti so bistvene sestavine za proizvodnjo piva. Alfa-kisline a-kariofilen (humulon) in beta-kariofilen (humulen) sta pomembni spojini okusa, ki dajeta pivu grenkobo in prispevata k aromi, strukturi pene in mikrobiološki stabilnosti. Ultrazvočna ekstrakcija je zelo učinkovita tehnika za sproščanje bioaktivnih spojin iz hmeljne celične matrice, da se proizvede okus bogat in poln ekstrakt hmelja.
Ultrazvočna ekstrakcija grenkih kislin iz hmelja
Ultrazvočna ekstrakcija grenkih kislin iz hmelja je zelo učinkovita in zanesljiva tehnika, ki se uporablja v pivovarstvu, proizvodnji okusov in dišav ter v raziskovalnih ustanovah za učinkovito in učinkovito pridobivanje spojin, odgovornih za grenkobo in aromatične spojine iz hmeljnih storžkov.
Ultrazvočna ekstrakcija uporablja delovni princip akustične kavitacije. Akustična ali ultrazvočna kavitacija nastane z nizkofrekvenčnimi ultrazvočnimi valovi v tekočinah. Izmenični visokotlačni? nizkotlačni cikli ultrazvočnih valov ustvarjajo majhne kavitacijske mehurčke v topilu. Hitro nastajanje in propad teh mehurčkov ustvarja intenzivne lokalne sile, ki motijo celične stene in sproščajo ciljne spojine, kot so grenke kisline, iz hmeljnega materiala. Ultrazvočna kavitacija je zelo učinkovita za sproščanje grenkih kislin, kot so humulon, kohumulon in adhumulon iz hmelja. Te spojine so najbolj znane kot aromatične spojine, ki se uporabljajo v pivu, kjer prispevajo k grenkobi in izrazitemu okusnemu profilu piva.
Glavna prednost ultrazvočne ekstrakcije je njena učinkovitost in hitrost. Sonication znatno skrajša čas ekstrakcije v primerjavi s tradicionalnimi metodami, zaradi česar je privlačna izbira za pivovarne in proizvajalce okusov.
Ker je postopek ultrazvočne ekstrakcije mogoče optimizirati s prilagajanjem različnih parametrov, vključno s časom ultrazvočne ekstrakcije, temperaturo, koncentracijo topila in razmerjem med hmeljnim materialom in topilom, se postopek lahko prilagodi ciljnemu profilu okusa ekstrakta hmelja. Optimizacija zagotavlja maksimalno ekstrakcijo grenke kisline ob ohranjanju želenega okusa piva.
Vzdrževanje ustreznega nadzora temperature med ultrazvočno ekstrakcijo je bistvenega pomena. Povišane temperature lahko povzročijo razgradnjo grenkih kislin in nastanek nezaželenih okusov.
Sonicator UIP4000hdT za inline proizvodnjo visokokakovostnih hmeljnih ekstraktov
Ultrazvočni izvlečki hmelja s polnim spektrom
Ultrazvočno pripravljeni izvlečki hmelja so izvlečki polnega spektra, ki ponujajo celotno paleto aktivnih sestavin hmeljnih storžkov. Poleg alfa-kislin a-kariofilena (humulon) in beta-kariofilena (humulen) ultrazvočna ekstrakcija sprošča tudi nadaljnje terpene, kot sta linalool in farnezen, pa tudi druge fitokemikalije, kot so polifenoli in flavonoidi. Izvlečki s polnim spektrom so cenjeni zaradi tako imenovanega učinka spremstva.
Med ultrazvočno ekstrakcijo se rastlinski materiali, kot so hmelj in druga zelišča, obdelujejo pri blagih temperaturah, kar omejuje toplotno razgradnjo. Sonication omogoča uporabo blagih, varnih, okolju prijaznih topil – izogibanje uporabi strupenih topil.
Visoka učinkovitost ultrazvočne ekstrakcije omogoča celo proizvodnjo izvlečkov hmelja iz izrabljenega hmelja. Intenziven postopek ultrazvočne ekstrakcije sprosti preostale fotospojine iz izrabljenega hmelja in pomaga izčrpati izrabljen hmelj iz vseh dragocenih snovi, tako da se bioaktivne snovi ne zavržejo.
Grenke kisline v hmelju
Hmeljne grenke kisline se razlikujejo v α- in β-kisline. Grenke α-kisline so sestavljene iz treh glavnih sestavin: n-humulon, ad-humulon in ko-humulon. Prav tako so grenke β-kisline sestavljene iz n-lupulona, ad-lupulona in ko-lupulona. Za pivovarne in proizvodnjo piva so α-kisline esencialna kislina. Z vrenjem alfa-kislin v šibko kislih pogojih se alfa-kisline izomerizirajo in s tem pretvorijo v izo-α-kisline. Z izomerizacijo se slabo vodotopne alfa-kisline spremenijo v bolj topno izo-obliko, ki kaže značilno organoleptično grenkobo. β-kisline, ki so še manj topne v vodi kot α-kisline, so manj pomembne za proizvodnjo pivovarn, saj beta-kisline kažejo zelo nizko stopnjo izomerizacije med vrenjem pivine.
Poleg uporabe kot aromatične sestavine je hmelj znan tudi po svojih lastnostih, ki spodbujajo zdravje, ki vključujejo antioksidativne, sedativne, protivnetne, antikancerogene in estrogene učinke. Na primer, ksantohumol, prenilflavonoid, ki ga najdemo v hmelju, je znan po svojih močnih antioksidativnih učinkih. Te naravne hmeljne snovi se uporabljajo v dodatkih in zdravilih za podporo zdravju ali zdravljenju bolezni.
Hmeljni storžki
Zakaj uporabljati izvlečke hmelja?
Pri uporabi aromatične sestavine ekstrakti omogočajo zelo natančno doziranje grenkobo in arome, saj so hmeljni ekstrakti standardizirani glede na specifične količine in sestave alfa kislin. To omogoča izdelavo enakega profila okusa in s tem stalno visokokakovostnega izdelka, ki izpolnjuje pričakovanja kupcev.
Kadar se izvlečki hmelja uporabljajo kot aktivna sestavina v dodatkih in zdravilih, ponujajo visoko koncentrirano količino bioaktivnih snovi, npr. terpenov, flavonoidov. S tem je mogoče zaužiti veliko količino aktivnega foto-kompenda, da bi dosegli ciljni učinek.
Plinska kromatografska analiza ultrazvočnega ekstrakta hmelja, pripravljenega z ultrazvočnim homogenizatorjem UP100H: β-kariofilen oksid, α-kariofilen, α-pinen, mikren, limonen, α-kariofilen in kariofilin oksid in drugi.
Ultrazvočna ekstrakcija hmelja
Ultrazvočno pospešena ekstrakcija s topilom je preprosta, hitra in varčna metoda za ekstrakcijo grenkih kislin iz hmelja. Kot nizkotemperaturna obdelava ultrazvočna ekstrakcija hmelja daje visoke donose v kratkem času procesa, kar je pomembna prednost v primerjavi z običajno ekstrakcijo grenke kisline iz hmelja.
Nizke temperature obdelave, visoki donosi, vrhunska kakovost ekstraktov (tj. Ekstrakti polnega okusa? polnega spektra) in zelo kratek čas obdelave so glavne prednosti ultrazvočne ekstrakcije hmelja.
Ultrazvočna ekstrakcija hmelja – Prednosti:
- Popolnejša ekstrakcija
- Višji donos
- Poln profil okusa
- Ohranjena aroma, značilna za sorto
- Dosledna grenkica? aroma
- Serijska in linijska obdelava
- Varno in enostavno za uporabo
- Ekonomična, hitra donosnost naložbe
Postaja SonoStation – ultrazvočni sistem z 2x 2kW ultrazvočnimi aparati, mešanim rezervoarjem in črpalko – je uporabniku prijazen sistem za ekstrakcijo.
Visoko zmogljivi ultrazvočni ekstraktorji
Hielscher Ultrasonics ima dolgoletne izkušnje z načrtovanjem, proizvodnjo in dobavo visoko zmogljivih ultrazvočnih ekstraktorjev za majhne do velike industrijske razsežnosti priznanim podjetjem in raziskovalnim inštitutom po vsem svetu. Ultrazvočna ekstrakcija se lahko izvaja v katerem koli obsegu, od majhnih laboratorijskih nastavitev do velikih industrijskih sistemov, kar proizvajalcem omogoča, da prilagodijo svoj postopek ekstrakcije hmelja svojim proizvodnim potrebam.
Hielscher ultrazvočni aparati zagotavljajo ultrazvok visoke moči, so robustni in lahko zlahka delujejo 24 ur na dan, 7 dni v tednu pod veliko obremenitvijo. Zaradi tega so Hielscher ultrazvočni ekstraktorji zaupanja vreden delovni konj v živilski, farmacevtski in kemični industriji.
Vsi digitalni ultrazvočni procesorji so opremljeni z barvnim zaslonom na dotik, s katerim lahko enostavno in natančno nastavite in nadzorujete procesne parametre. Na vgrajeni kartici SD se vsi procesni parametri samodejno zabeležijo takoj, ko vklopite ultrazvočni ekstraktor.
The sophisticated design of Hielscher’s batch and inline sonication setups is extensively tested and optimized for user-friendliness and high-quality output. Flow cell reactors are available at various sizes and with different geometries. The broad range of sonotrodes (ultrasonic probes) with various shapes, sizes, and lengths as well as additional accessories allow for the ideal configuration of your ultrasonic system in accordance to your extraction process and plant material.
Še ena prednost Hielscher Ultrasonics’ industrial ultrasonic processors is the delivery very high amplitudes of up to 200µm, which can be easily and continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The precise control over the amplitude and the option of running very low to very high amplitudes enables for an optimal and efficacious process. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Hielscher visoko zmogljivi ultrazvočni ekstraktorji za vrhunske izvlečke!
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml? min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml? min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas!? Vprašajte nas!
Ultrazvočni homogenizatorji visoke moči iz laboratorij k Pilot in industrijska lestvica.
Literatura/Reference
- Maša Knez Hrnčič; Eva Španinge; Iztok Jože Košir; Željko Knez; Urban Bre (2019): Hmeljne spojine: tehnike ekstrakcije, kemijske analize, antioksidativni, protimikrobni in antikancerogeni učinki. Hranila 2019, 11, 257.
- Steffen Arctander (2019): Parfumi in aromatični materiali naravnega izvora. Inovacije sadovnjakov; Oktobra 2019.
- Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Fitokemično profiliranje izvlečkov cvetov in listov Sambucus nigra L. in njihov protimikrobni potencial proti patogenom mandljev. Mednarodna revija za molekularne znanosti, 2023.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Bioaktivne spojine v hmelju
Skupna hmeljna rastlina Humulus lupulus je bogata s fotokemikalijami, ki se uporabljajo kot aromatične sestavine v živilih in pijačah (npr. za grenko pivo) ter v parfumih in dišavah. V prehranskih dopolnilih in zdravilih se izvlečki hmelja uporabljajo za podporo zdravju in zdravljenje ali lajšanje bolezni. Spodaj poiščite opis najvidnejših fito-spojin hmelja:
Alfa kisline
Alfa-kisline ali humuloni so najpomembnejša kemična spojina v hmelju. Med vrenjem pivine se humuloni termično izomerizirajo v izo-alfa-kisline ali izohumulon, ki so odgovorni za grenak okus piva.
Beta kisline
Hmelj vsebuje tako imenovane beta-kisline ali lupulone. Te spojine so večinoma cenjene zaradi svojih aromatičnih prispevkov k pivu.
eterična olja
Glavne sestavine eteričnih olj hmelja so terpenski ogljikovodiki, ki so sestavljeni iz mircena, humulena in kariofilena. Mircen daje svežemu hmelju oster vonj. Humulen in njegovi produkti oksidativne reakcije prispevajo k izraziti aromi hmelja v pivu. Mircen, humulen in kariofilen skupaj predstavljajo 80 do 90% celotne vsebnosti eteričnih olj hmelja.
flavonoidi
Xanthohumol is the main flavonoid in hops. Other well-studied and important prenylflavonoids are 8-prenylnaringenin and isoxanthohumol. Whilst xanthohumol’s propertires and effects are still under research, the prenylflavonoid 8-prenylnaringenin is already known as a potent phytoestrogen.