Sonikace vína – Inovativní aplikace ultrazvuku ve vinařstvích

Ultrazvuk je netepelná metoda zpracování, která je již široce používána v potravinářském průmyslu díky své mírné aplikaci, ale významným účinkům na produkt. Pro vinařství nabízí sonikace různé aplikace, jako je extrakce chutí, fenolických látek a barviv, zrání & zrání, dubování i odplyňování.

Víno je alkoholický nápoj, který se nejčastěji vyrábí z hroznů, ale také z jiného ovoce (např. jablečné víno, bezinkové víno) nebo surovin na bázi škrobu (např. rýžové víno, kukuřičné víno).
Víno je oblíbeným spotřebním zbožím, jehož výroba vyžaduje náročný proces. Výroba kvalitních a vysoce kvalitních vín je známá jako časově náročná, a tedy i finančně náročná záležitost. V neposlední řadě je v zájmu vinařů urychlit fermentace (přeměna na alkohol) a zrání (k dodání komplexních chutí a aromat) a zároveň vyrábět vysoce kvalitní likér s požadovanou chutí, buketem, pocitem v ústech a barvou.

Různé účinky ultrazvuku při zpracování vína

Výkonový ultrazvuk aplikovaný na víno nabízí mnoho blahodárných účinků. Mezi nejdůležitější aplikace patří Intenzifikace chuti vinného buketu extrakcí složek bohatých na chuť, jako jsou fenolické a aromatické látky, Dubové dřevoa urychlení procesu zrání & stárnutí.

Extrakce aromatických a fenolických sloučenin z hroznů

Ultrazvuk je dobře známý a osvědčený prostředek pro extrakci intracelulárního rostlinného materiálu a aromatických sloučenin. Mechanická aktivita ultrazvuku podporuje difúzi rozpouštědel do tkáně. Vzhledem k tomu, že ultrazvuk mechanicky rozbíjí buněčnou stěnu kavitačními smykovými silami, usnadňuje přenos z buňky do rozpouštědla. Zmenšení velikosti částic ultrazvukovou kavitací zvětšuje povrchovou plochu při kontaktu mezi pevnou a kapalnou fází.
Hrozny jsou známé a žádané pro své bohatství na polyfenoly. Tyto fenolické sloučeniny (jako jsou monomerní flavanoly, dimerní, trimerní a polymerní prokyanidiny a také fenolové kyseliny) hroznů jsou známé svými antiradikálovými a antioxidačními vlastnostmi. Chemicky je lze rozdělit do dvou podkategorií: flavonoidy a neflavonoidy. Nejdůležitějšími flavonoidy ve víně jsou antokyany a třísloviny, které přispívají k barvě, chuti a pocitu v ústech. Mezi neflavonoidy patří stilbeny, jako je resveratrol, a kyselé sloučeniny, jako je kyselina benzoová, kávová a skořicová. Nejvíce ze všech těchto fenolických sloučenin je obsaženo ve slupce hroznů a semenech. Intenzivní ultrazvukové síly jsou schopny efektivně extrahovat cenné složky z hroznových jader a slupky.
Ve studii Cocito et al. (1995) bylo ultrazvuku prokázáno jako rychlý, opakovatelný a lineární proces extrakce aromatických sloučenin v moštu a víně. Získané výsledky koncentrací sloučenin ultrazvukovou extrakcí byly vyšší než výsledky extrakce kolony C18 (extrakce pryskyřice).
Shrneme-li výhody ultrazvukové extrakce, ultrazvuk je levnou, jednoduchou a účinnou alternativou ke konvenčním netepelným extrakčním prostředkům, jako je vysoký hydrostatický tlak (HP), stlačený oxid uhličitý (cCO2) a superkritický oxid uhličitý (ScCO2) a pulzy s vysokým elektrickým polem (HELP). Další výhodou je skutečnost, že ultrazvukovou extrakci – na rozdíl od výše uvedených alternativ – lze snadno otestovat v laboratoř nebo stolní váha. Tyto pokusy poskytují reprodukovatelné výsledky, takže následné rozšíření nevyžaduje další úsilí při hledání optimálního nastavení. Pro plně komerční výrobu, spolehlivá TĚŽKÉ ULTRASONICATORS S až 16 000 watty na jednotku umožňují sonikační ošetření velmi velkých objemů proudů.

Ultrazvukem asistovaná extrakce pro máčení vína

Ve fázi dubování přichází víno do styku se dřevem sudů (tradiční dubování) nebo s přidanou dřevní štěpkou, dřevěnými tyčinkami/tyčemi nebo dubovým práškem (alternativní dubování). Nejběžnějším dřevem pro dubování (aromatizaci) je – dle názvu postupu – dub (quercus). Dalšími druhy dřeva, které se používají méně často, jsou např. kaštan, borovice, sekvoj, třešeň nebo akácie. Chemické vlastnosti dřeva se využívají k dosažení hlubokých účinků na chuť a buket vína. Fenoly obsažené v dubu interagují s příchutěmi produkujícími víno, jako je vanilka, karamel, smetana, koření nebo zemité příchutě. Velmi důležitý vliv mají ellagitaniny (hydrolyzovatelné třísloviny), které jsou odvozeny od ligninových struktur ve dřevě, jelikož chrání víno před oxidací a redukcí.
Ultrazvuková extrakce je užitečná pro fázi dubování vína vzhledem k tomu, že pronikání kapaliny do dřevěné struktury prášku, třísek, tyčinek nebo tyčí bude zvýšeno vysokotlakými a nízkotlakými cykly generovanými ultrazvukem. Vzhledem k tomu, že se tím výrazně zvýší přenos hmoty, znamená to kratší dobu moakování a vyšší výsledky, pokud jde o chuť. Pokud se do vína aplikuje dubový prášek nebo destiláty s dřevitou příchutí (alternativní dubování), ultrazvukové síly poskytují velmi jemnou disperzi částic nebo kapiček do vína, aby se zlepšilo povrchové smáčení a expozice. To je velmi důležité pro dosažení vysoké chuti a pocitu v ústech a přispívá to ke kvalitě alkoholického nápoje. Skutečnost, že barelování a zrání představuje prodloužený časový a nákladový faktor při vinifikaci, činí z ultrazvuku mimořádně zajímavou metodu zpracování, jak přesvědčují ultrazvuková zařízení Hielscher nízkými investičními náklady, snadnou implementací a vynikající Energetická účinnost.

Ultrazvukem asistovaná deaglomerace během zrání vína

Během tradičního časově náročného procesu zrání vína dochází ve víně k reakcím různých molekul. To znamená, že molekuly se mění podle vzájemné interakce. Doba a výsledek této molekulární změny závisí na složkách vína a jeho prostředí. Běžně se schvaluje, že alkohol je dispergován v likérech, ale to neznamená, že bude dosaženo smíchání molekul. Jako u vína přirozeně jen málo energie pro reakce – Vzhledem k tomu, že je k dispozici lepení a míchání, bude míra přirozených změn většinou nedokončená. Zatímco složky mají tendenci interagovat, připojovat se a měnit molekulární vlastnosti, nemohou realizovat absolutní interakci, konverzi nebo vazbu na molekulární úrovni z důvodu nízké přítomné energie.
Vzhledem k tomu, že víno je sonikováno (což znamená vstup energie do kapaliny), složky nabízejí konzistentnější a rovnoměrnější stupeň disperze. Sonikací se víno stává homogenní kapalinou s prodlouženou trvanlivostí ve velmi krátké době léčby. Homogenita umožňuje vyšší interakci mezi molekulami a tím i úplnější molekulární změnu. To znamená zlepšení chuti a kvality.

Disperze: Před lahvováním je většina vín ošetřena přísadami, jako jsou konzervační látky (např. hydrogensíran draselný, hydrogensíran sodný), čisticí prostředky, barvicí prášky a další čiřidla a melioranty. Tyto přísady se používají k zamezení předčasného hnědnutí a kažení, ke zlepšení kvality vína, k odstranění nedostatků nebo k podpoře procesu kvašení. Ultrazvukem mohou být tyto přísady dispergovány velmi konzistentně do vína, takže se dosáhne vyšších výsledků zpracování. To v konečném důsledku vede k vyšší kvalitě a lepší chuti – snaha každého vinaře.

Ultrazvuková extrakce aktivních sloučenin

Víno má širokou škálu zdraví prospěšných účinných látek, jako jsou třísloviny, fenoly, flavonoidy a další, které jsou cennými složkami používanými ve farmaceutickém, potravinářském a kosmetickém průmyslu.
Přečtěte si více o extrakci fytochemikálií, jako jsou polyfenoly, antokyanidiny, proanthokyanidin, proanthokyanidin a další bioaktivní sloučeniny z hroznů a vedlejších produktů z hroznů!

Exkurz

Zrání rýžového vína a kukuřičného vína: Chang et al. (2002) zjistili ve své studii o rýžovém víně a kukuřičném víně, že účinky stárnutí sonikace vína závisí na druhu vína. Stejně tak ultrazvukové zrání rýžového vína, pokud jde o hodnotu pH, obsah alkoholu, acetaldehyd, chuť a senzorické vlastnosti, bylo výrazně lepší než ultrazvukem asistované zrání kukuřičného vína. Jak u rýžového, tak u kukuřičného vína se doba zrání výrazně zkrátila (z 1 roku na 1 týden nebo 3 dny).

Průmyslové ultrazvukové přístroje s průtokovými reaktory pro sonikaci vína a šťáva.

Hielscherovy ultrazvukové procesory

Hielscher je předním dodavatelem vysoce kvalitních a vysoce výkonných ultrazvukových zařízení. Ultrazvuková zařízení od společnosti Hielscher se používají pro laboratorní vzorky, zpracování v pilotním měřítku nebo výrobu v plném rozsahu v různých oblastech průmyslu a výzkumu. Pro dokonalý výkon a přizpůsobení každému procesu nabízí Hielscher širokou škálu ultrazvukových zařízení pro sonikaci jakéhokoli objemu kapaliny, od několika mikrolitrů až po stovky krychlových metrů za hodinu. Ultrazvuková zařízení lze snadno otestovat z hlediska jejich procesní účinnosti v menším měřítku. Typicky UIP1000hd řekl: (1kW) se používá pro vývoj procesu pro průtoky od 0,5 l do 1000 l za hodinu. V tomto měřítku lze optimalizovat účinnost zpracování změnou amplitudy, tlaku a průtoku. Instalace nebo dovybavení ultrazvukového systému do výrobní linky, stejně jako obsluha a údržba jsou jednoduché a bezproblémové.

Ultrazvuk v kapalinách

Ultrazvuk s vysokým výkonem generuje kavitace do kapalin. Během imploze kavitačních bublin se lokálně objevují extrémně vysoké síly: v kavitačním "horkém místě" jsou dosahovány velmi vysoké teploty (cca 5 000 K) a tlaky (cca 2 000 atm). Imploze kavitační bubliny má také za následek trysky kapaliny o rychlosti až 280 m/s. Když tyto intenzivní síly vniknou do kapaliny, způsobují různé účinky. V alkoholové kapalině ultrazvuku způsobuje zrychlení oxidace, polymerace a kondenzace alkoholu, aldehydů, esterů a olefinů k vytvoření nových sloučenin, které vytvářejí více a lepší chuť a buket.
Jako nejzajímavější ultrazvukové aplikace pro výrobu vína (vinifikace), zejména ultrazvukem asistované Extrakce, aglomerace a disperze musí být pojmenovány. Díky těmto dopadům je sonikace tak účinnou metodou zpracování vína a jiných nápojů.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: