Učinkovita proizvodnja izvlečkov hmelja s sonikacijo

Hmelj in izvlečki hmelja so bistvene sestavine za proizvodnjo piva. Alfa-kisline a-caryophyllene (humulone) in beta-caryophyllene (humulene) so pomembne aromatične spojine, ki dajejo pivu grenkobo ter prispevajo k njegovi aromi, strukturi pene in mikrobiološki stabilnosti. Ultrazvočna ekstrakcija je zelo učinkovita tehnika za sproščanje bioaktivnih spojin iz celičnega matriksa hmelja za pridobivanje celovitega izvlečka hmelja z bogatim okusom in aromo.

Ultrazvočna ekstrakcija grenkih kislin iz hmelja

Ultrazvočna ekstrakcija grenkih kislin iz hmelja je zelo učinkovita in zanesljiva tehnika, ki se uporablja v pivovarski industriji, pri proizvodnji arom in dišav ter v raziskovalnih ustanovah za učinkovito in uspešno ekstrakcijo spojin, odgovornih za grenkobo, in aromatičnih spojin iz hmeljevih storžkov.

Ultrazvočna ekstrakcija temelji na principu akustične kavitacije. Akustična oziroma ultrazvočna kavitacija nastane zaradi nizkofrekvenčnih ultrazvočnih valov v tekočinah. Izmenjujoči se cikli visokega / nizkega tlaka ultrazvočnih valov v topilu ustvarjajo drobne kavitacijske mehurčke. Hitro nastajanje in sesedanje teh mehurčkov ustvarja močne lokalne sile, ki porušijo celične stene in iz hmeljevega materiala sprostijo ciljne spojine, kot so grenke kisline. Ultrazvočna kavitacija je zelo učinkovita pri sproščanju 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 njegovi grenkobi in značilnemu profilu okusa.
Pomembna prednost ultrazvočne ekstrakcije sta njena učinkovitost in hitrost. Sonikacija v primerjavi s tradicionalnimi metodami znatno skrajša čas ekstrakcije, zato je privlačna izbira za pivovarne in proizvajalce arom.
Ker je mogoče postopek ultrazvočne ekstrakcije optimizirati s prilagajanjem različnih parametrov, vključno s časom sonikacije, temperaturo, koncentracijo topila in razmerjem med hmeljevim materialom in topilom, je mogoče postopek prilagoditi ciljnemu profilu okusa in arome izvlečka hmelja. Optimizacija zagotavlja največjo možno ekstrakcijo grenkih kislin ob ohranjanju želenega okusa in arome piva.
Med ultrazvočno ekstrakcijo je bistveno ustrezno uravnavanje temperature. Povišane temperature lahko povzročijo razgradnjo grenkih kislin in nastanek neželenih priokusov.

Ultrazvočni izvlečki hmelja s polnim spektrom

Ultrazvočno pripravljeni izvlečki hmelja so izvlečki s polnim spektrom, ki vsebujejo celoten nabor učinkovin hmeljevih storžkov. Poleg alfa-kislin a-caryophyllene (humulone) in beta-caryophyllene (humulene) ultrazvočna ekstrakcija sprošča tudi druge terpene, kot sta linalol in farnezen, ter druge fitokemikalije, kot so polifenoli in flavonoidi. Izvlečki s polnim spektrom so cenjeni zaradi tako imenovanega učinka medsebojnega dopolnjevanja učinkovin.
Med ultrazvočno ekstrakcijo se rastlinski materiali, kot so hmelj in druga zelišča, obdelujejo pri blagih temperaturah, kar omejuje toplotno razgradnjo. Sonikacija omogoča uporabo blagih, varnih in okolju prijaznih topil – s čimer se izognemo uporabi strupenih topil.
Visoka učinkovitost ultrazvočne ekstrakcije omogoča celo pridobivanje izvlečkov hmelja iz že uporabljenega hmelja. Intenziven postopek ultrazvočne ekstrakcije iz že uporabljenega hmelja sprosti preostale fotospojine in pomaga iz njega izločiti vse dragocene snovi, tako da nobena bioaktivna snov ne ostane neizkoriščena.

Grenke kisline v hmelju

Grenke kisline hmelja delimo na α- in β-kisline. Grenke α-kisline sestavljajo tri glavne sestavine: n-humulon, ad-humulon in co-humulon. Podobno grenke β-kisline sestavljajo n-lupulon, ad-lupulon in co-lupulon. Za pivovarne in proizvodnjo piva so α-kisline bistvena oblika kislin. Pri vrenju 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 pretvorijo v bolj topno izo-obliko, ki ima značilno organoleptično grenkobo. β-kisline, ki so še manj vodotopne kot α-kisline, so za pivovarsko proizvodnjo manj pomembne, saj je stopnja izomerizacije beta-kislin med vrenjem pivine zelo nizka.
Poleg uporabe za aromatiziranje je hmelj znan tudi po svojih zdravju koristnih lastnostih, ki vključujejo antioksidativne, pomirjevalne, protivnetne, antikancerogene in estrogenske učinke. Ksantohumol, prenilflavonoid v hmelju, je na primer znan po svojih močnih antioksidativnih učinkih. Te naravne snovi iz hmelja se uporabljajo v prehranskih dopolnilih in zdravilih za podporo zdravju ali zdravljenje bolezni.

Zakaj uporabljati izvlečke hmelja?

Pri uporabi za aromatiziranje izvlečki omogočajo zelo natančno odmerjanje grenkobe in arome, saj so izvlečki hmelja standardizirani glede na določene količine in sestavo alfa-kislin. To omogoča doseganje enakega profila okusa in arome ter s tem stalno visoko kakovost izdelka, ki izpolnjuje pričakovanja kupcev.
Pri uporabi kot učinkovina v prehranskih dopolnilih in zdravilih izvlečki hmelja zagotavljajo visoko koncentracijo bioaktivnih snovi, npr. terpenov in flavonoidov. Tako je mogoče zaužiti veliko količino aktivne fotospojine za doseganje ciljnega učinka.

Plinskokromatografska analiza ultrazvočnega izvlečka hmelja, pripravljenega z ultrazvočnim homogenizatorjem UP100H: oksid β-caryophyllene, α-caryophyllene, α-pinen, mycrene, limonen, α-caryophylene ter oksid caryophylene in druge spojine.

Ultrazvočna ekstrakcija hmelja

Ultrazvočno pospešena ekstrakcija s topilom je preprosta, hitra in varna metoda za ekstrakcijo grenkih kislin iz hmelja. Ker gre za obdelavo pri nizki temperaturi, ultrazvočna ekstrakcija hmelja zagotavlja visoke izkoristke v kratkem času obdelave, kar sta pomembni prednosti v primerjavi s konvencionalno ekstrakcijo grenkih kislin iz hmelja.
Nizke temperature obdelave, visoki izkoristki, vrhunska kakovost izvlečka (tj. izvlečki s polnim okusom in aromo / polnim spektrom) ter zelo kratek čas obdelave so glavne prednosti ultrazvočne ekstrakcije hmelja.
Ultrazvočna ekstrakcija hmelja – prednosti:

• Popolnejša ekstrakcija
• Višji izkoristek
• Celoten profil okusa in arome
• Ohranjena aroma, značilna za sorto
• Enakomerno dodajanje grenkobe / aromatiziranje
• Šaržna in pretočna obdelava
• Varno in preprosto upravljanje
• Gospodarnost, hitra povrnitev naložbe

Visokozmogljivi ultrazvočni ekstraktorji

Hielscher Ultrasonics ima dolgoletne izkušnje s snovanjem, proizvodnjo in dobavo visokozmogljivih ultrazvočnih ekstraktorjev za manjši do velik industrijski obseg za priznana podjetja in raziskovalne ustanove po vsem svetu. Ultrazvočna ekstrakcija se lahko izvaja v katerem koli obsegu, od majhnih laboratorijskih postavitev do velikih industrijskih sistemov, kar proizvajalcem omogoča, da postopek ekstrakcije hmelja prilagodijo svojim proizvodnim potrebam.
Ultrazvočne naprave Hielscher zagotavljajo ultrazvok visoke moči, so robustne in lahko brez težav delujejo 24/7 pri veliki obremenitvi. Zato so ultrazvočni ekstraktorji Hielscher zanesljive delovne naprave v živilski, farmacevtski in kemični industriji.
Vsi digitalni ultrazvočni procesorji so opremljeni z barvnim zaslonom na dotik, prek katerega lahko preprosto in natančno nastavljate ter nadzorujete procesne parametre. Na vgrajeno kartico SD se samodejno zapisujejo vsi procesni parametri, takoj ko vklopite ultrazvočni ekstraktor.
Dovršena zasnova sistemov podjetja Hielscher za šaržno in pretočno sonikacijo je obsežno preizkušena ter optimizirana za prijaznost do uporabnika in visokokakovostne rezultate. Reaktorji s pretočnimi celicami so na voljo v različnih velikostih in z različnimi geometrijami. Širok nabor sonotrod (ultrazvočnih sond) različnih oblik, velikosti in dolžin ter dodatna oprema omogočajo idealno konfiguracijo vašega ultrazvočnega sistema glede na postopek ekstrakcije in rastlinski material.
Druga prednost industrijskih ultrazvočnih procesorjev Hielscher Ultrasonics je zagotavljanje zelo visokih amplitud do 200µm, pri katerih lahko brez težav neprekinjeno delujejo 24/7. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Natančen nadzor amplitude in možnost delovanja pri zelo nizkih do zelo visokih amplitudah omogočata optimalen in učinkovit postopek. Robustnost ultrazvočne opreme podjetja Hielscher omogoča delovanje 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Visokozmogljivi ultrazvočni ekstraktorji Hielscher za vrhunske izvlečke!
Spodnja tabela prikazuje okvirno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: