Zrání vín a jejich aromatizace dubem pomocí ultrazvuku

Zrání vína a jeho aromatizace dubem významně přispívají k výsledné chuti a kvalitě vína. Oba procesy jsou známé tím, že trvají dlouho, a proces zrání často probíhá několik let. Ultrazvuk je vysoce účinná a rychlá technologie, která intenzifikuje zrání vína a výrazně urychluje procesy, jako je extrakce látek z dubu, mikrooxygenace a chemické procesy (např. polymerace). Pomocí sonikace lze mladá vína během několika minut nechat vyzrát na vyzrálá vína s buketem odpovídajícím několika letům zrání v dubových sudech.

Chuťové složky vína pocházející z dubu díky ultrazvukové extrakci

Fenolické sloučeniny související s trpkostí i aromatické sloučeniny, obojí pocházející z dubového dřeva, přecházejí mimořádně rychle, pokud se během zrání vína použije sonikace. Ultrazvuk urychlil extrakci látek z dubu na několik minut – ve srovnání s několika lety tradičního zrání vín v sudech.

Aromatizace vína dubem pomocí ultrazvuku

Pro intenzivnější aromatizaci dubem se dubové štěpky nebo dužiny sonikují ve víně. Ultrazvukové vlny otevírají a narušují buněčné stěny dřevitého materiálu, takže se intracelulární látky, jako jsou taniny, fenoly, furones, laktony atd., uvolňují ultrazvukovou kavitací do vína. Jelikož ultrazvukové oscilace a kavitace vytvářejí intenzivní turbulence a mikroproudění, přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a okolním rozpouštědlem se drasticky zintenzivní, takže se biomolekuly (tj. aromatické látky) uvolňují účinně a rychle. Jelikož je sonikace čistě mechanické ošetření, nepřidává do vína žádné chemikálie.

Srovnání kvality při tradičním zrání vína a při ultrazvukovém zrání vína. Víno vyzrálé pomocí ultrazvuku dosahuje své vrcholné kvality výrazně rychleji.
(grafika: ©Yıldırım a Dündar, 2017, upraveno podle Leonhardt a Morabito, 2007).

Ultrazvuk – výhradně mechanické síly

Vysoce intenzivní nízkofrekvenční ultrazvuk vytváří podmínky s vysokou hustotou energie, které se vyznačují vysokými tlaky, teplotami a vysokými smykovými silami. Tyto fyzikální síly podporují narušení buněčných struktur, aby se intracelulární látky uvolnily do média. Ultrazvukem podporovaný proces zrání vína navíc podporuje mikrooxygenaci a oxidační procesy. Řízená sonikace tak může pozitivně ovlivnit chemické reakce ve víně. Vína vyzrálá pomocí ultrazvuku dosahují svého kvalitativního vrcholu výrazně rychleji než tradičně zrající vína. Vína vyzrálá pomocí ultrazvuku navíc vykazují vyšší úroveň uchování, takže sonikované víno si udržuje svou vrcholnou kvalitu déle než při standardním procesu zrání.

Mechanismus narušení buněčné stěny (a) rozrušení buněčné stěny v důsledku kavitace. (b) difuze rozpouštědla do buněčné struktury.
(Grafika upravena podle Shirsath et al., 2012)

Výhody ultrazvukového zrání vína oproti zrání v dubových sudech

Dubové sudy představují běžný, tradiční způsob zrání vína. V dubových sudech probíhá oxidace v malé míře po dlouhou dobu skladování v sudu. Doba skladování prémiového vína často trvá několik let, a jde tedy o nákladný proces. Během zrání v dubových sudech vytváří víno řadu jedinečných aromat. Kromě dlouhého, roky trvajícího procesu zrání a s ním spojené ztráty času jsou dubové sudy drahé na pořízení i údržbu. Nežádoucí mikroorganismy, jako jsou druhy kvasinek (např. Brettanomyces a Dekkera), mohou kontaminovat vinné sudy. Víno zkažené kvasinkami je známé špatnou chutí a pachem.
Vzhledem k těmto nevýhodám tradiční aromatizace dubem v sudech představuje ultrazvukové zrání a aromatizace vína dubem nákladově efektivní a vědecky prokázanou alternativu k tradičnímu zrání v sudech. Sonikace zkracuje dobu zrání a zlepšuje několik faktorů kvality vína. Sonikaci lze použít v různých fázích výroby vína, včetně macerace, extrakce polyfenolů, jakož i zrání, dozrávání a aromatizace dubem. Vědecké studie a průmyslové implementace prokazují opodstatněnost sonikace ve vinařství s významným zlepšením v podobě zkrácených dob zrání a efektivnější výroby vysoce kvalitních vín.

Ultrazvukem urychlené zrání vína: Studie prof. Th. Kleinschmidta ukazuje příznivou změnu aromatu 3-Methyl-1Butanol v červeném víně při sonikaci za přítomnosti dřevěných štěpek American Blend. (Sonikátor UIP2000hdT, amplituda 43µm, plocha sonotrody 9cm2)

Vědecké studie o ultrazvukovém zrání vín

Intenzita ultrazvuku nebo úroveň hustoty akustické energie na relativně mírné úrovni může podporovat rychlou extrakci a vyluhování fenolických látek z dubových štěpek do vína, a tím potenciálně zvýšit chuť a nutriční hodnotu vína během výrazně zkrácené doby zrání. Ultrazvukové ošetření je navíc schopné rychle změnit složení vína, o čemž se předpokládá, že je to dáno účinky akustické kavitace. Vysoká úroveň hustoty akustické energie má přitom podle předpokladu podporovat ultrazvukovou modifikaci složení vína. (srov. Yang et al., 2014)
Podobné účinky zrání popsali Jiménez-Sánchez et al. (2020) u sherry octa při použití dubových štěpek a ultrazvuku. Sonikace výrazně zkrátila dobu zrání ve srovnání s tradičním zráním.

Ultrazvukové uvolňování aromatických látek z dubu

Breniaux a kolegové zkoumali účinky vysoce výkonného ultrazvuku při čištění dubového vinného sudu a následné uvolňování polyfenolických a dalších látek, když byly sudy po ošetření použity ke zrání vína. Polyfenoly a fytochemikálie, jako jsou elagitaniny, lignin a aromatické prekurzory, významně přispívají ke zrání a chuti vína. Celkově studie ukázala, že ultrazvukové ošetření poskytlo vyšší výtěžky polyfenolů a dalších bioaktivních látek během velmi krátké doby ošetření. Například koncentrace furfuralu byla v případě ultrazvukového ošetření vyšší po 8 měsících zrání a po 12 měsících zrání, přičemž koncentrace vzrostla o 18,8 až 92,6% ve srovnání s alternativním ošetřením párou. U 5-methylfurfuralu byla koncentrace při ultrazvukovém ošetření významně vyšší u sudů starých 1 rok (víno zrající 12 měsíců) a sudů starých 2 roky (víno zrající 2, 8 a 12 měsíců), s nárůstem o 20,5 až 97%. Pokud jde o diastereoizomery whisky laktonu, trans-whisky lakton byl významně vyšší u 3 roky starých sudů ošetřených ultrazvukem: po 12 měsících zrání má víno koncentraci 75,2 ± 5,6 μg/L, což představuje nárůst o 46,9% ve srovnání s vínem zrajícím v sudu ošetřeném párou. Rovněž hodnoty koncentrací vanilinu a syringaldehydu naměřené ve víně byly po ultrazvukovém ošetření významně vyšší. Ve srovnání s ošetřením sudů párou činila celková spotřeba energie 0,38 kWh u výkonového ultrazvuku a 3 kWh u vodní páry, což je 7,89krát nižší.
(srov. Breniaux et al., 2021)

Chemické reakce ve víně podporované ultrazvukem

Během zrání vína probíhá řada chemických reakcí. Například proanthokyanidinové sloučeniny mají tendenci polymerovat, kondenzovat s anthokyany a spojovat se s dalšími polymery, jako jsou proteiny a polysacharidy. Tato kondenzační reakce s anthokyany je hlavní chemickou reakcí podílející se na tmavnutí a stabilizaci barvy červeného vína, která se mění z jasně červené na tmavě červenou s hnědými tóny.
Již rané studie Masuzawa et al., 2000 prokázaly, že ultrazvuk podporuje polymeraci fenolických sloučenin a zvyšuje obsah polyfenolů v červeném víně v průběhu jeho zrání.
Během zrání vína v sudech mohou být ze dřeva do vína extrahovány stovky sloučenin, což přímo přispívá k chuti, aroma a vjemům v ústech u výsledného vína. Složení vláken dubového dřeva hraje v procesu zrání důležitou roli, protože se extrahují těkavé fenoly a fenolické aldehydy z ligninu a furfuralové sloučeniny z degradace cukrů celulózy a hemicelulóz.
Ačkoli se tradiční zrání v dubových sudech po staletí široce používá, stále má některé inherentní nevýhody. Za prvé, proces zrání v sudu obvykle trvá od několika měsíců do několika let, což je velmi časově náročné. Za druhé, sudy jsou drahé, zabírají ve vinařství mnoho místa a je třeba je časem vyměňovat. Za třetí, jak dubové sudy stárnou, mohou být kontaminovány nežádoucími mikroorganismy, jako jsou kvasinky rodů Brettanomyces a Dekkera.
Přečtěte si více o ultrazvukové sanitaci a čištění vinných sudů!

Ultrazvukové zařízení pro zrání a dozrávání vína

Již několik desetiletí je Hielscher Ultrasonics důvěryhodným dodavatelem vysoce výkonných nízkofrekvenčních ultrazvukových procesorů pro potravinářský a nápojový průmysl. Vinařství a lihovary přijaly ultrazvukovou technologii k výrobě vysoce kvalitních vín a alkoholických nápojů za efektivnějších podmínek, tj. k dosažení vysoce kvalitních výsledků v urychleném procesu a za přesně řiditelných podmínek.
Sonikátory Hielscher jsou k dispozici v jakékoli velikosti, od ručního laboratorního přístroje pro výzkum a kontrolu kvality přes stolní a pilotní systémy pro butikové vinice a středně velké vinaře až po vysokokapacitní sonikátory pro velké komerční výrobce vína.
Všechny ultrazvukové procesory Hielscher jsou vybaveny nejmodernější technologií včetně digitálního barevného displeje, propracovaného softwaru, chytrých nastavení, automatického protokolování dat na integrovanou SD kartu a vzdáleného ovládání přes prohlížeč pro přesný provoz, opakovatelné a reprodukovatelné výsledky a nejvyšší uživatelskou přívětivost. Zákazníci po celém světě používají technologii Hielscher Ultrasonics ve vinařstvích a lihovarech a dosahují vynikajících výsledků při zrání, aromatizaci dubem a infuzi vín a destilátů.
Kontaktujte nás nyní! Naši dobře vyškolení pracovníci s dlouholetými zkušenostmi vám pomohou s technickými informacemi, doporučeními ohledně ideálního sonikátoru a nezávaznými cenovými nabídkami!

Níže uvedená tabulka vám poskytne představu o přibližné zpracovatelské kapacitě našich sonikátorů: