Effektiv produktion av humleextrakt genom ultraljudsbehandling

Humle och humleextrakt är viktiga ingredienser vid framställning av öl. Alfasyrorna a-karyofyllen (humulon) och beta-karyofyllen (humulen) är viktiga smakämnen som ger ölet dess beska och bidrar till dess arom, skumstruktur och mikrobiologiska stabilitet. Ultraljudsextraktion är en mycket effektiv teknik för att frigöra de bioaktiva ämnena från humlens cellmatris och framställa ett smakrikt och fylligt humleextrakt.

Ultraljudsextraktion av bittersyror från humle

Ultraljudsextraktion av bittersyror från humle är en mycket effektiv och tillförlitlig teknik som används inom bryggeriindustrin, vid framställning av smak- och doftämnen samt vid forskningsanläggningar för att effektivt extrahera ämnen som ger beska och smakämnen från humlekottar.

Ultraljudsextraktion bygger på principen för akustisk kavitation. Akustisk kavitation eller ultraljudskavitation genereras av lågfrekventa ultraljudsvågor i vätskor. Ultraljudsvågornas växlande högtrycks- och lågtryckscykler skapar mycket små kavitationsbubblor i ett lösningsmedel. När dessa bubblor snabbt bildas och kollapsar uppstår intensiva lokala krafter som bryter sönder cellväggarna och frigör målämnen, såsom bittersyror, från humlematerialet. Ultraljudskavitation är mycket effektiv för att frigöra bittersyror såsom humulon, kohumulon och adhumulon från humle. Dessa ämnen är mest kända som smakämnen i öl, där de bidrar till ölets beska och särpräglade smakprofil.
En stor fördel med ultraljudsextraktion är dess effektivitet och snabbhet. Ultraljudsbehandling förkortar extraktionstiderna avsevärt jämfört med traditionella metoder, vilket gör den till ett attraktivt val för bryggerier och tillverkare av smakämnen.
Eftersom ultraljudsextraktionen kan optimeras genom att justera olika parametrar, däribland ultraljudsbehandlingstid, temperatur, lösningsmedelskoncentration och förhållandet mellan humlematerial och lösningsmedel, kan processen anpassas till den önskade smakprofilen hos humleextraktet. Optimeringen säkerställer maximal extraktion av bittersyror samtidigt som den önskade ölsmaken bibehålls.
Det är avgörande att upprätthålla korrekt temperaturkontroll under ultraljudsextraktionen. Förhöjda temperaturer kan leda till nedbrytning av bittersyror och bildning av oönskade bismaker.

Fullspektrumextrakt av humle framställda med ultraljud

Humleextrakt som framställs med ultraljud är fullspektrumextrakt som innehåller hela spektrumet av aktiva ämnen i humlekottarna. Förutom alfasyrorna a-karyofyllen (humulon) och beta-karyofyllen (humulen) frigör ultraljudsextraktion även ytterligare terpener, såsom linalool och farnesen, samt andra fytokemikalier, såsom polyfenoler och flavonoider. Fullspektrumextrakt uppskattas för sin så kallade entourageeffekt.
Vid ultraljudsextraktion bearbetas växtmaterial, såsom humle och andra örter, vid skonsamma temperaturer, vilket begränsar den termiska nedbrytningen. Ultraljudsbehandling möjliggör användning av milda, säkra och miljövänliga lösningsmedel – vilket gör att användning av giftiga lösningsmedel kan undvikas.
Ultraljudsextraktionens höga effektivitet gör det till och med möjligt att framställa humleextrakt från redan använd humle. Den intensiva ultraljudsextraktionen frigör de återstående växtämnena från den redan använda humlen och bidrar till att tömma den på alla värdefulla ämnen så att inga bioaktiva ämnen går till spillo.

Bittersyror i humle

Humlens bittersyror delas in i α- och β-syror. De bittra α-syrorna består av tre huvudkomponenter: n-humulon, ad-humulon och co-humulon. På motsvarande sätt består de bittra β-syrorna av n-lupulon, ad-lupulon och co-lupulon. För bryggerier och ölproduktion är α-syrorna den väsentliga syraformen. När alfasyror kokas under svagt sura förhållanden isomeriseras de och omvandlas därmed till iso-α-syror. Genom isomeriseringen omvandlas de svårlösliga alfasyrorna till en mer vattenlöslig isoform, som uppvisar den karakteristiska organoleptiska beskan. β-syrorna, som är ännu mindre vattenlösliga än α-syrorna, är mindre viktiga för ölproduktionen eftersom betasyrorna har en mycket låg isomeriseringshastighet under vörtkokningen.
Förutom sin användning som smaksättande ingrediens är humle också känd för sina hälsofrämjande egenskaper, som omfattar antioxidativa, lugnande, antiinflammatoriska, antikarcinogena och östrogena effekter. Till exempel är xantohumol, en prenylflavonoid som finns i humle, känd för sina starka antioxidativa effekter. Dessa naturliga ämnen i humle används i kosttillskott och läkemedel för att främja hälsan eller behandla sjukdomar.

Varför använda humleextrakt?

När extrakt används som smaksättande ingrediens möjliggör de mycket exakt dosering av beska och arom, eftersom humleextrakt standardiseras med avseende på specifika mängder och sammansättningar av alfasyror. Detta gör det möjligt att producera samma smakprofil och därmed en produkt med genomgående hög kvalitet som uppfyller kundernas förväntningar.
När humleextrakt används som aktiv ingrediens i kosttillskott och läkemedel ger de en högkoncentrerad mängd bioaktiva ämnen, t.ex. terpener och flavonoider. Därmed är det möjligt att inta en stor mängd av det aktiva växtämnet för att uppnå den avsedda effekten.

Gaskromatografisk analys av humleextrakt framställt med ultraljudshomogenisatorn UP100H: β-karyofyllenoxid, α-karyofyllen, α-pinen, mycrene, limonen, α-caryophylene och caryophylene-oxid med flera.

Ultraljudsextraktion av humle

Ultraljudsaccelererad lösningsmedelsextraktion är en enkel, snabb och säker metod för att extrahera bittersyror ur humle. Eftersom ultraljudsextraktion av humle sker vid låg temperatur ger den höga utbyten på kort processtid, vilket är betydande fördelar jämfört med konventionell extraktion av bittersyror ur humle.
Låga bearbetningstemperaturer, höga utbyten, överlägsen extraktkvalitet (dvs. extrakt med full smak / fullt spektrum) och mycket kort bearbetningstid är de främsta fördelarna med ultraljudsextraktion av humle.
Ultraljudsextraktion av humle – fördelar:

• Mer fullständig extraktion
• Högre utbyte
• Fullständig smakprofil
• Sortspecifik arom bevaras
• Enhetlig beska / smaksättning
• Satsvis bearbetning och inlinebearbetning
• Säker och enkel att använda
• Ekonomisk, snabb avkastning på investeringen

Högpresterande ultraljudsextraktorer

Hielscher Ultrasonics har lång erfarenhet av att konstruera, tillverka och leverera högpresterande ultraljudsextraktorer för liten till stor industriell skala till välrenommerade företag och forskningsinstitut över hela världen. Ultraljudsextraktion kan utföras i vilken skala som helst, från små laboratorieuppställningar till storskaliga industriella system, vilket gör det möjligt för tillverkare att anpassa sin humleextraktionsprocess efter sina produktionsbehov.
Hielschers ultraljudsapparater levererar ultraljud med hög effekt, är robusta och kan utan problem köras 24/7 under hög belastning. Detta gör Hielschers ultraljudsextraktorer till pålitliga arbetshästar inom livsmedelsindustrin, läkemedelsindustrin och den kemiska industrin.
Alla digitala ultraljudsprocessorer är utrustade med en pekskärm i färg, där du enkelt och exakt kan ställa in och styra processparametrarna. Alla processparametrar registreras automatiskt på det inbyggda SD-kortet så snart du slår på ultraljudsextraktorn.
Den sofistikerade konstruktionen hos Hielschers system för satsvis ultraljudsbehandling och ultraljudsbehandling inline är grundligt testad och optimerad för användarvänlighet och högkvalitativa resultat. Flödescellsreaktorer finns i olika storlekar och med olika geometrier. Det breda utbudet av sonotroder (ultraljudssonder) med olika former, storlekar och längder samt ytterligare tillbehör gör det möjligt att konfigurera ditt ultraljudssystem optimalt för din extraktionsprocess och ditt växtmaterial.
En annan fördel med Hielscher Ultrasonics industriella ultraljudsprocessorer är att de ger mycket höga amplituder på upp till 200µm, som enkelt kan upprätthållas kontinuerligt vid drift dygnet runt, alla veckans dagar. För ännu högre amplituder finns specialanpassade ultraljudssonotroder. Den exakta kontrollen över amplituden och möjligheten att arbeta med mycket låga till mycket höga amplituder möjliggör en optimal och effektiv process. Hielschers robusta ultraljudsutrustning möjliggör drift dygnet runt, alla veckans dagar, vid hög belastning och i krävande miljöer.
Hielschers högpresterande ultraljudsextraktorer för extrakt av överlägsen kvalitet!
Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet: