Polyphenolreiche Weine durch Leistungsultraschall

Die Ultraschallbehandlung verbessert die Extraktion phenolischer Verbindungen aus Trauben in den Most, was zum Gesamtpolyphenolgehalt beiträgt und dadurch den weiteren Alterungsprozess des Weins verbessert. Der Einsatz von Leistungsultraschall ermöglicht höhere Extraktionsausbeuten und beschleunigt die Reifung von Weinen. Daher ist Leistungsultraschall eine zugelassene Methode zur Behandlung eingemaischter Trauben und wird zur Polyphenolextraktion, zur Weinalterung und -reifung sowie zur Behandlung mit Eichenholz eingesetzt.

Leistungsultraschall zur Polyphenolextraktion und Weinreifung

Die Wirkungsweise von Ultraschall bei der Weinbereitung beruht auf Ultraschallkavitation bzw. akustischer Kavitation. Die durch Kavitation erzeugten hohen Scherkräfte brechen Zellstrukturen auf und erweitern die Poren in den Zellwänden. Dadurch wird intrazelluläres Material freigesetzt (z. B. Stärke, Enzyme, Proteine, phenolische Komponenten). Die sonomechanischen Kräfte der Ultraschallwellen unterstützen die Verteilung des Lösungsmittels im Gewebe und dessen Eindringen in das Zellmaterial. Dies führt zu einem deutlich erhöhten Stofftransport. Darüber hinaus fördert die Beschallung biochemische Reaktionen wie die Polymerisation und Kondensation von Polyphenolen und bewirkt eine Mikrooxygenierung. All diese Ultraschalleffekte tragen zur Alterung und Reifung von Weinen bei.

Ultraschallextraktion von Polyphenolen aus Trauben

Polyphenole im Wein: Bei Weinen sind Polyphenole und Weinqualität eng miteinander verknüpft. Diese sekundären Metaboliten der Trauben beeinflussen die organoleptischen Eigenschaften des Weins erheblich und wirken sich damit auf Qualitätsfaktoren wie Farbe, Adstringenz und Bitterkeit aus. Die Ultraschallbehandlung zur Polyphenolextraktion während der Weinbereitung (z. B. Beschallung des Mosts vor der Gärung) und während der Weinalterung (mit oder ohne Holzkontakt) löst zahllose Reaktionen aus, die zu komplexen Umwandlungen von Polyphenolen und Tanninen führen (Mikrooxygenierung, Copigmentierung, Cycloaddition, Polymerisation und Oxidation).

Beschallung des Mosts vor der Weingärung

Wird Traubenmost mit Ultraschall behandelt, erhöht sich die Freisetzung von Polyphenolen aus dem Fruchtfleisch der Trauben. Da akustische Kavitation – das Wirkprinzip der Beschallung – Zellstrukturen aufbricht und intrazelluläre Strukturen sehr wirksam öffnet, werden im Vergleich zum herkömmlichen Pressen wesentlich mehr bioaktive Verbindungen aus den Trauben und Traubenschalen 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 Benzoe-, Kaffee- und Zimtsäure; Catechine sowie unter anderem Weinsäure und Apfelsäure. Zusätzlich werden natürliche Zucker wie Glucose und Fructose extrahiert, die für den Gärungsprozess bei der Weinbereitung entscheidend sind. Die Beschallung kann in verschiedenen Schritten der Weinbereitung eingesetzt werden. García-Martín und Sun (2013) stellen Ultraschall in ihrer Studie als Verfahren zur schnellen Alterung vor, das Weine mit einem höheren Anthocyangehalt und einem geringeren Tanningehalt ermöglichen könnte, was für die Herstellung hochwertiger Weine als positiv angesehen wird. Zahlreiche Studien haben die positiven Auswirkungen von Leistungsultraschall bei der Weinbereitung nachgewiesen. Daher gilt die Beschallung als eine der vielversprechendsten Technologien für verschiedene Zwecke in der Weinbereitung. Darüber hinaus ist Ultraschall eine offiziell zugelassene Methode zur Anwendung bei eingemaischten Trauben. (Vgl. Natolino und Celotti, 2022)

Studien unter der Leitung von Prof. Thomas Kleinschmidt von der Hochschule Anhalt, Mitteldeutsches Institut für Weinforschung, zeigen deutlich den erheblichen Anstieg des Polyphenolgehalts in ultraschallbehandeltem Wein. Beispielsweise wurde bei deutschem Rotwein der Sorte Blauer Zweigelt der Polyphenolgehalt um mehr als 40% erhöht. Für die Studie wurden 1,5L Rotwein der Sorte Blauer Zweigelt bei einer Amplitudeneinstellung von 100% beschallt (Amplitude 43 μm, Sonotrodenoberfläche 9 cm²). Die Extinktion der Rotfärbung wurde bei 520 nm bestimmt. Mit dem Folin-Ciocalteu-Test wurde der Gesamtpolyphenolgehalt als Catechin-Äquivalente gemessen, wobei sich ein Anstieg der Gesamtpolyphenole um 40% zeigte.

Ultraschall kann als eine der vielversprechendsten Technologien für verschiedene Zwecke in der Weinbereitung angesehen werden und ist offiziell zur Behandlung eingemaischter Trauben zugelassen.
Eine weitere Studie von Natolino und Celotti (2022) zeigte ebenfalls eine höhere Weinqualität nach der Ultraschallbehandlung. Die Forschenden der Universität Udine in Italien verwendeten das Ultraschallgerät UP200St von Hielscher mit der Sonotrode S26d14, um die Auswirkungen der Beschallung auf Rotwein zu untersuchen. Wie die folgenden Grafiken zeigen, erhöht Ultraschall den HCl-Index bei allen beschallten Proben von 68,06 ± 1,72 bei der unbehandelten Probe auf einen Mittelwert von 73,78 ± 1,52 bei den behandelten Proben. Ein eindeutiger Trend bei zunehmender Amplitude und Beschallungsdauer ließ sich nicht feststellen. Allerdings ist ein signifikanter Anstieg des HCl-Index zwischen den bei 30% und 2 min (71,59 ± 1,06) und den bei 90% und 10 min (74,25 ± 1,53) beschallten Proben zu beobachten. Gleichzeitig verringert Ultraschall die Adstringenz von 91,8 ± 1,2 beim unbehandelten Wein auf einen Mittelwert von 82,7 ± 3,7 bei den beschallten Proben (siehe Grafiken rechts).
Die Partikelgröße kolloidaler Substanzen wie Tannine und Polysaccharide wird durch die Beschallung verringert, was zu einer verbesserten Stabilität und einem besseren sensorischen Eindruck des Endprodukts beiträgt.

Ultraschallgestützte Alterung und Reifung von Wein

Ultraschallwellen beschleunigen die Weinalterung durch die Einwirkung rein physikalischer, sogenannter sonomechanischer Kräfte. Wird die Ultraschallbehandlung auf die Traubensorte und den Weintyp abgestimmt, kann sie die Geschwindigkeit der Kondensationsreaktion zwischen Anthocyanen und Tanninen erhöhen. Dadurch verkürzt sich die übliche Dauer der natürlichen Farbentwicklung des Weins und somit die für die Weinalterung benötigte Zeit.

Ultraschallgestützte Weinalterung mit önologischen Tanninen

Önologische Tannine, die aus Eichenholz, Traubenkernen und -schalen, Pflanzengallen, Kastanie, Quebracho, Gambir und Myrobalanenfrüchten extrahiert werden, können in verschiedenen Phasen der Weinbereitung zugesetzt werden, um das Aromaprofil und die Farbbeständigkeit zu verbessern. Die Ultraschallbehandlung kann die Weinalterung mit önologischen Tanninen fördern. Bei der ultraschallgestützten Behandlung mit Eichenholz werden Tannine und Aromastoffe aus Eichenholzdauben oder -chips deutlich schneller in den Wein übertragen. Mit Ultraschall an Eichenholz gereifte Weine bieten ein hervorragendes Aromaprofil, das sich während einer kurzen Behandlung von wenigen Minuten entwickelt, verglichen mit einer mehrmonatigen Fassreifung. Die Ultraschallextraktion setzt durch erhöhten Stofftransport die Aromastoffe des Eichenholzes frei (z. B. Vanillan, Eugenol, Isoeugenol, Furfural, 5-Methylfurfural, Guajakol, 4-Methulguajakol).

Hochleistungs-Ultraschallgeräte für die industrielle Weinbereitung

Ultraschallprozessoren von Hielscher Ultrasonics sind im Bereich der Weinbereitung und Spirituosenreifung fest etabliert. Winzer – sowohl exklusive kleine Weingüter als auch große Weinproduzenten – finden im breiten Gerätesortiment von Hielscher die ideale Ultraschallausrüstung für ihre Produktionsanforderungen bei der Polyphenolextraktion und Weinreifung. Anlagen für Chargenprozesse sowie kontinuierliche Inline-Prozesse sind direkt verfügbar und können noch am selben Tag versandt werden.

Automatische Datenprotokollierung

Um die Produktionsstandards für Lebensmittel und Getränke zu erfüllen, müssen Herstellungsprozesse detailliert überwacht und dokumentiert werden. Die digitalen Ultraschallgeräte von Hielscher Ultrasonics verfügen über eine automatische Datenprotokollierung. Dank dieser intelligenten Funktion werden alle wichtigen Prozessparameter wie Ultraschallenergie (Gesamt- und Nettoenergie), Temperatur, Druck und Zeit automatisch auf einer integrierten SD-Karte gespeichert, sobald das Gerät eingeschaltet wird. Prozessüberwachung und Datenaufzeichnung sind wichtig für eine kontinuierliche Prozessstandardisierung und die Produktqualität. Durch den Zugriff auf die automatisch aufgezeichneten Prozessdaten können Sie frühere Beschallungsdurchläufe überprüfen und deren Ergebnisse bewerten.
Eine weitere benutzerfreundliche Funktion ist die browserbasierte Fernsteuerung unserer digitalen Ultraschallsysteme. Über die Fernsteuerung im Browser können Sie Ihren Ultraschallprozessor von jedem Ort aus starten, stoppen, einstellen und überwachen.

Höchste Qualitätsstandards – entwickelt und hergestellt in Deutschland

Die ausgereifte Hardware und die intelligente Software der Ultraschallgeräte von Hielscher sind darauf ausgelegt, eine zuverlässige Ultraschallextraktion aus Ihren pflanzlichen Rohstoffen mit reproduzierbaren Ergebnissen sowie eine benutzerfreundliche und sichere Bedienung zu gewährleisten. Robustheit, Zuverlässigkeit, 24/7-Betrieb unter Volllast und eine aus Sicht des Bedienpersonals einfache Handhabung sind weitere Qualitätsmerkmale, die für die Ultraschallgeräte von Hielscher sprechen.
Extraktoren von Hielscher Ultrasonics werden weltweit zur hochwertigen Extraktion im Lebensmittel- und Getränkebereich eingesetzt. Die Ultraschallgeräte von Hielscher liefern nachweislich hohe Ausbeuten und hervorragende Qualität. Sie werden nicht nur von kleineren exklusiven Weingütern, sondern vor allem in der industriellen Produktion kommerziell vertriebener Weine eingesetzt. Dank ihrer robusten Hardware und intelligenten Software lassen sich die Ultraschallprozessoren von Hielscher einfach bedienen und überwachen.
Hielscher Ultrasonics ist ein inhabergeführtes Familienunternehmen mit Firmensitz in Teltow, Deutschland. Hielscher Ultrasonics ist ISO-zertifiziert. Selbstverständlich sind die Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte: