تساهم شيخوخة النبيذ والبلوط بشكل كبير في الطعم النهائي وجودة النبيذ. من المعروف أن كلتا العمليتين تستغرقان وقتا طويلا ، وغالبا ما تمر عملية النضج على مدار سنوات الخدمة. الموجات فوق الصوتية هي تقنية فعالة وسريعة للغاية ، والتي تكثف نضج النبيذ وتسرع العمليات مثل استخراج مركبات البلوط والأوكسجين الدقيق والمعالجة الكيميائية (على سبيل المثال ، البلمرة) بشكل كبير. مع ultrasonication ، يمكن أن يكون عمر النبيذ الصغير في غضون دقائق حتى ينضج النبيذ مع باقة من عدة سنوات من الشيخوخة في براميل البلوط.

نكهات النبيذ المشتقة من البلوط باستخدام استخراج بالموجات فوق الصوتية

يتم نقل المركبات الفينولية المرتبطة بالدواء القابض والمركبات العطرية المشتقة من خشب البلوط بسرعة كبيرة عند تطبيق الصوتنة أثناء النبيذ أثناء الشيخوخة. الموجات فوق الصوتية سرعت استخراج مركبات البلوط لبضع دقائق – مقارنة بعدة سنوات من شيخوخة البرميل التقليدية للنبيذ.

البلوط من النبيذ مع الموجات فوق الصوتية

لتكثيف البلوط ، يتم سونيك رقائق البلوط أو العصي في النبيذ. تفتح الموجات فوق الصوتية وتعطل جدران الخلايا للمادة الخشبية ، بحيث يتم إطلاق المركبات داخل الخلايا مثل العفص والفينولات والفيرونات واللاكتون وما إلى ذلك عن طريق التجويف بالموجات فوق الصوتية في النبيذ. نظرا لأن التذبذب بالموجات فوق الصوتية والتجويف يخلقان اضطرابات شديدة وتدفقا دقيقا ، فإن نقل الكتلة بين داخل الخلية والمذيب المحيط بها يتم تكثيفه بشكل كبير بحيث تكون الجزيئات الحيوية (أي مركبات الرائحة) فعالة وسريعة الإطلاق. نظرا لأن الصوتنة هي معالجة ميكانيكية بحتة ، فإنها لا تضيف أي مواد كيميائية إلى النبيذ.

مقارنة بين الصفات في الشيخوخة التقليدية في النبيذ والشيخوخة بالموجات فوق الصوتية في النبيذ. النبيذ بالموجات فوق الصوتية يحقق ذروة جودته بشكل أسرع بكثير.
(الجرافيك: ©يلدريم ودوندار، 2017، مقتبس من ليونهارت ومورابيتو، 2007).

الموجات فوق الصوتية – القوى الميكانيكية فقط

تخلق الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة ومنخفضة التردد ظروفا كثيفة الطاقة ، وتتميز بضغوط عالية ودرجات حرارة وقوى قص عالية. هذه القوى الفيزيائية تعزز تعطيل هياكل الخلايا من أجل إطلاق المركبات داخل الخلايا في الوسط. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عملية الشيخوخة بمساعدة الموجات فوق الصوتية للنبيذ تعزز عمليات الأوكسجين الدقيق والأكسدة. وبالتالي ، يمكن أن تؤثر الموجات فوق الصوتية التي يتم التحكم فيها بشكل إيجابي على التفاعلات الكيميائية في النبيذ. تصل أنواع النبيذ التي يتم تعتيقها بالموجات فوق الصوتية إلى ذروة جودتها بشكل أسرع بكثير من النبيذ القديم التقليدي. علاوة على ذلك ، تظهر أنواع النبيذ التي يتم تعتيقها بالموجات فوق الصوتية مستوى حفظ أعلى ، بحيث يحافظ النبيذ الصوتي على جودة الذروة لفترة أطول من عملية الشيخوخة القياسية.

آلية تعطيل جدار الخلية (أ) كسر جدار الخلية بسبب التجويف. (ب) انتشار المذيب في بنية الخلية.
(رسم مقتبس من Shirsath et al.، 2012)

مزايا شيخوخة النبيذ بالموجات فوق الصوتية على شيخوخة برميل البلوط

براميل البلوط هي العملية التقليدية الشائعة لشيخوخة النبيذ. في براميل البلوط ، تحدث الأكسدة بكمية صغيرة على مدى فترة تخزين طويلة في البرميل. يستغرق وقت التخزين لفرن النبيذ الممتاز عدة سنوات ، وبالتالي فهو عملية مكلفة. أثناء النضج في براميل البلوط ، ينتج النبيذ العديد من الروائح الفريدة. إلى جانب عملية النضج الطويلة لسنوات وفقدان الوقت ذي الصلة ، فإن براميل البلوط مكلفة للشراء والصيانة. الكائنات الحية الدقيقة غير المرغوب فيها مثل أنواع الخميرة (على سبيل المثال ، Brettanomyces و Dekkera) قد تلوث براميل النبيذ. النبيذ المدلل الخميرة معروف بطعمه ورائحته الكريهة.
بسبب هذه العيوب من البلوط برميل التقليدية، والشيخوخة النبيذ بالموجات فوق الصوتية والبلوط هو بديل فعال من حيث التكلفة وثبت علميا للشيخوخة التقليدية في البراميل. الموجات فوق الصوتية تقصير وقت النضج ويحسن العديد من عوامل الجودة للنبيذ. يمكن تطبيق الموجات فوق الصوتية خلال مراحل مختلفة من عملية صنع النبيذ ، بما في ذلك النقع ، واستخراج البوليفينول ، وكذلك الشيخوخة والنضج والبلوط. تثبت الدراسات العلمية والتطبيقات الصناعية صحة الموجات فوق الصوتية في صناعة النبيذ مع تحسينات كبيرة في فترات الشيخوخة القصيرة والإنتاج الأكثر كفاءة للنبيذ عالي الجودة.

نضج النبيذ المتسارع بالموجات فوق الصوتية: تظهر دراسة البروفيسور Th. Kleinschmidt التغيير المفيد لرائحة 3-Methyl-1Butanol في النبيذ الأحمر عند صوتها في وجود رقائق الخشب American Blend. (الموجات فوق الصوتية UIP2000hdT، السعة 43μm، سونوترود السطح 9cm2)

دراسات علمية حول الشيخوخة بالموجات فوق الصوتية للنبيذ

يمكن أن تعزز كثافة الموجات فوق الصوتية أو مستوى كثافة الطاقة الصوتية عند مستوى معتدل نسبيا الاستخراج السريع وترشيح الفينولات من رقائق البلوط إلى النبيذ ، وبالتالي من المحتمل أن تزيد من نكهة النبيذ والقيمة الغذائية في غضون فترة نضج أقصر بكثير. علاوة على ذلك ، فإن العلاج بالموجات فوق الصوتية قادر على تعديل تكوين النبيذ بسرعة ، والذي يفترض أنه يرجع إلى تأثيرات التجويف الصوتي. وبالتالي ، من المفترض أن يعزز مستوى عال من كثافة الطاقة الصوتية التعديل بالموجات فوق الصوتية لتكوين النبيذ. (راجع يانغ وآخرون، 2014)
تم الإبلاغ عن آثار شيخوخة مماثلة من قبل Jiménez-Sánchez et al. (2020) لخل شيري باستخدام رقائق البلوط والموجات فوق الصوتية. خفضت الموجات فوق الصوتية وقت النضج بشكل كبير بالمقارنة مع النضج التقليدي.

الافراج بالموجات فوق الصوتية من المركبات رائحة من البلوط

قام برينو وزملاؤه بالتحقيق في آثار الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة لتنظيف برميل نبيذ البلوط والإطلاق اللاحق للبوليفينول والمركبات الأخرى ، عندما تم استخدام البراميل بعد علاج شيخوخة النبيذ. تساهم البوليفينول والمواد الكيميائية النباتية مثل الإيلاجيتانين واللجنين والسلائف العطرية بشكل كبير في نضج النبيذ ونكهته. بشكل عام ، أظهرت الدراسة أن العلاج بالموجات فوق الصوتية أعطى غلة أعلى من البوليفينول والمركبات النشطة بيولوجيا الأخرى في غضون فترة علاج قصيرة جدا. على سبيل المثال ، كان تركيز الفورفورال أعلى في حالة العلاج بالموجات فوق الصوتية في 8 أشهر من الشيخوخة و 12 شهرا من الشيخوخة ، مع زيادة التركيز بين 18.8 و 92.6 ٪ مقارنة بالمعالجة بالبخار البديلة. بالنسبة ل 5-methylfurfural ، كان التركيز أعلى بكثير للمعالجة بالموجات فوق الصوتية لبراميل من برميل عمره 1 سنة (نبيذ عمره 12 شهرا) وبراميل عمرها سنتان (نبيذ عمره 2 و 8 و 12 شهرا) مع زيادة بين 20.5 و 97٪. فيما يتعلق بأيزومرات اللاكتون الويسكي ، كان اللاكتون عبر الويسكي أعلى بكثير بالنسبة للبراميل البالغة من العمر 3 سنوات المعالجة بالموجات فوق الصوتية: بعد 12 شهرا من الشيخوخة ، يحتوي النبيذ على تركيز 75.2 ± 5.6 ميكروغرام / لتر ، مما أدى إلى زيادة قدرها 46.9٪ مقارنة بالنبيذ الذي يبلغ من العمر في برميل معالج بالبخار. بالنسبة لتركيزات الفانيلين و syringaldehyde ، كانت القيم المقاسة في النبيذ أعلى بكثير بعد العلاج بالموجات فوق الصوتية. بالمقارنة مع معالجة البخار برميل ، كان إجمالي استهلاك الطاقة 0.38 كيلو واط ساعة للموجات فوق الصوتية للطاقة و 3 كيلو واط ساعة للبخار المائي ، وهو أقل ب 7.89 مرة.
(راجع Breniaux et al.، 2021)

تعزيز التفاعلات الكيميائية بالموجات فوق الصوتية في النبيذ

أثناء شيخوخة النبيذ ، تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية. على سبيل المثال ، تميل مركبات بروانثوسيانيدين إلى البلمرة ، والتكثيف مع الأنثوسيانين ، والاندماج مع البوليمرات الأخرى ، مثل البروتينات والسكريات. تفاعل التكثيف هذا مع الأنثوسيانين هو التفاعل الكيميائي الرئيسي الذي يشارك في سواد واستقرار لون النبيذ الأحمر ، والذي يتغير من الأحمر الفاتح إلى الأحمر الداكن مع نغمات بنية.
أظهرت الدراسات المبكرة التي أجراها Masuzawa et al.، 2000 بالفعل أن الموجات فوق الصوتية تعزز بلمرة المركبات الفينولية وتزيد من محتوى البوليفينول في النبيذ الأحمر مع نضوج النبيذ.
أثناء شيخوخة النبيذ في البراميل ، يمكن استخراج مئات المركبات من الخشب إلى النبيذ ، مما يساهم بشكل مباشر في نكهة النبيذ النهائي ورائحته وأحاسيسه التي تشعر بالفم. يلعب تكوين ألياف خشب البلوط دورا مهما في عملية الشيخوخة ، حيث يتم استخراج الفينولات المتطايرة والألدهيدات الفينولية من اللجنين ، ومركبات الفورفورال من السليلوز وتحلل سكر الهيميسيلولوز.
على الرغم من أن شيخوخة برميل البلوط التقليدية قد استخدمت على نطاق واسع لعدة قرون ، إلا أنه لا تزال هناك بعض العيوب المتأصلة. أولا ، تستغرق عملية الشيخوخة في البرميل عادة من بضعة أشهر إلى عدة سنوات ، وهي تستغرق وقتا طويلا للغاية. ثانيا ، البراميل باهظة الثمن ، وتشغل مساحة كبيرة في مصنع النبيذ وتحتاج إلى استبدالها بالوقت. ثالثا ، عندما تصبح براميل البلوط أكبر سنا ، قد تكون ملوثة بالكائنات الحية الدقيقة غير المرغوب فيها مثل الخمائر الأجناس Brettanomyces و Dekkera.
اقرأ المزيد عن الصرف الصحي بالموجات فوق الصوتية وتنظيف براميل النبيذ!

معدات الموجات فوق الصوتية لشيخوخة النبيذ والنضج

منذ عدة عقود ، Hielscher Ultrasonics هي المورد الموثوق به للمعالجات بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة ومنخفضة التردد لصناعة الأغذية والمشروبات. اعتمدت مصانع النبيذ ومصانع التقطير تقنية الموجات فوق الصوتية لإنتاج نبيذ عالي الجودة ومشروبات كحولية في ظل ظروف أكثر كفاءة ، أي الحصول على نتائج عالية الجودة في عملية متسارعة وفي ظل ظروف يمكن التحكم فيها بدقة.
تتوفر أجهزة الموجات فوق الصوتية Hielscher بأي حجم ، من جهاز المختبر المحمول باليد للبحث ومراقبة الجودة إلى الأنظمة التجريبية والأنظمة التجريبية لمزارع الكروم البوتيكية وصانعي النبيذ متوسطي الحجم بالإضافة إلى أجهزة الموجات فوق الصوتية عالية الإنتاجية لمنتجي النبيذ التجاريين الكبار.
تتميز جميع معالجات الموجات فوق الصوتية Hielscher بأحدث التقنيات بما في ذلك شاشة ملونة رقمية ، وبرامج متطورة ، وإعدادات ذكية ، وبروتوكول بيانات تلقائي على بطاقة SD مدمجة ، وجهاز تحكم عن بعد في المتصفح لتشغيل دقيق ونتائج قابلة للتكرار والتكرار ، بالإضافة إلى أعلى سهولة في الاستخدام. يستخدم العملاء في جميع أنحاء العالم تقنية Hielscher Ultrasonics في مصانع النبيذ ومصانع التقطير التي تحقق نتائج رائعة في الشيخوخة والبلوط وغرس النبيذ والمشروبات الروحية.
اتصل بنا الآن! سيساعدك موظفونا المدربون تدريبا جيدا وذوو الخبرة الطويلة في الحصول على المعلومات الفنية والتوصيات بشأن جهاز الموجات فوق الصوتية المثالي وعروض الأسعار غير الملزمة!

الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا: