سونيكيشن النبيذ – التطبيقات المبتكرة للموجات فوق الصوتية في مصانع النبيذ
الموجات فوق الصوتية هي طريقة معالجة غير حرارية ، والتي تستخدم بالفعل على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية بسبب تطبيقها المعتدل ولكن لها تأثيرات كبيرة على المنتج. بالنسبة لمصانع النبيذ ، تقدم صوتنة تطبيقات مختلفة مثل استخراج النكهات والفينولات والملونات والنضج & الشيخوخة ، البلوط وكذلك التفريغ.
النبيذ هو مشروب كحولي ، يصنع عادة من العنب ، ولكن أيضا من الفواكه الأخرى (مثل نبيذ التفاح ونبيذ البلسان) أو المواد القائمة على النشا (مثل نبيذ الأرز ونبيذ الذرة).
النبيذ هو سلعة استهلاكية مفضلة يتطلب إنتاجها عملية فخمة. يعرف صنع النبيذ عالي الجودة وعالي الجودة بأنه عمل مستهلك للوقت وبالتالي كثيف التكلفة. أخيرا ، من مصلحة صانع النبيذ تسريع تخمير (التحويل إلى الكحول) والنضج (لنقل النكهات والروائح المعقدة) وإنتاج في نفس الوقت خمور عالية الجودة مع الذوق المطلوب ، باقة ، ملمس الفم واللون.
تركيب الموجات فوق الصوتية UIP4000hdT لمعالجة النبيذ الصناعي بمعدلات تدفق عالية.
آثار مختلفة من الموجات فوق الصوتية في معالجة النبيذ
الموجات فوق الصوتية السلطة المطبقة على النبيذ تقدم العديد من الآثار المفيدة. تشمل أهم التطبيقات تكثيف النكهة من باقة النبيذ عن طريق استخراج المكونات الغنية بالنكهة ، مثل الفينولات والعطريات ، البلوط، وتسارع نضوج & الشيخوخه.
استخراج المركبات العطرية والفينولية من العنب
الموجات فوق الصوتية هي وسيلة معروفة ومثبتة لاستخراج المواد النباتية داخل الخلايا والمركبات العطرية. يدعم النشاط الميكانيكي للموجات فوق الصوتية انتشار المذيبات في الأنسجة. نظرا لأن الموجات فوق الصوتية تكسر جدار الخلية ميكانيكيا بواسطة قوى قص التجويف ، فإنها تسهل النقل من الخلية إلى المذيب. يؤدي تقليل حجم الجسيمات بواسطة التجويف بالموجات فوق الصوتية إلى زيادة مساحة السطح الملامسة بين المرحلة الصلبة والسائلة.
العنب مشهور ومطلوب لثرائه في مادة البوليفينول. هذه المركبات الفينولية (مثل الفلافانول الأحادي ، ثنائي البروسيانيدين ، الثلاثي ، والبوليمر وكذلك الأحماض الفينولية) من العنب معروفة بخصائصها المضادة للجذور ومضادات الأكسدة. كيميائيا ، يمكن فصلها في فئتين فرعيتين: مركبات الفلافونويد وغير الفلافونويد. أهم مركبات الفلافونويد في النبيذ هي الأنثوسيانين والعفص التي تساهم في اللون والطعم والشعور بالفم. من بين غير مركبات الفلافونويد ستيلبينات مثل ريسفيراترول والمركبات الحمضية ، مثل حمض البنزويك والكافيين والسيناميك. وترد معظم هذه المركبات الفينولية في جلد العنب والبذور. قوى الموجات فوق الصوتية المكثفة قادرة على استخراج المكونات القيمة من بذور العنب والجلد بكفاءة.
في دراسة Cocito et al. (1995) ، وقد تبين الموجات فوق الصوتية كعملية سريعة وقابلة للتكرار وخطية لاستخراج مركبات الرائحة في يجب والنبيذ. كانت النتائج التي تم الحصول عليها من تركيزات المركب عن طريق الاستخراج بالموجات فوق الصوتية أعلى من نتائج استخراج العمود C18 (استخراج الراتنج).
تلخيصا لمزايا الاستخراج بالموجات فوق الصوتية ، تعد الموجات فوق الصوتية بديلا غير مكلف وبسيط وفعال لوسائل الاستخراج التقليدية غير الحرارية ، مثل الضغط الهيدروستاتيكي العالي (HP) وثاني أكسيد الكربون المضغوط (cCO2) وثاني أكسيد الكربون فوق الحرج (ScCO2) ونبضات المجال الكهربائي العالي (HELP). ميزة أخرى هي حقيقة أن الاستخراج بالموجات فوق الصوتية - على عكس البدائل المذكورة أعلاه - يمكن اختباره بسهولة في المختبر أو مقياس مقاعد البدلاء. توفر هذه التجارب نتائج قابلة للتكرار بحيث لا يتطلب التوسع التالي مزيدا من الجهود للعثور على الإعداد الأمثل. للإنتاج التجاري الكامل ، موثوق الموجات فوق الصوتية الثقيلة مع ما يصل إلى 16000 واط لكل وحدة تسمح بمعالجة صوتنة تيارات كبيرة الحجم.
استخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية لنقع النبيذ
خلال مرحلة البلوط ، يتلامس النبيذ مع خشب البراميل (البلوط التقليدي) أو مع رقائق الخشب المضافة أو عصي الخشب / عصي الخشب أو مسحوق البلوط (البلوط البديل). الخشب الأكثر شيوعا للبلوط (المنكهة) هو - وفقا لمصطلح الإجراء - البلوط (quercus). أنواع الخشب الأخرى ، التي نادرا ما تستخدم ، هي على سبيل المثال الكستناء أو الصنوبر أو الخشب الأحمر أو الكرز أو السنط. تستخدم الخواص الكيميائية للخشب للحصول على تأثيرات عميقة فيما يتعلق بنكهة النبيذ وباقته. تتفاعل الفينولات الموجودة في البلوط مع النكهات المنتجة للنبيذ ، مثل الفانيليا أو الكراميل أو الكريمة أو التوابل أو النكهات الترابية. هناك تأثير مهم للغاية له الإيلاجيتانين (التانين القابل للتحلل المائي) ، المشتق من هياكل اللجنين في الخشب ، لأنها تحمي النبيذ من الأكسدة والاختزال.
استخراج بالموجات فوق الصوتية مفيد لمرحلة نقع النبيذ بسبب حقيقة أن تغلغل السائل في الهيكل الخشبي للمسحوق أو الرقائق أو العصي أو العصي سيتم تعزيزه بواسطة دورات الضغط العالي والضغط المنخفض الناتجة عن الموجات فوق الصوتية. وبالتالي سيتم زيادة نقل الكتلة بشكل واضح ، وهذا يستلزم فترة نقع أقصر ونتائج أعلى فيما يتعلق بالنكهة. إذا تم تطبيق مسحوق البلوط أو نواتج التقطير بنكهة الخشب (البلوط البديل) في النبيذ ، فإن قوى الموجات فوق الصوتية توفر تشتتا دقيقا جدا للجزيئات أو القطرات في النبيذ لتحسين ترطيب السطح والتعرض. هذا مهم جدا لتحقيق طعم عال وشعور الفم ويساهم في جودة المشروبات الكحولية. حقيقة أن برميل والشيخوخة يشكل وقت ممتد وعامل تكلفة في vinification، يجعل الموجات فوق الصوتية لطريقة معالجة مثيرة للاهتمام بشكل استثنائي كما أجهزة الموجات فوق الصوتية Hielscher إقناع من قبل انخفاض تكاليف الاستثمار، وسهولة التنفيذ والمعلقة كفاءة الطاقة.
يستخدم الموجات فوق الصوتية لزيادة العائد الملح من العنب يجب أن يعطي محتويات البوليفينول أعلى. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للموجات فوق الصوتية عمر النبيذ في غضون دقائق.
التكتل بمساعدة الموجات فوق الصوتية أثناء شيخوخة النبيذ
خلال عملية الشيخوخة التقليدية التي تستغرق وقتا طويلا للنبيذ ، تحدث تفاعلات جزيئات مختلفة في النبيذ. هذا يعني أن الجزيئات تتغير وفقا للتفاعل بين بعضها البعض. يعتمد وقت ونتائج هذا التغيير الجزيئي على مكونات النبيذ وبيئته. بشكل عام ، تمت الموافقة على تشتيت الكحول في المشروبات الكحولية ، لكن هذا لا يعني أنه سيتم تحقيق مزج الجزيئات. كما هو الحال في النبيذ بطبيعة الحال فقط طاقة منخفضة للتفاعلات – نظرا لأن الترابط والمزج - متاح ، فإن درجة التغيرات الطبيعية ستكون غير مكتملة في الغالب. بينما تميل المكونات إلى التفاعل والتعلق وتغيير الخصائص الجزيئية ، إلا أنها لا تستطيع تحقيق تفاعل أو تحويل أو ترابط مطلق على المستوى الجزيئي بسبب انخفاض الطاقة الحالية.
نظرا لأن النبيذ صوتي (مما يعني إدخال الطاقة في السائل) ، فإن المكونات توفر درجة تشتت أكثر اتساقا وتوحيدا. عن طريق صوتنة ، يصبح النبيذ سائلا متجانسا مع فترة صلاحية طويلة في وقت قصير جدا من العلاج. يسمح التجانس بتفاعل أعلى بين الجزيئات وبالتالي تغيير جزيئي أكثر اكتمالا. وهذا يعني تعزيز الذوق والجودة.
التشتت: قبل التعبئة ، يتم التعامل مع معظم أنواع النبيذ بإضافات ، مثل المواد الحافظة (مثل ثنائي كبريتات البوتاسيوم ، ثنائي كبريتات الصوديوم) ، والمنظفات ، ومساحيق التلوين ، وعوامل الغرامة الإضافية والمحسنات. تستخدم هذه الإضافات لتجنب التحمير المبكر والتلف ، لتحسين جودة النبيذ ، للقضاء على أوجه القصور أو لدعم عملية التخمير. عن طريق الموجات فوق الصوتية ، يمكن تشتيت هذه المواد المضافة باستمرار في النبيذ بحيث يتم تحقيق نتائج أعلى للمعالجة. هذا يؤدي في النهاية إلى جودة أعلى وطعم أفضل - جهد كل صانع خمر.
استخراج بالموجات فوق الصوتية من المركبات النشطة
يحتوي النبيذ على مجموعة واسعة من المركبات النشطة المفيدة للصحة مثل العفص والفينولات والفلافونويد وغيرها ، وهي مكونات قيمة تستخدم في صناعة الأدوية والأغذية ومستحضرات التجميل.
اقرأ المزيد عن استخراج المواد الكيميائية النباتية مثل البوليفينول والأنثوسيانيدين والبروانثوسيانيدين وغيرها من المركبات النشطة بيولوجيا من العنب ومنتجات العنب الثانوية!
مفاعل مولتيسونو MSR-4 هو مفاعل تجانس صناعي مضمن مناسب للصناعة ذات الإنتاجية العالية. يمكن تجهيز MSR-4 ب 4x UIP4000hdT أو 4x UIP6000hdT.
رحلة
شيخوخة نبيذ الأرز ونبيذ الذرة: وجد Chang et al. (2002) في دراستهم حول نبيذ الأرز ونبيذ الذرة أن آثار الشيخوخة لصوتنة النبيذ تعتمد على نوع النبيذ. وكذلك كان الشيخوخة بالموجات فوق الصوتية لنبيذ الأرز فيما يتعلق بقيمة الرقم الهيدروجيني ، ومحتوى الكحول ، والأسيتالديهيد ، والنكهة والصفات الحسية أفضل بكثير من الشيخوخة بمساعدة الموجات فوق الصوتية لنبيذ الذرة. بالنسبة لكل من نبيذ الأرز ونبيذ الذرة ، تم تقليل وقت الشيخوخة بشكل كبير (من 1 سنة إلى 1 أسبوع أو 3 أيام).
الموجات فوق الصوتية الصناعية مع مفاعلات التدفق لصوتنة النبيذ و عصير.
معالجات Hielscher بالموجات فوق الصوتية
Hielscher هي المورد الرئيسي لأجهزة الموجات فوق الصوتية عالية الجودة وعالية الأداء. وتستخدم أجهزة الموجات فوق الصوتية التي أدلى بها Hielscher لعينات المختبر، ومعالجة على نطاق تجريبي أو الإنتاج على نطاق واسع في نطاقات متعددة من الصناعة والبحوث. للحصول على أداء مثالي وتعديل لكل عملية ، تقدم Hielscher مجموعة واسعة من أجهزة الموجات فوق الصوتية لصوتنة أي حجم سائل ، من عدة ميكرولتر إلى مئات المكعبات في الساعة. يمكن اختبار أجهزة الموجات فوق الصوتية بسهولة لكفاءة العملية على نطاق أصغر. عادة ما يكون ملف UIP1000hd يستخدم (1kW) لتطوير العملية لمعدلات التدفق من 0.5 لتر إلى 1000 لتر في الساعة. في هذا المقياس ، يمكن تحسين كفاءة المعالجة عن طريق تغيير السعة والضغط ومعدل التدفق. إن تركيب أو تعديل نظام الموجات فوق الصوتية في خط الإنتاج وكذلك التشغيل والصيانة بسيط وبدون صعوبة.
الموجات فوق الصوتية في السوائل
الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة يولد التجويف في السوائل. أثناء انفجار فقاعات التجويف ، تظهر محليا قوى عالية للغاية: في "البقعة الساخنة" التجويفية يتم الوصول إلى درجات حرارة عالية جدا (حوالي 5000 كلفن) وضغوط (حوالي 2000 ضغط جوي). ينتج عن انفجار فقاعة التجويف أيضا نفاثات سائلة تصل سرعتها إلى 280 م / ث. عندما تدخل هذه القوى الشديدة في السائل ، فإنها تسبب تأثيرات مختلفة. في السائل الكحولي، بالموجات فوق الصوتية يسبب تسارع الأكسدة، البلمرة، وتكثيف الكحول، الألدهيدات، استرات، والأوليفينات لبناء مركبات جديدة التي تخلق نكهة أكثر وأفضل وباقة.
باعتبارها تطبيقات الموجات فوق الصوتية الأكثر إثارة للاهتمام لصنع النبيذ (vinification) ، وخاصة الموجات فوق الصوتية بمساعدة إستخلاصوالتكتل و التشتت يجب أن يتم تسميتها. هذه الآثار تجعل صوتنة مثل هذه الطريقة المعالجة الفعالة للنبيذ والمشروبات الأخرى.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher Ultrasonics بتصنيع المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لخلط التطبيقات، والتشتت، والاستحلاب والاستخراج على المختبر، التجريبية والصناعية النطاق.
الأدب / المراجع
- Chang, Audrey Chingzu; et al. (2002): The application of 20kHz ultrasonic waves to accelerate the aging of different wines. Food Chemistry 79, 2002. 501–506.
- Cocito, C.; et al. (1995): Rapid extraction of aroma compounds in must and wine by means of ultrasound.
- Ghafoor, Kashif; et al. (2009): Optimization of an extraction method of aroma compounds in white wine using ultrasound.
- Hernanz Vila, Dolores; et al. (1999): Optimization of an extraction method of aroma compounds in white wine using ultrasound. Talanta 50(2), 13.Sept.1999. 413-21.
- Jiranek, Vladimir et al. (2007): High power ultrasonics as a novel tool offering new opportunities for managing wine microbiology. Biotechnology Letters 2008. 1-6.
- Vilkhu, Kamaljit; et al. (2008): Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry — A review. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2; 2008. 161-169.