Sản xuất hiệu quả dịch chiết hoa bia bằng xử lý siêu âm

Hoa bia và dịch chiết hoa bia là những thành phần thiết yếu trong sản xuất bia. Các axit alpha a-caryophyllene (humulone) và beta-caryophyllene (humulene) là những hợp chất tạo hương vị quan trọng, tạo vị đắng cho bia và góp phần tạo nên hương thơm, cấu trúc bọt và độ ổn định vi sinh của bia. Chiết xuất bằng siêu âm là một kỹ thuật có hiệu quả cao giúp giải phóng các hợp chất có hoạt tính sinh học khỏi nền tế bào hoa bia để tạo ra dịch chiết hoa bia giàu hương vị và đầy đủ thành phần.

Chiết xuất axit đắng từ hoa bia bằng siêu âm

Chiết xuất axit đắng từ hoa bia bằng siêu âm là một kỹ thuật có hiệu quả cao và đáng tin cậy, được sử dụng trong ngành sản xuất bia, sản xuất hương liệu và chất tạo hương thơm cũng như tại các cơ sở nghiên cứu để chiết xuất hiệu quả các hợp chất tạo vị đắng và các hợp chất tạo hương vị từ nón hoa bia.

Chiết xuất bằng siêu âm sử dụng nguyên lý hoạt động của hiện tượng xâm thực âm học. Hiện tượng xâm thực âm học hay xâm thực siêu âm được tạo ra bởi sóng siêu âm tần số thấp trong chất lỏng. Các chu kỳ áp suất cao / áp suất thấp luân phiên của sóng siêu âm tạo ra các bọt xâm thực cực nhỏ trong dung môi. Sự hình thành và sụp đổ nhanh chóng của các bọt này tạo ra các lực cục bộ mạnh, phá vỡ thành tế bào và giải phóng các hợp chất mục tiêu, chẳng hạn như axit đắng, khỏi nguyên liệu hoa bia. Hiện tượng xâm thực siêu âm rất hiệu quả trong việc giải phóng các axit đắng như humulone, cohumulone và adhumulone từ hoa bia. Các hợp chất này được biết đến nhiều nhất với vai trò là các hợp chất tạo hương vị dùng trong bia, góp phần tạo nên vị đắng và đặc trưng vị riêng biệt của bia.
Một ưu điểm lớn của chiết xuất bằng siêu âm là hiệu quả và tốc độ. Xử lý siêu âm rút ngắn đáng kể thời gian chiết xuất so với các phương pháp truyền thống, khiến kỹ thuật này trở thành một lựa chọn hấp dẫn đối với các nhà máy bia và nhà sản xuất hương liệu.
Do quá trình chiết xuất bằng siêu âm có thể được tối ưu hóa bằng cách điều chỉnh nhiều thông số, bao gồm thời gian xử lý siêu âm, nhiệt độ, nồng độ dung môi và tỷ lệ nguyên liệu hoa bia so với dung môi, nên quá trình có thể được điều chỉnh để đạt đặc trưng hương vị mục tiêu của dịch chiết hoa bia. Việc tối ưu hóa bảo đảm chiết xuất tối đa axit đắng trong khi vẫn duy trì hương vị bia mong muốn.
Việc duy trì kiểm soát nhiệt độ thích hợp trong quá trình chiết xuất bằng siêu âm là thiết yếu. Nhiệt độ cao có thể dẫn đến sự phân hủy axit đắng và hình thành các mùi vị lạ không mong muốn.

Dịch chiết hoa bia toàn phổ bằng siêu âm

Dịch chiết hoa bia được điều chế bằng siêu âm là dịch chiết toàn phổ, cung cấp đầy đủ các hoạt chất có trong nón hoa bia. Ngoài các axit alpha a-caryophyllene (humulone) và beta-caryophyllene (humulene), chiết xuất bằng siêu âm còn giải phóng các terpene khác như linalool và farnesene cũng như các hợp chất hóa thực vật khác như polyphenol và flavonoid. Dịch chiết toàn phổ được đánh giá cao nhờ hiệu ứng được gọi là hiệu ứng cộng hưởng giữa các thành phần.
Trong quá trình chiết xuất bằng siêu âm, nguyên liệu thực vật, chẳng hạn như hoa bia và các loại thảo mộc khác, được xử lý ở nhiệt độ ôn hòa, nhờ đó hạn chế sự phân hủy do nhiệt. Xử lý siêu âm cho phép sử dụng các dung môi dịu nhẹ, an toàn, thân thiện với môi trường – tránh sử dụng dung môi độc hại.
Hiệu quả cao của chiết xuất bằng siêu âm thậm chí còn cho phép sản xuất dịch chiết hoa bia từ bã hoa bia đã qua sử dụng. Quá trình chiết xuất siêu âm cường độ mạnh giải phóng các hợp chất thực vật còn lại trong bã hoa bia và giúp chiết kiệt mọi chất có giá trị từ bã hoa bia để không lãng phí bất kỳ chất có hoạt tính sinh học nào.

Axit đắng trong hoa bia

Các axit đắng của hoa bia được phân thành axit α và axit β. Các axit α đắng gồm ba thành phần chính: n-humulone, ad-humulone và co-humulone. Tương tự, các axit β đắng gồm n-lupulone, ad-lupulone và co-lupulone. Đối với các nhà máy bia và hoạt động sản xuất bia, axit α là dạng axit thiết yếu. Khi đun sôi các axit alpha trong điều kiện axit yếu, các axit alpha được đồng phân hóa và nhờ đó chuyển thành các axit iso-α. Quá trình đồng phân hóa chuyển các axit alpha ít tan trong nước thành dạng iso dễ tan hơn, có vị đắng cảm quan đặc trưng. Các axit β, vốn còn ít tan trong nước hơn các axit α, ít quan trọng hơn đối với hoạt động sản xuất bia vì các axit beta có tốc độ đồng phân hóa rất thấp trong quá trình đun sôi dịch nha.
Ngoài công dụng làm thành phần tạo hương vị, hoa bia còn được biết đến với các đặc tính có lợi cho sức khỏe, bao gồm tác dụng chống oxy hóa, an thần, chống viêm, chống ung thư và tác dụng estrogen. Ví dụ, xanthohumol, một prenylflavonoid có trong hoa bia, được biết đến với tác dụng chống oxy hóa mạnh. Các chất tự nhiên này trong hoa bia được sử dụng trong thực phẩm bổ sung và dược phẩm để hỗ trợ sức khỏe hoặc điều trị bệnh.

Tại sao nên sử dụng dịch chiết hoa bia?

Khi được sử dụng làm thành phần tạo hương vị, dịch chiết cho phép định lượng độ đắng và hương thơm rất chính xác vì dịch chiết hoa bia được chuẩn hóa về hàm lượng và thành phần cụ thể của các axit alpha. Điều này cho phép tạo ra cùng một đặc tính hương vị và nhờ đó duy trì sản phẩm có chất lượng cao, đáp ứng kỳ vọng của khách hàng.
Khi được sử dụng làm hoạt chất trong thực phẩm bổ sung và dược phẩm, dịch chiết hoa bia cung cấp các chất có hoạt tính sinh học ở nồng độ cao, ví dụ như terpene và flavonoid. Nhờ đó, có thể đưa vào cơ thể một lượng lớn hợp chất thực vật có hoạt tính để đạt được tác dụng mong muốn.

Phân tích sắc ký khí dịch chiết hoa bia được điều chế bằng máy đồng hóa siêu âm UP100H: β-caryophyllene oxide, α-caryophyllene, α-pinene, mycrene, limonene, α-caryophylene và caryophylene oxide cùng các chất khác.

Chiết xuất hoa bia bằng siêu âm

Chiết xuất bằng dung môi được tăng tốc nhờ siêu âm là một phương pháp đơn giản, nhanh chóng và an toàn để chiết xuất các axit đắng từ hoa bia. Là một phương pháp xử lý ở nhiệt độ thấp, chiết xuất hoa bia bằng siêu âm mang lại hiệu suất chiết cao trong thời gian xử lý ngắn, đây là những ưu điểm đáng kể so với phương pháp chiết xuất axit đắng từ hoa bia thông thường.
Nhiệt độ xử lý thấp, hiệu suất chiết cao, chất lượng dịch chiết vượt trội (tức là dịch chiết có đầy đủ hương vị / dịch chiết toàn phổ) và thời gian xử lý rất ngắn là những ưu điểm chính của phương pháp chiết xuất hoa bia bằng siêu âm.
Chiết xuất hoa bia bằng siêu âm – Ưu điểm:

• Chiết xuất triệt để hơn
• Hiệu suất chiết cao hơn
• Đầy đủ đặc tính hương vị
• Giữ nguyên hương thơm đặc trưng của từng giống
• Tạo vị đắng / hương vị đồng nhất
• Xử lý theo mẻ và trên dòng chảy
• An toàn và dễ vận hành
• Tiết kiệm, hoàn vốn đầu tư nhanh

Máy chiết xuất siêu âm hiệu suất cao

Hielscher Ultrasonics có kinh nghiệm lâu năm trong việc thiết kế, sản xuất và cung cấp các máy chiết xuất siêu âm hiệu suất cao từ quy mô công nghiệp nhỏ đến lớn cho các công ty và viện nghiên cứu danh tiếng trên toàn thế giới. Chiết xuất bằng siêu âm có thể được thực hiện ở mọi quy mô, từ các hệ thống nhỏ trong phòng thí nghiệm đến các hệ thống công nghiệp quy mô lớn, cho phép nhà sản xuất điều chỉnh quy trình chiết xuất hoa bia theo nhu cầu sản xuất.
Các máy siêu âm Hielscher cung cấp siêu âm công suất cao, có kết cấu bền chắc và có thể dễ dàng vận hành 24/7 dưới tải nặng. Điều này khiến các máy chiết xuất siêu âm Hielscher trở thành thiết bị chủ lực đáng tin cậy trong ngành thực phẩm, dược phẩm và hóa chất.
Tất cả các thiết bị xử lý siêu âm kỹ thuật số đều được trang bị màn hình cảm ứng màu, cho phép bạn cài đặt và kiểm soát các thông số quy trình một cách dễ dàng và chính xác. Tất cả các thông số quy trình đều được tự động ghi lại trên thẻ SD tích hợp ngay khi bạn bật máy chiết xuất siêu âm.
Thiết kế tinh vi của các hệ thống xử lý siêu âm theo mẻ và trên dây chuyền của Hielscher được thử nghiệm rộng rãi và tối ưu hóa để dễ sử dụng và cho sản phẩm đầu ra chất lượng cao. Các thiết bị phản ứng dạng buồng dòng chảy có nhiều kích thước và hình dạng khác nhau. Danh mục đa dạng các sonotrode (đầu dò siêu âm) với nhiều hình dạng, kích thước và chiều dài, cùng với các phụ kiện bổ sung, cho phép cấu hình hệ thống siêu âm của bạn một cách lý tưởng, phù hợp với quy trình chiết xuất và nguyên liệu thực vật của bạn.
Một ưu điểm khác của các thiết bị xử lý siêu âm công nghiệp của Hielscher Ultrasonics là khả năng tạo biên độ rất cao, lên đến 200µm, có thể dễ dàng duy trì liên tục trong chế độ vận hành 24/7. Đối với biên độ cao hơn nữa, có sẵn các sonotrode siêu âm tùy chỉnh. Khả năng kiểm soát chính xác biên độ và tùy chọn vận hành ở biên độ từ rất thấp đến rất cao giúp quy trình đạt mức tối ưu và hiệu quả. Độ bền của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 với tải nặng và trong các môi trường khắc nghiệt.
Máy chiết xuất siêu âm hiệu suất cao của Hielscher cho các dịch chiết chất lượng vượt trội!
Bảng dưới đây cung cấp thông tin về năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi: