Отлежаване и обработка на вина с дъбова дървесина с помощта на ултразвук

Отлежаването на виното и обработката му с дъбова дървесина допринасят значително за крайния му вкус и качество. Известно е, че и двата процеса отнемат много време, като съзряването често продължава няколко години. Ултразвукът е високоефикасна и бърза технология, която интензифицира съзряването на виното и значително ускорява процеси като извличането на съединения от дъбовата дървесина, микрооксигенацията и химичните процеси (например полимеризацията). Чрез ултразвукова обработка младите вина могат за минути да се превърнат в съзрели вина с букета, характерен за няколкогодишно отлежаване в дъбови бъчви.

Аромати на виното, получени от дъбова дървесина чрез ултразвукова екстракция

Фенолните съединения, свързани със стипчивостта, и ароматните съединения, произхождащи от дъбовата дървесина, преминават във виното изключително бързо, когато по време на отлежаването му се прилага ултразвукова обработка. Ултразвукът съкращава извличането на съединения от дъбовата дървесина до няколко минути – в сравнение с няколко години при традиционното отлежаване на вина в бъчви.

Обработка на вино с дъбова дървесина с помощта на ултразвук

За интензифицирана обработка с дъбова дървесина дъбови стърготини или дъги за бъчви се подлагат на ултразвукова обработка във виното. Ултразвуковите вълни отварят и разрушават клетъчните стени на дървесния материал, така че вътреклетъчните съединения като танини, феноли, furones, лактони и др. се освобождават във виното чрез ултразвукова кавитация. Тъй като ултразвуковите колебания и кавитацията създават интензивна турбулентност и микропотоци, масопреносът между вътрешността на клетките и околния разтворител се интензифицира драстично, така че биомолекулите (т.е. ароматните съединения) се освобождават ефективно и бързо. Тъй като ултразвуковата обработка е изцяло механична, тя не добавя никакви химикали към виното.

Сравнение на качеството при традиционно и ултразвуково отлежаване на вино. Виното, отлежало с помощта на ултразвук, достига върховото си качество значително по-бързо.
(графика: ©Yıldırım и Dündar, 2017, адаптирана по Leonhardt и Morabito, 2007).

Ултразвук – изцяло механични сили

Ултразвукът с висок интензитет и ниска честота създава условия с висока енергийна плътност, характеризиращи се с високи налягания, температури и големи сили на срязване. Тези физични сили подпомагат разрушаването на клетъчните структури, за да се освободят вътреклетъчните съединения в средата. Освен това процесът на отлежаване на виното с помощта на ултразвук подпомага микрооксигенацията и окислителните процеси. По този начин контролираната ултразвукова обработка може да повлияе положително на химичните реакции във виното. Вината, отлежали с помощта на ултразвук, достигат върховото си качество значително по-бързо от традиционно отлежалите вина. Освен това вината, отлежали с помощта на ултразвук, показват по-висока степен на съхранение на качеството, така че обработеното с ултразвук вино запазва върховото си качество по-дълго, отколкото при стандартния процес на отлежаване.

Механизмът на разрушаване на клетъчната стена: (a) разрушаване на клетъчната стена вследствие на кавитация. (b) дифузия на разтворителя в клетъчната структура.
(Графика, адаптирана по Shirsath et al., 2012)

Предимства на ултразвуковото отлежаване на вино пред отлежаването в дъбови бъчви

Отлежаването в дъбови бъчви е обичайният традиционен процес за отлежаване на вино. В дъбовите бъчви окислението протича в малка степен през продължителния период на съхранение в бъчвата. Съхранението на висококачествено вино често отнема няколко години и поради това е скъп процес. По време на съзряването в дъбови бъчви виното развива множество уникални аромати. Освен продължителния, многогодишен процес на съзряване и свързаната с него загуба на време, дъбовите бъчви са скъпи за закупуване и поддръжка. Нежелани микроорганизми като видове дрожди (например Brettanomyces и Dekkera) могат да замърсят бъчвите за вино. Виното, развалено от дрожди, е известно с лошия си вкус и мирис.
Поради тези недостатъци на традиционната обработка с дъбова дървесина в бъчви, ултразвуковото отлежаване на вино и обработката му с дъбова дървесина представляват икономически ефективна и научно доказана алтернатива на традиционното отлежаване в бъчви. Ултразвуковата обработка съкращава времето за съзряване и подобрява няколко показателя за качеството на виното. Ултразвуковата обработка може да се прилага на различни етапи от винопроизводството, включително мацерация, екстракция на полифеноли, както и отлежаване, съзряване и обработка с дъбова дървесина. Научните изследвания и промишлените внедрявания доказват приложимостта на ултразвуковата обработка във винопроизводството със значителни подобрения, изразяващи се в съкратени периоди на отлежаване и по-ефективно производство на висококачествени вина.

Ултразвуково ускорено съзряване на вино: изследването на проф. Th. Kleinschmidt показва благоприятната промяна в аромата на 3-Methyl-1Butanol в червено вино при ултразвукова обработка в присъствието на дървесни стърготини American Blend. (Ултразвуков апарат UIP2000hdT, амплитуда 43µm, площ на повърхността на сонотрода 9cm2)

Научни изследвания върху ултразвуковото отлежаване на вина

Относително умерено ниво на ултразвуков интензитет или плътност на акустичната енергия може да подпомогне бързата екстракция и извличането на фенолни съединения от дъбовите стърготини във виното, като по този начин потенциално подобрява вкуса и хранителната стойност на виното при значително съкратено време за съзряване. Освен това ултразвуковата обработка е способна бързо да променя състава на виното, което се предполага, че се дължи на ефектите на акустичната кавитация. Съответно се предполага, че високото ниво на плътност на акустичната енергия подпомага ултразвуковото изменение на състава на виното. (вж. Yang et al., 2014)
Подобни ефекти върху отлежаването са докладвани от Jiménez-Sánchez et al. (2020) за оцет от шери при използване на дъбови стърготини и ултразвук. Ултразвуковата обработка значително съкращава времето за съзряване в сравнение с традиционното съзряване.

Ултразвуково освобождаване на ароматни съединения от дъбова дървесина

Breniaux и колеги изследват ефектите на ултразвука с висока мощност при почистване на дъбови бъчви за вино и последващото освобождаване на полифенолни и други съединения, когато след обработката бъчвите се използват за отлежаване на вино. Полифенолите и фитохимикалите като елагитанини, лигнин и прекурсори на ароматни съединения допринасят значително за съзряването и вкуса на виното. Като цяло изследването показва, че ултразвуковата обработка осигурява по-високи добиви на полифеноли и други биоактивни съединения за много кратко време на обработка. Например концентрацията на фурфурал е по-висока при ултразвукова обработка след 8 месеца и след 12 месеца отлежаване, като увеличението на концентрацията е между 18,8 и 92,6% в сравнение с алтернативната обработка с пара. За 5-methylfurfural концентрацията е значително по-висока при ултразвукова обработка на бъчви на възраст 1 година (вино, отлежало 12 месеца) и на бъчви на възраст 2 години (вино, отлежало 2, 8 и 12 месеца), с увеличение между 20,5 и 97%. По отношение на диастереоизомерите на уиски лактона, концентрацията на транс-уиски лактон е значително по-висока при бъчви на възраст 3 години, обработени с ултразвук: след 12 месеца отлежаване концентрацията във виното е 75,2 ± 5,6 μg/L, което представлява увеличение от 46,9% в сравнение с виното, отлежало в бъчва, обработена с пара. Измерените във виното концентрации на ванилин и сирингалдехид също са значително по-високи след ултразвуковата обработка. В сравнение с обработката на бъчви с пара, общото потребление на енергия е 0,38 kWh за ултразвук с висока мощност и 3 kWh за водна пара, което е 7,89 пъти по-ниско.
(вж. Breniaux et al., 2021)

Химични реакции във виното, подпомагани от ултразвук

По време на отлежаването на виното протичат множество химични реакции. Например проантоцианидиновите съединения имат склонност да полимеризират, да кондензират с антоцианини и да се свързват с други полимери, като белтъци и полизахариди. Тази реакция на кондензация с антоцианини е основната химична реакция, участваща в потъмняването и стабилизирането на цвета на червеното вино, който се променя от яркочервен до тъмночервен с кафяви оттенъци.
Още ранните изследвания на Masuzawa et al., 2000 показват, че ултразвукът подпомага полимеризацията на фенолните съединения и увеличава съдържанието на полифеноли в червеното вино при съзряването му.
По време на отлежаването на виното в бъчви стотици съединения могат да бъдат извлечени от дървесината във виното, което пряко допринася за вкуса, аромата и усещанията в устата, които създава готовото вино. Съставът на влакната на дъбовата дървесина играе важна роля в процеса на отлежаване, тъй като се извличат летливи феноли и фенолни алдехиди от лигнина, както и фурфурални съединения от разграждането на захарите в целулозата и хемицелулозите.
Въпреки че традиционното отлежаване в дъбови бъчви се използва широко от векове, то все още има някои присъщи недостатъци. Първо, процесът на отлежаване в бъчва обикновено отнема от няколко месеца до няколко години, което изисква много време. Второ, бъчвите са скъпи, заемат много място във винарната и с времето трябва да се подменят. Трето, с остаряването си дъбовите бъчви могат да бъдат замърсени с нежелани микроорганизми като дрожди от родовете Brettanomyces и Dekkera.
Прочетете повече за ултразвуковата дезинфекция и почистване на бъчви за вино!

Ултразвуково оборудване за отлежаване и съзряване на вино

От няколко десетилетия Hielscher Ultrasonics е доверен доставчик на ултразвукови процесори с висока мощност и ниска честота за хранително-вкусовата промишленост и производството на напитки. Винарни и дестилерии са възприели ултразвуковата технология за производство на висококачествени вина и алкохолни напитки при по-ефективни условия, т.е. за получаване на висококачествени резултати чрез ускорен процес и при прецизно контролируеми условия.
Ултразвуковите апарати Hielscher се предлагат във всякакви размери – от ръчния лабораторен уред за изследвания и контрол на качеството до настолни и пилотни системи за бутикови лозарски стопанства и средни винопроизводители, както и ултразвукови апарати с висок капацитет за обработка за големи търговски производители на вино.
Всички ултразвукови процесори Hielscher разполагат с най-съвременна технология, включително цифров цветен дисплей, усъвършенстван софтуер, интелигентни настройки, автоматично записване на данни върху вградена SD карта и дистанционно управление през браузър за прецизна работа, повторяеми и възпроизводими резултати, както и най-висока степен на удобство за потребителя. Клиенти по целия свят използват технологията на Hielscher Ultrasonics във винарни и дестилерии, постигайки отлични резултати при отлежаването, обработката с дъбова дървесина и ароматизирането чрез настойване на вина и спиртни напитки.
Свържете се с нас сега! Нашият добре обучен персонал с дългогодишен опит ще ви съдейства с техническа информация, препоръки за идеалния ултразвуков апарат и необвързващи оферти!

Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: