Polyphenolreiche Weine mittels Power-Ultraschall

Die Ultraschallbehandlung verbessert die Extraktion der phenolischen Verbindungen aus Traubenmost, wodurch der Gesamtgehalt an Polyphenolen erhöht wird. – Dadurch wird der weitere Reifungsprozess des Weins verbessert. Die Anwendung von Leistungsultraschall führt zu höheren Extraktionsausbeuten und beschleunigt die Reifung der Weine. Daher ist Leistungs-Ultraschall eine anerkannte Methode für die Behandlung von eingemaischten Trauben und wird für die Polyphenolextraktion, die Weinalterung/-reifung und das "Oaking / Oak-Ageing" eingesetzt.

Leistungs-Ultraschall für die Extraktion von Polyphenolen und den Weinausbau

Der Mechanismus des Ultraschalls bei der Weinherstellung beruht auf der Ultraschall- bzw. akustischen Kavitation. Die hohen Scherkräfte der Kavitation brechen die Zellstrukturen auf und erweitern die Poren in den Zellwänden. Dies führt zu einer Freisetzung von intrazellulärem Material (z. B. Stärke, Enzyme, Proteine, phenolische Bestandteile). Die sono-mechanischen Kräfte der Ultraschallwellen unterstützen die Verteilung des Lösungsmittels im Gewebe und das Eindringen des Lösungsmittels in das Zellmaterial, was zu einem deutlich erhöhten Stofftransport führt. Darüber hinaus fördert die Beschallung biochemische Reaktionen wie die Polymerisation und Kondensation von Polyphenolen und induziert eine Mikrooxygenierung. All diese Effekte des Ultraschalls tragen zur Alterung und Reifung der Weine bei.

Extraktion von Polyphenolen aus Weintrauben mit Ultraschall

Polyphenole in Wein: In Weinen sind Polyphenole und die Qualität des Weins eng miteinander verknüpft. Diese sekundären Stoffwechselprodukte der Trauben haben einen erheblichen Einfluss auf die organoleptischen Eigenschaften des Weins und beeinflussen damit Qualitätsfaktoren wie Farbe, Adstringenz und Bitterkeit. Die Ultraschallbehandlung zur Polyphenolextraktion während der Weinbereitung (z. B. Beschallung des Mostes vor der Gärung) und während des Weinausbaus (mit oder ohne Holzkontakt) führt zu zahlreichen Reaktionen, welcher zur komplexen Umwandlungsreaktionen (Mikrooxygenierung, Kopigmentierung, Cycloaddition, Polymerisation und Oxidation) von Polyphenolen und Tanninen beitragen.

Beschallung von Most vor der Weingärung

Bei der Anwendung von Ultraschall auf Traubenmost wird die Freisetzung von Polyphenolen aus dem Fruchtfleisch sowie der Schalen und den Kernen erhöht. Da die akustische Kavitation – auf der das Funktionsprinzip der Beschallung beruht – Zellstrukturen aufbricht und auch intrazelluläre Strukturen sehr effektiv öffnet, werden im Vergleich zur traditionellen Pressung viel mehr bioaktive Verbindungen aus den Trauben und der Traubenschale freigesetzt. Zu diesen bioaktiven Verbindungen gehören Aromastoffe, Pigmente und gesundheitsfördernde Substanzen wie Tannine, Anthocyane, Flavan-3-ole, Proanthocyanidine und Flavonole, Stilbenoide wie Resveratrol, Phenolsäuren wie Benzoesäure, Kaffeesäure und Zimtsäure, Catechine sowie Weinsäure und Apfelsäure sowie andere Substanzen. Außerdem werden natürliche Zucker wie Glukose und Fruktose extrahiert, welche für den Gärungsprozess bei der Weinherstellung entscheidend sind. Die Beschallung kann in verschiedenen Phasen der Weinherstellung eingesetzt werden. García-Martín und Sun (2013) stellen in ihrer Studie Ultraschall als eine schnelle Reifungstechnik vor, die Weine mit einem höheren Gehalt an Anthocyanen und einem geringeren Tanningehalt hervorbringen kann, was als positiv für die Herstellung hochwertiger Weine angesehen wird. Viele Studien haben die positiven Auswirkungen von Leistungsultraschall bei der Weinbereitung bewiesen. Daher gilt die Beschallung als eine der vielversprechendsten Technologien für verschiedene Zwecke bei der Weinherstellung. Darüber hinaus ist Ultraschall eine offiziell zugelassene Methode zur Anwendung bei eingemaischten Trauben. (vgl. Natolino und Celotti, 2022)

Untersuchungen unter der Leitung von Prof. Thomas Kleinschmidt von der Hochschule Anhalt, Institut für Weinforschung Mitteldeutschland, zeigen deutlich den signifikanten Anstieg der Polyphenole in beschalltem Wein. So wurde beispielsweise in deutschem Rotwein der Sorte Blauer Zweigelt der Polyphenolgehalt um mehr als 40% erhöht. Für die Studie wurden 1,5 l Rotwein Blauer Zweigelt bei 100 % Amplitudeneinstellung beschallt (Amplitude 43 μm, Sonotrodenfläche 9 cm²). Die Extinktion lag bei 520 nm für die rote Färbung. Mit dem Folin-Ciocalteu-Assay wurde der Gesamtpolyphenolgehalt in Form von Catechinen gemessen. Dabei wurde ein Anstieg der Gesamtpolyphenole um 40 % gemessen.

Ultraschall gilt als eine der vielversprechendsten Technologien für verschiedene Zwecke bei der Weinherstellung und ist offiziell für die Behandlung von eingemaischten Trauben zugelassen.
In einer Studie von Natolino und Celotti (2022) wird ebenfalls nachgewiesen, dass Ultraschall die Weinqualität positiv beeinflusst. Die Forscher von der Universität Udine in Italien verwendeten das Hielscher Ultraschallgerät UP200St mit der Sonotrode S26d14, um die Auswirkungen der Beschallung auf Rotwein zu untersuchen. Wie die nachstehenden Diagramme zeigen, erhöht Ultraschall den HCl-Index für alle beschallten Proben von 68,06 ± 1,72 für die unbehandelte Probe auf 73,78 ± 1,52 als Mittelwert der behandelten Proben. Es konnte kein eindeutiger Trend zwischen steigender Amplitude und Beschallungsdauer festgestellt werden, obwohl ein signifikanter Anstieg des HCl-Indexes zwischen beschallten Proben bei 30 % und 2 Minuten (71,59 ± 1,06) und bei 90 % und 10 Minuten (74,25 ± 1,53) zu beobachten ist. Gleichzeitig verringert der Ultraschall die Adstringenz von 91,8 ± 1,2 für unbehandelten Wein auf 82,7 ± 3,7 als Mittelwert für beschallte Proben (siehe Grafiken auf der rechten Seite)
Die Partikelgröße von kolloidalen Substanzen wie Tanninen und Polysacchariden wird durch die Beschallung verringert, was zu einer verbesserten Stabilität und einer besseren sensorischen Wahrnehmung beiträgt.

Alterung und Reifung von Wein mit Ultraschall

Ultraschallwellen beschleunigen den Weinausbau durch rein physikalische, so genannter sono-mechanische Kräfte. Abgestimmt auf die Traube und den Weintyp kann die Ultraschallbehandlung die Kondensationsreaktion zwischen Anthocyanen und Tanninen beschleunigen und so die herkömmliche Zeit der natürlichen Farbentwicklung des Weins verkürzen, wodurch sich die für die Weinalterung erforderliche Zeit deutlich verringert.

Weinausbau mit Ultraschall unter Verwendung enologischer Tannine

Önologische Tannine, die aus Eichenholz, Traubenkernen und -schalen, Pflanzengallen, Kastanien, Quebracho, Gambier und Myrobalan-Früchten gewonnen werden, können in verschiedenen Phasen der Weinherstellung zugesetzt werden, um das Geschmacksprofil und die Haltbarkeit der Farbe zu verbessern. Die Ultraschallbehandlung kann den Weinausbau mit Hilfe von enologischen Tanninen fördern. Unter Ultraschall-Oaking versteht man den deutlich beschleunigten Prozess der Übertragung von holzigen Tanninen und Aromastoffen aus Eichenstäben oder -spänen. Mit Ultraschall und Eichenholz gealterte Weine bieten ein großartiges Geschmacksprofil, das sich innerhalb einer kurzen Behandlung von einigen Minuten vergleichbar zu einer mehrmonatigen Fassreifung entwickelt. Die Ultraschallextraktion setzt die Eichenaromastoffe (z.B. Vanillan, Eugenol, Isoeugenol, Furfural, 5-Methylfurfural, Guajakol, 4-Methulguajakol) in einem intensivierten Stoffaustausch zwischen Holz und Wein frei.

Hochleistungs-Ultraschallgeräte für die industrielle Weinbereitung

Hielscher Ultrasonics Ultraschallprozessoren sind in der Wein- und Spirituosenherstellung fest etabliert. Winzer – sowohl exklusive Boutique-Weingüter als auch große Weinproduzenten – finden in der breiten Hielscher Produktpalette die ideale Ultraschallanlage für ihre Produktionsziele bei der Extraktion von Polyphenolen und der Weinreifung. Sowohl Batch- als auch kontinuierliche Inline-Prozessanlagen sind sofort lieferbar und können noch am selben Tag ausgeliefert werden.

Automatische Datenprotokollierung

Um die Produktionsstandards von Lebensmitteln und Getränken zu erfüllen, müssen die Herstellungsprozesse detailliert überwacht und protokolliert werden. Die digitalen Ultraschallgeräte von Hielscher Ultrasonics verfügen über eine automatische Datenprotokollierung. Durch diese intelligente Funktion werden alle wichtigen Prozessparameter wie Ultraschallenergie (Gesamt- und Nettoenergie), Temperatur, Druck und Zeit automatisch auf einer eingebauten SD-Karte gespeichert, sobald das Gerät eingeschaltet wird. Prozessüberwachung und Datenaufzeichnung sind wichtig für eine kontinuierliche Prozessstandardisierung und Produktqualität. Durch den Zugriff auf die automatisch aufgezeichneten Prozessdaten können Sie frühere Beschallungsläufe revidieren und das Ergebnis auswerten.
Ein weiteres benutzerfreundliches Feature ist die Browser-Fernsteuerung unserer digitalen Ultraschallsysteme. Per Browser-Fernsteuerung können Sie Ihren Ultraschallprozessor von überall aus starten, stoppen, einstellen und überwachen.

Höchste Qualitätsstandards – Designt & Hergestellt in Deutschland

Die ausgefeilte Hardware und die intelligente Software der Hielscher Ultraschallgeräte sind so konzipiert, dass zuverlässige Extraktionsergebnisse aus Ihrem pflanzlichen Rohmaterial garantiert sind. Reproduzierbare Ergebnisse und eine benutzerfreundliche, sichere Bedienung der Geräte sind klare Vorteile der Hielscher Ultraschallgeräte. Robustheit, Zuverlässigkeit, 24/7-Betrieb unter Volllast und die intuitive Bedienung sind weitere Qualitätsfaktoren, wodurch sich Hielscher Ultraschallprozessoren von der Konkurrenz abheben.
Hielscher Ultrasonics Extraktoren werden weltweit für die hochwertige Extraktion von Lebensmitteln und Getränken eingesetzt. Hielscher Ultraschallgeräte werden nicht nur von kleineren Boutique-Winzern, sondern vor allem in der industriellen Produktion von kommerziell vertriebenen Weinen eingesetzt. Dank ihrer robusten Hardware und intelligenten Software lassen sich Hielscher Ultraschallprozessoren einfach und sicher bedienen und überwachen.
Hielscher Ultrasonics ist ein inhabergeführtes Familienunternehmen mit Firmensitz in Teltow, Deutschland. Hielscher Ultrasonics ist ISO-zertifiziert. Selbstverständlich sind Hielscher Ultraschallgeräte CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren: