Starenje i oplemenjivanje vina hrastovinom pomoću ultrazvuka

Starenje i oplemenjivanje vina hrastovinom u velikoj mjeri doprinose konačnom okusu i kvaliteti vina. Poznato je da oba procesa dugo traju, a proces sazrijevanja često traje nekoliko godina. Ultrazvuk je vrlo djelotvorna i brza tehnologija koja intenzivira sazrijevanje vina i značajno ubrzava procese poput ekstrakcije spojeva iz hrastovine, mikrooksigenacije i hemijskih procesa (npr. polimerizacije). Ultrazvučnom obradom mlada vina mogu se u roku od nekoliko minuta odležati do zrelih vina s bukeom višegodišnjeg starenja u hrastovim bačvama.

Arome vina porijeklom iz hrastovine pomoću ultrazvučne ekstrakcije

Fenolni spojevi povezani s trpkošću i aromatični spojevi, oboje porijeklom iz hrastovog drveta, prenose se izuzetno brzo kada se tokom starenja vina primijeni ultrazvučna obrada (sonikacija). Ultrazvuk je ubrzao ekstrakciju spojeva iz hrastovine na nekoliko minuta – u poređenju s nekoliko godina tradicionalnog starenja vina u bačvama.

Oplemenjivanje vina hrastovinom pomoću ultrazvuka

Za intenzivirano oplemenjivanje hrastovinom, hrastove strugotine ili duge sonikiraju se u vinu. Ultrazvučni valovi otvaraju i razaraju ćelijske stijenke drvenog materijala, tako da se unutarćelijski spojevi poput tanina, fenola, furona, laktona itd. ultrazvučnom kavitacijom oslobađaju u vino. Budući da ultrazvučne oscilacije i kavitacija stvaraju intenzivne turbulencije i mikrostrujanje, prijenos mase između unutrašnjosti ćelije i okolnog otapala drastično je intenziviran, pa se biomolekule (tj. aromatični spojevi) efikasno i brzo oslobađaju. Budući da je ultrazvučna obrada (sonikacija) isključivo mehanički tretman, ona vinu ne dodaje nikakve hemikalije.

Poređenje kvaliteta kod tradicionalnog starenja vina i ultrazvučnog starenja vina. Ultrazvučno odležano vino postiže svoj vrhunac kvalitete znatno brže.
(grafika: ©Yıldırım i Dündar, 2017, prilagođeno prema Leonhardt i Morabito, 2007).

Ultrazvuk – isključivo mehaničke sile

Ultrazvuk visokog intenziteta i niske frekvencije stvara uvjete guste energije, koje karakteriziraju visoki pritisci, temperature i jake smične sile. Te fizičke sile potiču razgradnju ćelijskih struktura radi oslobađanja unutarćelijskih spojeva u medij. Osim toga, ultrazvukom potpomognut proces starenja vina potiče mikrooksigenaciju i oksidacijske procese. Stoga kontrolirana ultrazvučna obrada može pozitivno utjecati na hemijske reakcije u vinu. Ultrazvučno odležana vina dostižu svoj vrhunac kvalitete znatno brže od tradicionalno odležanih vina. Nadalje, ultrazvučno odležana vina pokazuju višu razinu očuvanosti, pa sonikirano vino zadržava svoj vrhunac kvalitete duže nego pri standardnom procesu starenja.

Mehanizam razgradnje ćelijske stijenke (a) pucanje ćelijske stijenke uslijed kavitacije. (b) difuzija otapala u strukturu ćelije.
(Grafika prilagođena prema Shirsath et al., 2012)

Prednosti ultrazvučnog starenja vina u odnosu na starenje u hrastovim bačvama

Hrastove bačve uobičajen su, tradicionalan proces starenja vina. U hrastovim bačvama oksidacija se odvija u maloj mjeri tokom dugog vremena skladištenja u bačvi. Vrijeme skladištenja vrhunskog vina često traje nekoliko godina i stoga je skup proces. Tokom sazrijevanja u hrastovim bačvama vino razvija brojne jedinstvene arome. Pored dugog procesa sazrijevanja od više godina i s tim povezanog gubitka vremena, hrastove bačve su skupe za nabavku i održavanje. Neželjeni mikroorganizmi, poput vrsta kvasaca (npr. Brettanomyces i Dekkera), mogu kontaminirati vinske bačve. Vino pokvareno kvascima poznato je po lošem okusu i mirisu.
Zbog tih nedostataka tradicionalnog oplemenjivanja vina u bačvama, ultrazvučno starenje i oplemenjivanje vina hrastovinom isplativa je i naučno dokazana alternativa tradicionalnom starenju u bačvama. Ultrazvučna obrada skraćuje vrijeme sazrijevanja i poboljšava nekoliko faktora kvalitete vina. Ultrazvučna obrada može se primijeniti u različitim fazama proizvodnje vina, uključujući maceraciju, ekstrakciju polifenola, kao i starenje, sazrijevanje i oplemenjivanje hrastovinom. Naučne studije i industrijske primjene dokazuju valjanost ultrazvučne obrade u proizvodnji vina, uz velika poboljšanja u vidu skraćenih perioda starenja i efikasnije proizvodnje visokokvalitetnih vina.

Ultrazvučno ubrzano sazrijevanje vina: Studija prof. Th. Kleinschmidta pokazuje povoljnu promjenu arome 3-Methyl-1Butanol u crvenom vinu kada se sonikira u prisustvu strugotina američke mješavine drveta. (Ultrazvučni uređaj UIP2000hdT, amplituda 43µm, površina sonotrode 9cm2)

Naučne studije o ultrazvučnom starenju vina

Ultrazvučni intenzitet ili razina gustoće akustične energije na relativno umjerenom nivou može potaknuti brzu ekstrakciju i izluživanje fenola iz hrastovih strugotina u vino, čime se potencijalno povećavaju aroma i nutritivna vrijednost vina unutar znatno skraćenog vremena sazrijevanja. Nadalje, ultrazvučni tretman može brzo promijeniti sastav vina, što se pripisuje učincima akustične kavitacije. Pritom se pretpostavlja da visoka razina gustoće akustične energije potiče ultrazvučnu modifikaciju sastava vina. (usp. Yang et al., 2014)
Slične efekte starenja prijavili su Jiménez-Sánchez et al. (2020) za sherry ocat uz upotrebu hrastovih strugotina i ultrazvuka. Ultrazvučna obrada značajno je smanjila vrijeme sazrijevanja u poređenju s tradicionalnim sazrijevanjem.

Ultrazvučno oslobađanje aromatičnih spojeva iz hrastovine

Breniaux i saradnici istražili su učinke visokoučinskog ultrazvuka za čišćenje hrastovih vinskih bačvi i naknadno oslobađanje polifenolnih i drugih spojeva kada su se bačve nakon tretmana koristile za starenje vina. Polifenoli i fitohemikalije poput elagitanina, lignina i aromatičnih prekursora u velikoj mjeri doprinose sazrijevanju i aromi vina. Sveukupno, studija je pokazala da je ultrazvučni tretman dao veće prinose polifenola i drugih bioaktivnih spojeva u vrlo kratkom vremenu tretmana. Na primjer, koncentracija furfurala bila je veća kod ultrazvučnog tretmana nakon 8 mjeseci starenja i 12 mjeseci starenja, pri čemu se koncentracija povećala između 18,8 i 92,6% u poređenju s alternativnim tretmanom parom. Za 5-metilfurfural koncentracija je bila znatno veća kod ultrazvučnog tretmana za bačve stare 1 godinu (vino staro 12 mjeseci) i bačve stare 2 godine (vino staro 2, 8 i 12 mjeseci), uz povećanje između 20,5 i 97%. Što se tiče diastereoizomera whisky laktona, trans-whisky lakton bio je znatno viši kod bačvi starih 3 godine tretiranih ultrazvukom: nakon 12 mjeseci starenja vino ima koncentraciju od 75,2 ± 5,6 μg/L, što je povećanje od 46,9% u poređenju s vinom odležanim u bačvi tretiranoj parom. Za koncentracije vanilina i siringaldehida, vrijednosti izmjerene u vinu također su bile znatno više nakon ultrazvučnog tretmana. U poređenju s tretmanom bačvi parom, ukupna potrošnja energije iznosila je 0,38 kWh za snažni ultrazvuk i 3 kWh za vodenu paru, što je 7,89 puta niže.
(usp. Breniaux et al., 2021)

Ultrazvukom potaknute hemijske reakcije u vinu

Tokom starenja vina odvijaju se brojne hemijske reakcije. Na primjer, proantocijanidinski spojevi imaju tendenciju polimerizacije, kondenzacije s antocijaninima i vezivanja s drugim polimerima, poput proteina i polisaharida. Ta reakcija kondenzacije s antocijaninima glavna je hemijska reakcija uključena u tamnjenje i stabilizaciju boje crvenog vina, koja se mijenja iz svijetlocrvene u tamnocrvenu sa smeđim tonovima.
Rane studije Masuzawe et al., 2000 već su pokazale da ultrazvuk potiče polimerizaciju fenolnih spojeva i povećava sadržaj polifenola u crvenom vinu kako vino sazrijeva.
Tokom starenja vina u bačvama iz drveta u vino može se ekstrahovati stotine spojeva, koji direktno doprinose okusu, aromi i osjećaju u ustima konačnog vina. Vlaknasti sastav hrastovog drveta igra važnu ulogu u procesu starenja, jer se ekstrahuju hlapljivi fenoli i fenolni aldehidi iz lignina te spojevi furfurala iz razgradnje šećera celuloze i hemiceluloza.
Iako se tradicionalno starenje u hrastovim bačvama stoljećima uveliko koristi, i dalje postoje neki inherentni nedostaci. Prvo, proces starenja u bačvi obično traje od nekoliko mjeseci do nekoliko godina, što oduzima mnogo vremena. Drugo, bačve su skupe, zauzimaju mnogo prostora u vinariji i s vremenom ih je potrebno zamijeniti. Treće, kako hrastove bačve stare, mogu ih kontaminirati neželjeni mikroorganizmi poput kvasaca rodova Brettanomyces i Dekkera.
Pročitajte više o ultrazvučnom sanitiranju i čišćenju vinskih bačvi!

Ultrazvučna oprema za starenje i sazrijevanje vina

Već nekoliko decenija Hielscher Ultrasonics pouzdan je dobavljač visokoučinskih ultrazvučnih procesora niske frekvencije za prehrambenu industriju i industriju pića. Vinarije i destilerije prihvatile su ultrazvučnu tehnologiju za proizvodnju visokokvalitetnih vina i alkoholnih pića u efikasnijim uvjetima, tj. za postizanje visokokvalitetnih rezultata u ubrzanom procesu i pod precizno kontroliranim uvjetima.
Hielscher ultrazvučni uređaji dostupni su u svim veličinama, od ručnog laboratorijskog uređaja za istraživanje i kontrolu kvalitete do stolnih i pilot sistema za butične vinograde i srednje vinare, kao i ultrazvučnih uređaja visoke propusnosti za velike komercijalne proizvođače vina.
Svi Hielscher ultrazvučni procesori odlikuju se najsavremenijom tehnologijom, uključujući digitalni kolor displej, sofisticiran softver, pametne postavke, automatsko protokoliranje podataka na integriranu SD karticu i daljinsko upravljanje putem preglednika za preciznu upotrebu, ponovljive i reproducibilne rezultate, kao i najveću jednostavnost korištenja. Kupci širom svijeta koriste tehnologiju Hielscher Ultrasonics u vinarijama i destilerijama postižući odlične rezultate u starenju, oplemenjivanju hrastovinom i infuziji vina i žestokih pića.
Kontaktirajte nas odmah! Naše dobro obučeno osoblje s dugogodišnjim iskustvom pomoći će vam tehničkim informacijama, preporukama o idealnom ultrazvučnom uređaju i neobavezujućim ponudama!

Donja tabela daje vam orijentacijski prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: