Технология повышает производство хмеля в Бразилии и открывает путь к новым биопродуктам
Бразилия, будучи третьим по величине производителем и потребителем пива в мире, почти полностью зависит от импорта хмеля. Менее 1% ингредиента, отвечающего за горечь, аромат и вкус пива, выращивается внутри страны. Проект бразильских учёных и производителей из региона Вали-ду-Рибейра (штат Сан-Паулу) направлен на изменение этой ситуации, сделав местное производство хмеля более эффективным и жизнеспособным, а также стимулируя разработку новых биопродуктов.
Проект, родившийся в Центре исследований динамики биоразнообразия и изменения климата (CBioClima) Университета штата Сан-Паулу (UNESP), инвестирует в технологию сверхкритической экстракции диоксидом углерода (CO₂), хорошо зарекомендовавшую себя в Германии и США. Этот метод эффективно извлекает ароматические и биологически активные соединения из хмеля, снижая логистические затраты и улучшая качество пива.
По словам профессора UNESP Леви Помпермайера Машаду, бразильский хмель обычно продаётся пивоварням в виде пеллет (обезвоженных и спрессованных соцветий). Новая технология позволяет перейти на продажу хмеля в форме масла, что даёт не только логистические преимущества, но и значительно превосходящие традиционные методы результаты в производстве пива.
Сравнение методов экстракции
В исследовании, опубликованном в журнале Biomass Conversion and Biorefinery, учёные сравнили традиционные методы экстракции (с использованием органических растворителей или перегонки с водяным паром) и сверхкритический метод CO₂ на примере хмеля с фермы Atlântica Hops в Жукиа.
- Традиционный метод: даёт около 15% экстракта с содержанием α-кислот (соединения, отвечающие за горечь пива) около 9%.
- Метод сверхкритического CO₂: позволяет достичь содержания α-кислот до 72%. Процесс также обеспечивает меньший объём конечного продукта, лучшее сохранение свойств и увеличение продуктивности пивоварения до 20%.
Сенсорный анализ показал, что, несмотря на незначительное изменение вкуса, сенсорная сигнатура продукта (его "терруар") сохраняется практически полностью.
Принципы зелёной химии
Технология соответствует принципам зелёной химии. В отличие от традиционных методов, использующих большие объёмы воды или нефтесодержащих растворителей, сверхкритическая экстракция использует CO₂ в состоянии между жидкостью и газом (сверхкритическое состояние). В этом состоянии CO₂ действует как естественный растворитель, глубоко проникая в сырьё.
Ключевое преимущество: CO₂ рекуперируется (улавливается) в конце процесса, что предотвращает выбросы в атмосферу и исключает химические остатки в экстракте, делая метод экологически ответственным.
Цели проекта
Основная цель — предоставить производителям варианты выращивания культур с меньшим экологическим следом и большей добавленной стоимостью (как хмель), вместо расширения сельскохозяйственных границ под низкодоходные товары, такие как соя и сахарный тростник. Это позволяет производить больше на значительно меньшей площади с культурой, устойчивой к изменению климата и имеющей множество рыночных возможностей.
Циклическая экономика
Технология открывает возможности для циклической экономики. Получаемые экстракты могут использоваться не только в пивоварении, но и в косметической и фармацевтической отраслях.
Исследователи также проанализировали отходы после экстракции (спент-хмель). По словам постдока UNESP Джоханы Марселы Конча Обандо, этот остаток всё ещё содержит биоактивные соединения с высоким антиоксидантным потенциалом, такие как фенольные соединения и флавоноиды. Поскольку в процессе не используются реагенты, эти отходы не теряются и могут быть применены для других целей.
Биохимический анализ показал, что даже после удаления основных активных ингредиентов остаточная биомасса сохраняет полезные свойства. Это позволяет выйти за рамки пивоваренной ниши и создавать продукты для пяти, шести или даже десяти различных секторов экономики.