Şərabın ultrasəslə emalı – Şərab zavodlarında ultrasəsin innovativ tətbiqləri

Ultrasəs məhsula yumşaq təsir göstərməklə yanaşı, əhəmiyyətli nəticələr verdiyinə görə qida sənayesində artıq geniş istifadə olunan qeyri-termik emal üsuludur. Şərab zavodlarında ultrasəslə emal dadverici maddələrin, fenol birləşmələrinin və rəngləndiricilərin ekstraksiyası, yetişmə və yaşlandırma, palıd oduncağı ilə işləmə, eləcə də qazsızlaşdırma kimi müxtəlif tətbiqlər təklif edir.

Şərab ən çox üzümdən, həmçinin digər meyvələrdən (məsələn, alma şərabı, gəndəlaş şərabı) və ya nişasta əsaslı materiallardan (məsələn, düyü şərabı, qarğıdalı şərabı) hazırlanan alkoqollu içkidir.
Şərab istehsalı xərc tələb edən bir prosesə əsaslanan, istehlakçılar tərəfindən sevilən məhsuldur. Keyfiyyətli və yüksək keyfiyyətli şərabların hazırlanması vaxt aparan və buna görə də yüksək xərc tələb edən fəaliyyət kimi tanınır. Nəticə etibarilə, şərab istehsalçısının marağı fermentasiyanı (alkoqola çevrilməni) və yetişməni (mürəkkəb dad və ətirlər vermək üçün) sürətləndirmək, eyni zamanda arzu olunan dada, ətir buketinə, ağızda hissiyyata və rəngə malik yüksək keyfiyyətli alkoqollu içki istehsal etməkdir.

Şərab emalında ultrasəsin müxtəlif təsirləri

Şəraba tətbiq edilən güclü ultrasəs bir çox faydalı təsir göstərir. Ən mühüm tətbiqlərə dadın intensivləşdirilməsi – fenol və aromatik birləşmələr kimi dadla zəngin komponentlərin ekstraksiyası vasitəsilə şərabın ətir buketində dadın gücləndirilməsi, palıd oduncağı ilə işləmə, eləcə də yetişmə və yaşlandırmanın sürətləndirilməsi daxildir.

Üzümdən aromatik və fenol birləşmələrinin ekstraksiyası

Ultrasəs hüceyrədaxili bitki materialının və aromatik birləşmələrin ekstraksiyası üçün yaxşı tanınan və sınaqdan çıxmış vasitədir. Ultrasəsin mexaniki təsiri həlledicilərin toxumaya diffuziyasını dəstəkləyir. Ultrasəs kavitasiya nəticəsində yaranan kəsici qüvvələr vasitəsilə hüceyrə divarını mexaniki olaraq dağıtdığından, maddələrin hüceyrədən həllediciyə keçməsini asanlaşdırır. Ultrasəs kavitasiyası ilə hissəcik ölçüsünün kiçildilməsi bərk və maye fazalar arasındakı təmas səthinin sahəsini artırır.
Üzüm polifenollarla zəngin olduğuna görə məşhurdur və ona tələbat yüksəkdir. Üzümün bu fenol birləşmələri (monomer flavanollar, dimer, trimer və polimer prosianidinlər, eləcə də fenol turşuları kimi) antiradikal və antioksidant xüsusiyyətləri ilə tanınır. Kimyəvi baxımdan onları iki alt kateqoriyaya ayırmaq olar: flavonoidlər və qeyri-flavonoidlər. Şərabdakı ən mühüm flavonoidlər rəngə, dada və ağızda hissiyyata töhfə verən antosianlar və taninlərdir. Qeyri-flavonoidlərə resveratrol kimi stilbenlər və benzoy, kofein və darçın turşuları kimi turşu birləşmələri daxildir. Bütün bu fenol birləşmələrinin əksəriyyəti üzümün qabığında və çəyirdəklərində olur. Güclü ultrasəs qüvvələri qiymətli komponentləri üzüm çəyirdəklərindən və qabığından səmərəli şəkildə ekstraksiya edə bilir.
Cocito və həmmüəlliflərinin (1995) tədqiqatında ultrasəslə emalın üzüm şırasından və şərabdan ətir birləşmələrinin ekstraksiyası üçün sürətli, təkrarlana bilən və xətti proses olduğu göstərilmişdir. Ultrasəs ekstraksiyası ilə əldə edilən birləşmə konsentrasiyaları C18 kolonu ilə ekstraksiya (qatranla ekstraksiya) nəticələrindən yüksək olmuşdur.
Ultrasəs ekstraksiyasının üstünlüklərini ümumiləşdirsək, ultrasəs yüksək hidrostatik təzyiq (HP), sıxılmış karbon dioksid (cCO2), superkritik karbon dioksid (ScCO2) və yüksək elektrik sahəsi impulsları (HELP) kimi ənənəvi qeyri-termik ekstraksiya vasitələrinə ucuz, sadə və səmərəli alternativdir. Digər bir üstünlük isə ultrasəs ekstraksiyasının – yuxarıda göstərilən alternativlərdən fərqli olaraq – asanlıqla laboratoriya və ya laboratoriya masası miqyasında sınaqdan keçirilə bilməsidir. Bu sınaqlar təkrar əldə edilə bilən nəticələr verir, buna görə də sonrakı miqyas artırılması optimal parametrlərin tapılması üçün əlavə səy tələb etmir. Tam kommersiya istehsalı üçün etibarlı ağır iş rejimi üçün ultrasəs cihazları hər cihaz üzrə 16.000 vata qədər güclə çox yüksək həcmli axınların ultrasəslə emalına imkan verir.

Şərabın palıd oduncağı ilə işlənməsi üçün ultrasəs dəstəkli ekstraksiya

Palıd oduncağı ilə işləmə mərhələsində şərab çəlləklərin oduncağı ilə (ənənəvi palıd oduncağı ilə işləmə) və ya əlavə edilmiş oduncaq yonqarları, oduncaq çubuqları/çəllək taxtaları və ya palıd oduncağı tozu ilə (alternativ palıd oduncağı ilə işləmə) təmasda olur. Palıd oduncağı ilə işləmə (dadlandırma) üçün ən çox istifadə olunan oduncaq – prosesin adından da göründüyü kimi – palıddır (quercus). Daha az istifadə olunan digər oduncaq növlərinə, məsələn, şabalıd, şam, sekvoya, albalı və ya akasiya daxildir. Oduncağın kimyəvi xüsusiyyətlərindən şərabın dadına və ətir buketinə dərin təsir göstərmək üçün istifadə olunur. Palıdda olan fenollar şərabla qarşılıqlı təsirə girərək vanil, karamel, qaymaq, ədviyyat və ya torpaq çalarlı dadlar yaradır. Oduncaqdakı liqnin strukturlarından əmələ gələn ellagitaninlər (hidroliz oluna bilən tanin) çox mühüm təsir göstərir, çünki şərabı oksidləşmədən və reduksiyadan qoruyurlar.
Ultrasəs ekstraksiyası şərabın palıd oduncağı ilə işlənməsi mərhələsi üçün faydalıdır, çünki ultrasəsin yaratdığı yüksək və aşağı təzyiq dövrləri mayenin tozun, yonqarların, çubuqların və ya çəllək taxtalarının oduncaq strukturuna nüfuz etməsini gücləndirir. Bunun nəticəsində kütlə ötürülməsi nəzərəçarpacaq dərəcədə artır, bu da palıd oduncağı ilə işləmə müddətini qısaldır və dad baxımından daha yüksək nəticələr verir. Şəraba palıd oduncağı tozu və ya oduncaq dad distillatları (alternativ palıd oduncağı ilə işləmə) əlavə edilərsə, ultrasəs qüvvələri səthin islanmasını və təmasını yaxşılaşdırmaq üçün hissəciklərin və ya damcıların şərabda çox incə dispersiyasını təmin edir. Bu, yüksək səviyyəli dad və ağızda hissiyyat əldə etmək üçün çox vacibdir və alkoqollu içkinin keyfiyyətinə töhfə verir. Çəlləyə doldurmanın və yaşlandırmanın şərabçılıqda uzun vaxt və yüksək xərc tələb etməsi ultrasəsi xüsusilə maraqlı emal üsuluna çevirir, çünki Hielscher ultrasəs cihazları aşağı investisiya xərcləri, asan tətbiq və müstəsna enerji səmərəliliyi ilə seçilir.

Şərabın yaşlandırılması zamanı ultrasəs dəstəkli deaqlomerasiya

Şərabın ənənəvi, uzun vaxt tələb edən yaşlandırılması zamanı şərabda müxtəlif molekulların reaksiyaları baş verir. Bu o deməkdir ki, molekullar bir-biri ilə qarşılıqlı təsirə uyğun olaraq dəyişir. Bu molekulyar dəyişmənin müddəti və nəticəsi şərabın tərkib hissələrindən və onun mühitindən asılıdır. Ümumiyyətlə, alkoqolun alkoqollu içkilərdə dispers halda olduğu qəbul edilir, lakin bu, molekulların qarışmasının baş verəcəyi demək deyil. Şərabda təbii olaraq reaksiyalar – məsələn, rabitələrin yaranması və qarışma – üçün yalnız az enerji mövcud olduğundan, təbii dəyişikliklər əsasən tamamlanmamış qalır. Tərkib hissələri qarşılıqlı təsirə girməyə, birləşməyə və molekulyar xüsusiyyətlərini dəyişməyə meyilli olsalar da, mövcud enerjinin azlığı səbəbindən molekulyar səviyyədə tam qarşılıqlı təsir, çevrilmə və ya rabitə yaranmasını həyata keçirə bilmirlər.
Şərab ultrasəslə emal edildikdə (bu, mayeyə enerji daxil edilməsi deməkdir), tərkib hissələri daha sabit və bərabər dispersiya dərəcəsinə çatır. Ultrasəslə emal nəticəsində şərab çox qısa emal müddətində saxlama müddəti uzadılmış homogen mayeyə çevrilir. Homogenlik molekullar arasında daha yüksək qarşılıqlı təsirə və beləliklə, daha tam molekulyar dəyişməyə imkan verir. Bu, dadın və keyfiyyətin yaxşılaşması deməkdir.

Dispersiya: Şüşələrə doldurulmazdan əvvəl şərabların əksəriyyəti konservantlar (məsələn, kalium bisulfat, natrium bisulfat), təmizləyicilər, rəngləndirici tozlar və digər durultma vasitələri və yaxşılaşdırıcılar kimi əlavələrlə işlənir. Bu əlavələr vaxtından əvvəl qəhvəyi rəng almanın və xarab olmanın qarşısını almaq, şərabın keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq, çatışmazlıqları aradan qaldırmaq və ya fermentasiya prosesini dəstəkləmək üçün istifadə olunur. Ultrasəslə emal vasitəsilə bu əlavələr şərabda çox bərabər şəkildə dispersləşdirilə bilər və beləliklə, emalda daha yüksək nəticələr əldə edilir. Bu, nəticədə daha yüksək keyfiyyətə və daha yaxşı dada gətirib çıxarır – hər bir şərabçının çalışdığı nəticəyə.

Aktiv birləşmələrin ultrasəs ekstraksiyası

Şərabın tərkibində taninlər, fenol birləşmələri, flavonoidlər və digər sağlamlığa faydalı aktiv birləşmələrin geniş çeşidi vardır; bunlar əczaçılıq, qida və kosmetika sənayesində istifadə olunan qiymətli komponentlərdir.
Üzümdən və üzümün emalının əlavə məhsullarından polifenollar, antosianidinlər, proantosianidin və digər bioaktiv birləşmələr kimi fitokimyəvi maddələrin ekstraksiyası haqqında daha ətraflı oxuyun!

Əlavə məlumat

Düyü şərabının və qarğıdalı şərabının yaşlandırılması: Chang və həmmüəllifləri (2002) düyü şərabı və qarğıdalı şərabı üzrə tədqiqatlarında şərabın ultrasəslə emalının yaşlandırma təsirlərinin şərabın növündən asılı olduğunu müəyyən etmişlər. Belə ki, düyü şərabının ultrasəslə yaşlandırılması pH göstəricisi, alkoqol tərkibi, asetaldehid, dad və sensor xüsusiyyətlər baxımından qarğıdalı şərabının ultrasəs dəstəkli yaşlandırılmasından əhəmiyyətli dərəcədə daha yaxşı olmuşdur. Həm düyü şərabı, həm də qarğıdalı şərabı üçün yaşlandırma müddəti xeyli qısalmışdır (1 ildən 1 həftəyə və ya 3 günə).

Sənaye ultrasəs cihazları axın reaktorları ilə şərabın və şirənin ultrasəslə emalı üçün.

Hielscher ultrasəs prosessorları

Hielscher yüksək keyfiyyətli və yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazlarının aparıcı təchizatçısıdır. Hielscher tərəfindən istehsal olunan ultrasəs cihazları sənaye və tədqiqatın çoxsaylı sahələrində laboratoriya nümunələri, pilot miqyaslı emal və ya tam miqyaslı istehsal üçün istifadə olunur. Mükəmməl iş göstəriciləri və hər bir prosesə uyğunlaşdırma üçün Hielscher bir neçə mikrolitrdən saatda yüzlərlə kubmetrə qədər istənilən maye həcminin ultrasəslə emalı üçün geniş çeşiddə ultrasəs cihazları təklif edir. Ultrasəs cihazlarının proses səmərəliliyi daha kiçik miqyasda asanlıqla sınaqdan keçirilə bilər. Adətən, UIP1000hd (1kW) saatda 0,5L-dən 1000L-ə qədər axın sürətləri üçün prosesin işlənib hazırlanmasında istifadə olunur. Bu miqyasda amplitudanı, təzyiqi və axın sürətini dəyişməklə emal səmərəliliyini optimallaşdırmaq olar. Ultrasəs sisteminin istehsal xəttinə quraşdırılması və ya mövcud xəttin bu sistemlə təchiz edilməsi, eləcə də istismarı və texniki xidməti sadə və çətinliksizdir.

Mayelərdə ultrasəs

Yüksək güclü ultrasəs kavitasiya yaradır və bu hadisə mayelərdə baş verir. Kavitasiya qabarcıqlarının içəriyə doğru çökməsi zamanı lokal olaraq son dərəcə yüksək qüvvələr meydana çıxır: kavitasiyanın “qaynar nöqtəsində” çox yüksək temperaturlara (təqribən 5.000K) və təzyiqlərə (təqribən 2.000atm) çatılır. Kavitasiya qabarcığının içəriyə doğru çökməsi həmçinin sürəti 280m/s-ə qədər olan maye şırnaqları yaradır. Bu güclü qüvvələr mayeyə təsir etdikdə müxtəlif nəticələr doğurur. Alkoqollu mayedə ultrasəslə emal alkoqolun, aldehidlərin, efirlərin və olefinlərin oksidləşməsini, polimerləşməsini və kondensasiyasını sürətləndirərək daha zəngin və daha yaxşı dad və ətir buketi yaradan yeni birləşmələrin əmələ gəlməsinə səbəb olur.
Şərab istehsalı (şərabçılıq) üçün ən maraqlı ultrasəs tətbiqləri arasında xüsusilə ultrasəs dəstəkli ekstraksiya, aqlomerasiya və dispersiya qeyd edilməlidir. Bu təsirlər ultrasəslə emalı şərab və digər içkilər üçün belə səmərəli emal üsuluna çevirir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü haqqında məlumat verir: