تعتيق النبيذ وإكسابه خصائص البلوط بالموجات فوق الصوتية

يسهم تعتيق النبيذ وإكسابه خصائص البلوط بدرجة كبيرة في مذاقه النهائي وجودته. ومن المعروف أن كلتا العمليتين تستغرقان وقتًا طويلًا، إذ تمتد عملية الإنضاج غالبًا لعدة سنوات. وتُعد الموجات فوق الصوتية تقنية عالية الفعالية وسريعة، تُكثّف إنضاج النبيذ وتُسرّع بدرجة كبيرة عمليات مثل استخلاص مركبات البلوط، والأكسجة الدقيقة، والعمليات الكيميائية مثل البلمرة. وباستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية، يمكن تعتيق النبيذ الفتي خلال دقائق ليصبح نبيذًا ناضجًا يتمتع بباقة عطرية تضاهي ما ينتج عن عدة سنوات من التعتيق في براميل البلوط.

نكهات النبيذ المستمدة من البلوط باستخدام الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية

تنتقل المركبات الفينولية المرتبطة بالإحساس بالقَبَض والمركبات العطرية، وكلاهما مستمد من خشب البلوط، بسرعة فائقة عند تطبيق المعالجة بالموجات فوق الصوتية أثناء تعتيق النبيذ. وتُسرّع الموجات فوق الصوتية استخلاص مركبات البلوط ليتم خلال بضع دقائق – مقارنة بعدة سنوات من التعتيق التقليدي للنبيذ في البراميل.

إكساب النبيذ خصائص البلوط بالموجات فوق الصوتية

لتكثيف إكساب النبيذ خصائص البلوط، تُعالَج رقائق البلوط أو ألواحه بالموجات فوق الصوتية داخل النبيذ. وتفتح الموجات فوق الصوتية جدران خلايا المادة الخشبية وتفككها، فتُطلَق المركبات الموجودة داخل الخلايا، مثل التانينات والفينولات وfurones واللاكتونات وغيرها، إلى النبيذ بفعل التجويف بالموجات فوق الصوتية. ولأن التذبذب والتجويف بالموجات فوق الصوتية يولّدان اضطرابات شديدة وتدفقات دقيقة، يتكثّف انتقال الكتلة بين داخل الخلايا والمذيب المحيط بدرجة كبيرة، مما يتيح إطلاق الجزيئات الحيوية، أي مركبات الرائحة، بكفاءة وسرعة. وبما أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية معالجة ميكانيكية بحتة، فإنها لا تضيف أي مواد كيميائية إلى النبيذ.

مقارنة الجودة في التعتيق التقليدي للنبيذ والتعتيق بالموجات فوق الصوتية. يبلغ النبيذ المعتّق بالموجات فوق الصوتية ذروة جودته بسرعة أكبر بكثير.
(الرسم: ©Yıldırım وDündar، 2017، مقتبس بتصرف من Leonhardt وMorabito، 2007).

الموجات فوق الصوتية – قوى ميكانيكية فقط

تُولّد الموجات فوق الصوتية عالية الشدة ومنخفضة التردد ظروفًا ذات كثافة طاقة عالية، تتسم بضغوط ودرجات حرارة مرتفعة وقوى قص عالية. وتعزز هذه القوى الفيزيائية تفكيك البنى الخلوية لإطلاق المركبات الموجودة داخل الخلايا إلى الوسط. كما تعزز عملية تعتيق النبيذ المدعومة بالموجات فوق الصوتية الأكسجة الدقيقة وعمليات الأكسدة. وبذلك، يمكن للمعالجة المضبوطة بالموجات فوق الصوتية أن تؤثر إيجابيًا في التفاعلات الكيميائية داخل النبيذ. ويبلغ النبيذ المعتّق بالموجات فوق الصوتية ذروة جودته بسرعة أكبر بكثير من النبيذ المعتّق تقليديًا. علاوة على ذلك، يُظهر النبيذ المعتّق بالموجات فوق الصوتية مستوى أعلى من الاحتفاظ بالجودة، بحيث يحافظ النبيذ المعالَج بالموجات فوق الصوتية على ذروة جودته لمدة أطول مقارنة بعملية التعتيق القياسية.

آلية تفكيك جدار الخلية: (a) تكسّر جدار الخلية بفعل التجويف. (b) انتشار المذيب داخل البنية الخلوية.
(الرسم مقتبس بتصرف من Shirsath وآخرين، 2012)

مزايا تعتيق النبيذ بالموجات فوق الصوتية مقارنة بالتعتيق في براميل البلوط

يُعد استخدام براميل البلوط الطريقة التقليدية الشائعة لتعتيق النبيذ. وفي براميل البلوط، تحدث الأكسدة بمقدار ضئيل على مدى فترة تخزين طويلة داخل البرميل. وغالبًا ما تستغرق فترة تخزين النبيذ الفاخر عدة سنوات، ولذلك تُعد هذه العملية مكلفة. وأثناء الإنضاج في براميل البلوط، يكتسب النبيذ روائح فريدة عديدة. وإلى جانب عملية الإنضاج الطويلة التي تمتد لسنوات وما يرتبط بها من استهلاك للوقت، فإن شراء براميل البلوط وصيانتها مكلفان. وقد تلوّث الكائنات الحية الدقيقة غير المرغوب فيها، مثل أنواع الخمائر ومنها Brettanomyces وDekkera، براميل النبيذ. ويُعرف النبيذ الفاسد بفعل الخمائر برداءة مذاقه ورائحته.
بسبب هذه العيوب في إكساب النبيذ خصائص البلوط تقليديًا داخل البراميل، يُعد تعتيق النبيذ وإكسابه خصائص البلوط بالموجات فوق الصوتية بديلًا مجديًا من حيث التكلفة ومثبتًا علميًا للتعتيق التقليدي في البراميل. وتُقصّر المعالجة بالموجات فوق الصوتية مدة الإنضاج وتحسّن عدة عوامل تتعلق بجودة النبيذ. ويمكن تطبيق المعالجة بالموجات فوق الصوتية خلال مراحل مختلفة من صناعة النبيذ، بما فيها النقع واستخلاص البوليفينولات، وكذلك التعتيق والإنضاج وإكساب خصائص البلوط. وتثبت الدراسات العلمية والتطبيقات الصناعية جدوى المعالجة بالموجات فوق الصوتية في صناعة النبيذ، مع تحسينات كبيرة تتمثل في تقصير فترات التعتيق وزيادة كفاءة إنتاج النبيذ عالي الجودة.

إنضاج النبيذ المُسرَّع بالموجات فوق الصوتية: تُظهر دراسة الأستاذ Th. Kleinschmidt التغير المفيد في رائحة 3-Methyl-1Butanol في النبيذ الأحمر عند معالجته بالموجات فوق الصوتية بوجود رقائق خشب American Blend. (جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT، سعة الاهتزاز 43µm، مساحة سطح السونوترود 9cm2)

دراسات علمية حول تعتيق النبيذ بالموجات فوق الصوتية

يمكن لشدة الموجات فوق الصوتية أو مستوى كثافة الطاقة الصوتية، عند مستوى معتدل نسبيًا، أن يعززا الاستخلاص السريع وترشيح المركبات الفينولية من رقائق البلوط إلى النبيذ، مما قد يزيد نكهة النبيذ وقيمته الغذائية خلال مدة إنضاج أقصر بكثير. كما تستطيع المعالجة بالموجات فوق الصوتية تعديل تركيب النبيذ بسرعة، ويُفترض أن ذلك يرجع إلى تأثيرات التجويف الصوتي. وبذلك، يُفترض أن المستوى العالي من كثافة الطاقة الصوتية يعزز تعديل تركيب النبيذ بالموجات فوق الصوتية. (راجع Yang وآخرين، 2014)
أبلغ Jiménez-Sánchez وآخرون (2020) عن تأثيرات تعتيق مماثلة لخل الشيري باستخدام رقائق البلوط والموجات فوق الصوتية. وقد قلّصت المعالجة بالموجات فوق الصوتية مدة الإنضاج بدرجة كبيرة مقارنة بالإنضاج التقليدي.

إطلاق مركبات الرائحة من البلوط بالموجات فوق الصوتية

بحث Breniaux وزملاؤه تأثيرات الموجات فوق الصوتية عالية القدرة في تنظيف براميل النبيذ المصنوعة من البلوط، وما يتبع ذلك من إطلاق للمركبات متعددة الفينولات وغيرها من المركبات عند استخدام البراميل بعد المعالجة لتعتيق النبيذ. وتسهم البوليفينولات والمواد الكيميائية النباتية، مثل الإيلاجيتانينات واللجنين والسلائف العطرية، بدرجة كبيرة في إنضاج النبيذ ونكهته. وبوجه عام، أظهرت الدراسة أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية حققت مردودًا أعلى من البوليفينولات وغيرها من المركبات النشطة حيويًا خلال فترة معالجة قصيرة جدًا. فعلى سبيل المثال، كان تركيز الفورفورال أعلى في حالة المعالجة بالموجات فوق الصوتية بعد 8 أشهر من التعتيق وبعد 12 شهرًا من التعتيق، بزيادة في التركيز تراوحت بين 18.8 و92.6% مقارنة بالمعالجة البديلة بالبخار. وبالنسبة إلى 5-methylfurfural، كان التركيز أعلى بدرجة ملحوظة مع المعالجة بالموجات فوق الصوتية للبراميل التي يبلغ عمرها 1 سنة (نبيذ معتّق لمدة 12 شهرًا) والبراميل التي يبلغ عمرها 2 سنة (نبيذ معتّق لمدة 2 و8 و12 شهرًا)، بزيادة تراوحت بين 20.5 و97%. وفيما يتعلق بالمتماكبات الفراغية غير المرآتية للاكتون الويسكي، كان تركيز trans-whisky lactone أعلى بدرجة ملحوظة في البراميل التي يبلغ عمرها 3 سنوات والمعالَجة بالموجات فوق الصوتية: بعد 12 شهرًا من التعتيق، بلغ تركيزه في النبيذ 75.2 ± 5.6 μg/L، مما يمثل زيادة قدرها 46.9% مقارنة بالنبيذ المعتّق في برميل معالَج بالبخار. وبالنسبة إلى تركيزي الفانيلين والسيرينجالدهيد، كانت القيم المقاسة في النبيذ أيضًا أعلى بدرجة ملحوظة بعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية. وعند المقارنة بمعالجة البراميل بالبخار، بلغ إجمالي استهلاك الطاقة 0.38 kWh للموجات فوق الصوتية عالية القدرة و3 kWh لبخار الماء، أي أقل بمقدار 7.89 مرات.
(راجع Breniaux وآخرين، 2021)

التفاعلات الكيميائية في النبيذ التي تعززها الموجات فوق الصوتية

تحدث تفاعلات كيميائية عديدة أثناء تعتيق النبيذ. فعلى سبيل المثال، تميل مركبات البروأنثوسيانيدين إلى البلمرة والتكاثف مع الأنثوسيانينات والاتحاد مع بوليمرات أخرى، مثل البروتينات والسكريات المتعددة. ويُعد تفاعل التكاثف هذا مع الأنثوسيانينات التفاعل الكيميائي الرئيسي المسؤول عن زيادة قتامة لون النبيذ الأحمر وتثبيته، إذ يتغير من الأحمر الزاهي إلى الأحمر الداكن ذي الدرجات البنية.
وقد أثبتت دراسات مبكرة أجراها Masuzawa وآخرون، 2000، أن الموجات فوق الصوتية تعزز بلمرة المركبات الفينولية وتزيد محتوى البوليفينولات في النبيذ الأحمر أثناء إنضاجه.
أثناء تعتيق النبيذ في البراميل، يمكن استخلاص مئات المركبات من الخشب إلى النبيذ، مما يسهم مباشرة في نكهة النبيذ النهائي ورائحته والإحساس به في الفم. ويؤدي تركيب ألياف خشب البلوط دورًا مهمًا في عملية التعتيق، إذ تُستخلَص الفينولات المتطايرة والألدهيدات الفينولية من اللجنين، ومركبات الفورفورال الناتجة عن تحلل سكريات السليلوز والهيميسليلوز.
على الرغم من استخدام التعتيق التقليدي في براميل البلوط على نطاق واسع لقرون، لا تزال هناك بعض العيوب الملازمة له. أولًا، تستغرق عملية التعتيق في البرميل عادةً من بضعة أشهر إلى عدة سنوات، وهو ما يستهلك وقتًا طويلًا جدًا. ثانيًا، البراميل مكلفة وتشغل مساحة كبيرة في منشأة صناعة النبيذ وتحتاج إلى الاستبدال مع مرور الوقت. ثالثًا، مع تقدّم عمر براميل البلوط، قد تتلوث بكائنات حية دقيقة غير مرغوب فيها، مثل جنسي الخمائر Brettanomyces وDekkera.
اقرأ المزيد عن تطهير براميل النبيذ وتنظيفها بالموجات فوق الصوتية!

معدات الموجات فوق الصوتية لتعتيق النبيذ وإنضاجه

منذ عدة عقود، تُعد Hielscher Ultrasonics موردًا موثوقًا لمعالجات بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة ومنخفضة التردد لقطاع الأغذية والمشروبات. وقد اعتمدت مصانع النبيذ ومعامل التقطير تقنية الموجات فوق الصوتية لإنتاج نبيذ ومشروبات كحولية عالية الجودة في ظروف أكثر كفاءة، أي تحقيق نتائج عالية الجودة من خلال عملية مُسرَّعة وفي ظروف قابلة للتحكم الدقيق.
تتوفر أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بجميع الأحجام، بدءًا من الجهاز المختبري المحمول باليد للبحث وضبط الجودة، مرورًا بالأنظمة المكتبية وأنظمة النطاق التجريبي لمزارع العنب الصغيرة المتخصصة ومنتجي النبيذ متوسطي الحجم، وصولًا إلى أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية ذات معدلات المعالجة العالية لمنتجي النبيذ التجاريين الكبار.
تتميز جميع معالجات Hielscher بالموجات فوق الصوتية بأحدث التقنيات، بما فيها شاشة رقمية ملونة وبرمجيات متطورة وإعدادات ذكية وتسجيل تلقائي للبيانات على بطاقة SD مدمجة والتحكم عن بُعد عبر المتصفح، لضمان التشغيل الدقيق ونتائج قابلة للتكرار وإعادة الإنتاج وأعلى مستويات سهولة الاستخدام. ويستخدم العملاء حول العالم تقنية Hielscher Ultrasonics في مصانع النبيذ ومعامل التقطير، محققين نتائج ممتازة في تعتيق النبيذ والمشروبات الروحية وإكسابها خصائص البلوط وإضفاء النكهات عليها بالنقع.
اتصل بنا الآن! سيساعدك موظفونا المدربون جيدًا وذوو الخبرة الطويلة بالمعلومات التقنية والتوصيات بشأن جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية المثالي وعروض الأسعار غير الملزمة!

يعطيك الجدول أدناه مؤشرًا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية: