Κρασιά πλούσια σε πολυφαινόλες με υπερήχους ισχύος
Η κατεργασία με υπερήχους βελτιώνει την εκχύλιση φαινολικών ενώσεων από τα σταφύλια στο γλεύκος, συμβάλλοντας στη συνολική περιεκτικότητα σε πολυφαινόλες – και βελτιώνοντας έτσι την επακόλουθη διαδικασία παλαίωσης του κρασιού. Η εφαρμογή υπερήχων ισχύος παρέχει υψηλότερες αποδόσεις εκχύλισης και επιταχύνει την ωρίμαση των κρασιών. Επομένως, οι υπέρηχοι ισχύος αποτελούν εγκεκριμένη μέθοδο για την επεξεργασία θρυμματισμένων σταφυλιών και εφαρμόζονται για την εκχύλιση πολυφαινολών, την παλαίωση / ωρίμαση του κρασιού και την επεξεργασία με ξύλο δρυός.
Υπέρηχοι ισχύος για την εκχύλιση πολυφαινολών και την ωρίμαση του κρασιού
Ο μηχανισμός δράσης των υπερήχων στην οινοποίηση βασίζεται στην υπερηχητική / ακουστική σπηλαίωση. Οι ισχυρές δυνάμεις διάτμησης που προκαλούνται από τη σπηλαίωση διασπούν τις κυτταρικές δομές και διευρύνουν τους πόρους των κυτταρικών τοιχωμάτων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση ενδοκυτταρικού υλικού (π.χ. αμύλου, ενζύμων, πρωτεϊνών, φαινολικών συστατικών). Οι ηχομηχανικές δυνάμεις των υπερηχητικών κυμάτων υποστηρίζουν την κατανομή του διαλύτη στον ιστό και τη διείσδυσή του στο κυτταρικό υλικό, οδηγώντας σε σημαντικά αυξημένη μεταφορά μάζας. Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους προάγει βιοχημικές αντιδράσεις όπως ο πολυμερισμός και η συμπύκνωση των πολυφαινολών και προκαλεί μικροοξυγόνωση. Όλες αυτές οι επιδράσεις των υπερήχων συμβάλλουν στην παλαίωση και την ωρίμαση των κρασιών.
Υπέρηχοι ισχύος για την παλαίωση και την ωρίμαση του κρασιού: Το σύστημα υπερήχων UIP4000hdT χρησιμοποιείται στη βιομηχανική οινοποίηση.
Ο μηχανισμός διάρρηξης του κυτταρικού τοιχώματος (a) θραύση του κυτταρικού τοιχώματος λόγω σπηλαίωσης. (b) διάχυση του διαλύτη στην κυτταρική δομή.
(Γραφικό προσαρμοσμένο από τους Shirsath et al., 2012)
Εκχύλιση πολυφαινολών από σταφύλια με υπερήχους
Πολυφαινόλες στο κρασί: Στα κρασιά, οι πολυφαινόλες και η ποιότητα του κρασιού συνδέονται στενά. Αυτοί οι δευτερογενείς μεταβολίτες των σταφυλιών επηρεάζουν σημαντικά τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του κρασιού και, κατά συνέπεια, παράγοντες ποιότητας όπως το χρώμα, η στυφότητα και η πικράδα. Η κατεργασία με υπερήχους για την εκχύλιση πολυφαινολών κατά τη διαδικασία οινοποίησης (π.χ. κατεργασία του γλεύκους με υπερήχους πριν από τη ζύμωση) και κατά την παλαίωση του κρασιού (με ή χωρίς επαφή με ξύλο) προκαλεί ατέρμονες αντιδράσεις που οδηγούν σε σύνθετους μετασχηματισμούς (μικροοξυγόνωση, συγχρωματισμό, κυκλοπροσθήκη, πολυμερισμό και οξείδωση) των πολυφαινολών και των τανινών.
Κατεργασία του γλεύκους με υπερήχους πριν από την αλκοολική ζύμωση
Όταν εφαρμόζονται υπέρηχοι στο γλεύκος σταφυλιών, αυξάνεται η απελευθέρωση πολυφαινολών από τη σάρκα των σταφυλιών. Καθώς η ακουστική σπηλαίωση – η οποία αποτελεί την αρχή λειτουργίας της κατεργασίας με υπερήχους – διασπά τις κυτταρικές δομές και ανοίγει τις ενδοκυτταρικές δομές πολύ αποτελεσματικά, απελευθερώνονται πολύ περισσότερες βιοδραστικές ενώσεις από τα σταφύλια και τους φλοιούς τους σε σύγκριση με την παραδοσιακή έκθλιψη. Αυτές οι βιοδραστικές ενώσεις περιλαμβάνουν γευστικές και αρωματικές ενώσεις, χρωστικές και ουσίες που προάγουν την υγεία, όπως ταννίνες, ανθοκυανίνες, φλαβαν-3-όλες, προανθοκυανιδίνες και φλαβονόλες· στιλβενοειδή όπως η ρεσβερατρόλη· φαινολικά οξέα όπως το βενζοϊκό, το καφεϊκό και το κινναμωμικό οξύ· κατεχίνες, καθώς και τρυγικό οξύ και μηλικό οξύ, μεταξύ άλλων. Επιπλέον, εκχυλίζονται φυσικά σάκχαρα όπως η γλυκόζη και η φρουκτόζη, τα οποία είναι καθοριστικής σημασίας για τη διαδικασία ζύμωσης κατά την οινοποίηση. Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορα στάδια της οινοποίησης. Οι García-Martín και Sun (2013) παρουσιάζουν στη μελέτη τους τους υπερήχους ως τεχνική ταχείας παλαίωσης, η οποία θα μπορούσε να δώσει οίνους με υψηλότερη περιεκτικότητα σε ανθοκυανίνες και μειωμένη περιεκτικότητα σε ταννίνες, κάτι που θεωρείται θετικό για την παραγωγή οίνων υψηλής ποιότητας. Πολλές μελέτες έχουν αποδείξει τις θετικές επιδράσεις των υπερήχων ισχύος κατά την οινοποίηση. Επομένως, η κατεργασία με υπερήχους θεωρείται μία από τις πλέον υποσχόμενες τεχνολογίες για διάφορους σκοπούς στις διαδικασίες οινοποίησης. Επιπλέον, οι υπέρηχοι αποτελούν επίσημα εγκεκριμένη μέθοδο για χρήση σε σπασμένα σταφύλια. (βλ. Natolino και Celotti, 2022)
Μελέτες υπό την επίβλεψη του καθηγητή Thomas Kleinschmidt από το πανεπιστήμιο Hochschule Anhalt, Ινστιτούτο Οινολογικής Έρευνας της Κεντρικής Γερμανίας, καταδεικνύουν σαφώς τη σημαντική αύξηση των πολυφαινολών σε οίνο που έχει υποβληθεί σε κατεργασία με υπερήχους. Για παράδειγμα, σε γερμανικό ερυθρό οίνο της ποικιλίας Blauer Zweigelt, η περιεκτικότητα σε πολυφαινόλες αυξήθηκε κατά περισσότερο από 40%. Για τη μελέτη, 1,5L ερυθρού οίνου Blauer Zweigelt υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους με ρύθμιση πλάτους ταλάντωσης στο 100% (πλάτος ταλάντωσης 43 μm, επιφάνεια ηχοτροδίου 9 cm2). Η απορρόφηση μετρήθηκε στα 520 nm για τον ερυθρό χρωματισμό. Χρησιμοποιήθηκε η δοκιμασία Folin-Ciocalteu για τη μέτρηση της συνολικής περιεκτικότητας σε πολυφαινόλες, εκφρασμένης σε ισοδύναμα κατεχινών, η οποία έδειξε αύξηση κατά 40% στις συνολικές πολυφαινόλες.
Η κατεργασία του γλεύκους σταφυλιών με υπερήχους πριν από την οινική ζύμωση αυξάνει την περιεκτικότητα σε πολυφαινόλες έως και κατά 40%.
(Μελέτη και γράφημα: © Καθ. Th. Kleinschmidt, Hochschule Anhalt)
- πιο έντονες γεύσεις
- περισσότερες πολυφαινόλες
- πιο σκούρο χρώμα
- λιγότερη στυπτικότητα
- υψηλότερος δείκτης HCl
- πιο απαλή, πιο στρογγυλή αίσθηση στο στόμα
Οι υπέρηχοι χρησιμοποιούνται για την αύξηση της απόδοσης πολυφαινολών από το γλεύκος σταφυλιών. Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να επιφέρει παλαίωση του οίνου μέσα σε λίγα λεπτά.
Μια άλλη μελέτη των Natolino και Celotti (2022) κατέδειξε επίσης την ανώτερη ποιότητα του οίνου μετά την κατεργασία με υπερήχους. Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Udine στην Ιταλία χρησιμοποίησαν τη συσκευή υπερήχων UP200St της Hielscher με ηχοτρόδιο S26d14 για να διερευνήσουν τις επιδράσεις της κατεργασίας με υπερήχους στον ερυθρό οίνο. Όπως καταδεικνύουν τα παρακάτω γραφήματα, οι υπέρηχοι αυξάνουν τον δείκτη HCl για όλα τα δείγματα που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους, από 68,06 ± 1,72 για το μη κατεργασμένο δείγμα σε 73,78 ± 1,52 ως μέση τιμή των κατεργασμένων δειγμάτων. Δεν κατέστη δυνατό να διαπιστωθεί σαφής τάση μεταξύ της αύξησης του πλάτους ταλάντωσης και του χρόνου κατεργασίας με υπερήχους, αν και είναι δυνατό να παρατηρηθεί σημαντική αύξηση του δείκτη HCl μεταξύ των δειγμάτων που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους στο 30% για 2 min (71,59 ± 1,06) και στο 90% για 10 min (74,25 ± 1,53). Ταυτόχρονα, οι υπέρηχοι μειώνουν τη στυπτικότητα από 91,8 ± 1,2 για τον μη κατεργασμένο οίνο σε 82,7 ± 3,7 ως μέση τιμή των δειγμάτων που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους (βλ. γραφήματα στα δεξιά).
Το μέγεθος των σωματιδίων των κολλοειδών ουσιών, όπως οι ταννίνες και οι πολυσακχαρίτες, μειώνεται με την κατεργασία με υπερήχους, γεγονός που συμβάλλει στη βελτίωση της σταθερότητας και των τελικών οργανοληπτικών εντυπώσεων.
- πιο έντονο γευστικό και αρωματικό μπουκέτο
- περισσότερες πολυφαινόλες
- πιο σκούρο χρώμα
- λιγότερη στυπτικότητα
- υψηλότερο δείκτη HCl
- πιο απαλή, πιο στρογγυλή αίσθηση στο στόμα
Παλαίωση και ωρίμαση του κρασιού με υπερήχους
Τα κύματα υπερήχων επιταχύνουν την παλαίωση του κρασιού ασκώντας αμιγώς φυσικές δυνάμεις, τις λεγόμενες ηχομηχανικές δυνάμεις. Εφόσον προσαρμοστεί στον τύπο του σταφυλιού και του κρασιού, η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα της αντίδρασης συμπύκνωσης μεταξύ ανθοκυανίνης και τανινών, συντομεύοντας τους συνήθεις χρόνους φυσικής ανάπτυξης του χρώματος του κρασιού και μειώνοντας έτσι τον χρόνο που απαιτείται για την παλαίωσή του.
Επιταχυνόμενη ωρίμαση του κρασιού με υπερήχους: Η μελέτη του καθηγητή Th. Kleinschmidt δείχνει την ευεργετική μεταβολή του αρώματος της 3-Methyl-1Butanol στο κόκκινο κρασί όταν υποβάλλεται σε κατεργασία με υπερήχους παρουσία τεμαχιδίων ξύλου American Blend. (συσκευή υπερήχων UIP2000hdT)
Δείκτης HCl (A), δείκτης στυπτικότητας (B) και μέγεθος σωματιδίων (C) – θηκογράμματα δειγμάτων χωρίς κατεργασία (μάρτυρας) και δειγμάτων που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους σε διαφορετικά επίπεδα πλάτους ταλάντωσης (30, 60 και 90%) και χρόνου κατεργασίας με υπερήχους (2, 6 και 10 min) με χρήση της συσκευής υπερήχων UP200St.
(Μελέτη και πίνακας: © Natolino και Celotti, 2022)
Παλαίωση του κρασιού με υπερήχους με χρήση οινολογικών τανινών
Οι οινολογικές τανίνες, που εκχυλίζονται από ξύλο δρυός, γίγαρτα και φλοιούς σταφυλιών, κηκίδες φυτών, καστανιά, κεμπράτσο, γκαμπίρ και καρπούς μυροβαλάνου, μπορούν να προστεθούν σε διαφορετικά στάδια της παραγωγής κρασιού για τη βελτίωση του γευστικού προφίλ και της σταθερότητας του χρώματος. Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να προάγει την παλαίωση του κρασιού με χρήση οινολογικών τανινών. Η κατεργασία με δρυ με τη βοήθεια υπερήχων είναι η σημαντικά επιταχυνόμενη διαδικασία μεταφοράς τανινών και γευστικών ενώσεων που προέρχονται από το ξύλο, από δούγες ή τεμαχίδια δρυός. Τα κρασιά που παλαιώνονται με δρυ με τη βοήθεια υπερήχων προσφέρουν εξαιρετικό γευστικό προφίλ, το οποίο αναπτύσσεται μέσα σε μια σύντομη κατεργασία λίγων λεπτών, σε σύγκριση με τους αρκετούς μήνες παλαίωσης σε βαρέλι. Η εκχύλιση με υπερήχους απελευθερώνει τις αρωματικές ενώσεις της δρυός (π.χ. vanillan, ευγενόλη, ισοευγενόλη, φουρφουράλη, 5-μεθυλοφουρφουράλη, γουαϊακόλη, 4-methulguaiacol) μέσω αυξημένης μεταφοράς μάζας.
Συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για βιομηχανική οινοποίηση
Οι επεξεργαστές της Hielscher Ultrasonics είναι καθιερωμένοι στον τομέα της οινοποίησης και της παλαίωσης αποσταγμάτων. Οι οινοποιοί – τόσο οι εκλεκτοί μικροί αμπελώνες όσο και οι παραγωγοί κρασιού μεγάλης κλίμακας – βρίσκουν στην ευρεία γκάμα εξοπλισμού της Hielscher τον ιδανικό εξοπλισμό κατεργασίας με υπερήχους για τις παραγωγικές απαιτήσεις τους όσον αφορά την εκχύλιση πολυφαινολών και την ωρίμαση του κρασιού. Διατάξεις κατεργασίας τόσο κατά παρτίδες όσο και συνεχούς ροής εντός γραμμής είναι άμεσα διαθέσιμες και μπορούν να αποσταλούν την ίδια ημέρα.
Αυτόματη καταγραφή δεδομένων
Για την τήρηση των προτύπων παραγωγής τροφίμων και ποτών, οι διαδικασίες παραγωγής πρέπει να παρακολουθούνται και να καταγράφονται λεπτομερώς. Οι ψηφιακές συσκευές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics διαθέτουν αυτόματη καταγραφή δεδομένων. Χάρη σε αυτή την έξυπνη λειτουργία, όλες οι σημαντικές παράμετροι της διεργασίας, όπως η ενέργεια υπερήχων (συνολική και καθαρή ενέργεια), η θερμοκρασία, η πίεση και ο χρόνος, αποθηκεύονται αυτόματα σε μια ενσωματωμένη κάρτα SD μόλις ενεργοποιηθεί η συσκευή. Η παρακολούθηση της διεργασίας και η καταγραφή δεδομένων είναι σημαντικές για τη συνεχή τυποποίηση της διεργασίας και την ποιότητα του προϊόντος. Αποκτώντας πρόσβαση στα αυτόματα καταγεγραμμένα δεδομένα της διεργασίας, μπορείτε να επανεξετάσετε προηγούμενους κύκλους κατεργασίας με υπερήχους και να αξιολογήσετε το αποτέλεσμα.
Μια ακόμη εύχρηστη λειτουργία είναι ο τηλεχειρισμός των ψηφιακών συστημάτων υπερήχων μας μέσω προγράμματος περιήγησης. Μέσω αυτού του τηλεχειρισμού μπορείτε να εκκινείτε, να σταματάτε, να ρυθμίζετε και να παρακολουθείτε τον επεξεργαστή υπερήχων σας εξ αποστάσεως, από οπουδήποτε.
Πληρούν τα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας – Σχεδιάζονται και κατασκευάζονται στη Γερμανία
Το εξελιγμένο υλικό και το έξυπνο λογισμικό των συσκευών υπερήχων της Hielscher έχουν σχεδιαστεί ώστε να εγγυώνται αξιόπιστα αποτελέσματα εκχύλισης με υπερήχους από τη φυτική πρώτη ύλη σας, με αναπαραγώγιμα αποτελέσματα και εύχρηστη, ασφαλή λειτουργία. Η ανθεκτικότητα, η αξιοπιστία, η λειτουργία 24/7 υπό πλήρες φορτίο και ο απλός χειρισμός από την πλευρά του εργαζομένου αποτελούν επιπλέον παράγοντες ποιότητας που καθιστούν τις συσκευές υπερήχων της Hielscher προτιμητέα επιλογή.
Οι εκχυλιστές της Hielscher Ultrasonics χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για εκχύλιση υψηλής ποιότητας στην παραγωγή τροφίμων και ποτών. Με αποδεδειγμένα υψηλές αποδόσεις και ανώτερη ποιότητα, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher χρησιμοποιούνται όχι μόνο από μικρότερα οινοποιεία περιορισμένης παραγωγής, αλλά κυρίως στη βιομηχανική παραγωγή κρασιών που διατίθενται στο εμπόριο. Χάρη στο ανθεκτικό υλικό και το έξυπνο λογισμικό τους, οι επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher επιτρέπουν εύκολο χειρισμό και παρακολούθηση.
Η Hielscher Ultrasonics στο Teltow της Γερμανίας είναι μια οικογενειακή επιχείρηση που διοικείται από τους ιδιοκτήτες της. Η Hielscher Ultrasonics είναι πιστοποιημένη κατά ISO. Φυσικά, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις CE και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 2 έως 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης για εφαρμογές ανάμειξης, διασποράς, γαλακτωματοποίησης και εκχύλισης σε εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Parthey, Beatrix; Lenk, Matthias; Kleinschmidt, Thomas (2014): Ultraschallbehandlung von Traubenmaische und Wein. Präsentation der Hochschule Anhalt, Mitteldeutsches Institut für Weinforschung, 2014.
- Andrea Natolino, Emilio Celotti (2022): Ultrasound treatment of red wine: Effect on polyphenols, mathematical modeling, and scale-up considerations. LWT Volume 154, 2022.
- Ceferino Carrera; Ana Ruiz-Rodríguez; Miguel Palma; Carmelo G. Barroso (2012): Ultrasound assisted extraction of phenolic compounds from grapes. Analytica Chimica Acta 732, 2012. 100–104.
- Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
Χρήσιμες πληροφορίες
Βιοδραστικές ουσίες στο κρασί
Η περιεκτικότητα του κρασιού σε φαινολικές ουσίες αναφέρεται στις φαινολικές ενώσεις – φυσική φαινόλη και πολυφαινόλες, οι οποίες περιλαμβάνουν μια μεγάλη ομάδα αρκετών εκατοντάδων χημικών ενώσεων που επηρεάζουν τη γεύση, το χρώμα και την αίσθηση του κρασιού στο στόμα. Οι ενώσεις αυτές περιλαμβάνουν φαινολικά οξέα, στιλβενοειδή, φλαβονόλες, διυδροφλαβονόλες, ανθοκυανίνες, μονομερή φλαβανολών (κατεχίνες) και πολυμερή φλαβανολών (προανθοκυανιδίνες). Αυτή η μεγάλη ομάδα φυσικών φαινολών μπορεί να χωριστεί σε γενικές γραμμές σε δύο κατηγορίες, τα φλαβονοειδή και τα μη φλαβονοειδή. Στα φλαβονοειδή περιλαμβάνονται οι ανθοκυανίνες και οι ταννίνες, που συμβάλλουν στο χρώμα και στην αίσθηση του κρασιού στο στόμα. Στα μη φλαβονοειδή περιλαμβάνονται τα στιλβενοειδή, όπως η ρεσβερατρόλη, και τα φαινολικά οξέα, όπως το βενζοϊκό, το καφεϊκό και το κινναμωμικό οξύ.
Πολυφαινόλες
Οι πολυφαινόλες είναι δευτερογενείς μεταβολίτες που απαντούν στα φυτά. Ως βιοδραστικές ουσίες, οι πολυφαινόλες μπορούν να ταξινομηθούν ως φυτικές χρωστικές, γευστικά συστατικά, προστατευτικοί παράγοντες για το σύστημα φωτοσύνθεσης ή δομικά συστατικά βιοπολυμερών (π.χ. λιγνίνης και σουβερίνης). Η κατηγορία των πολυφαινολών περιλαμβάνει φλαβονοειδή και ανθοκυανίνες, προκυανιδίνες, παράγωγα του βενζοϊκού οξέος (π.χ. υδροξυβενζοϊκά οξέα όπως το βανιλλικό οξύ, τριυδροξυβενζοϊκά οξέα όπως το γαλλικό οξύ και διυδροξυβενζοϊκά οξέα όπως το πρωτοκατεχικό οξύ), παράγωγα του κινναμωμικού οξέος (υδροξυκινναμωμικά οξέα όπως το καφεϊκό οξύ και το p-κουμαρικό οξύ) και παράγωγα του στιλβενίου (π.χ. ρεσβερατρόλη).
Σήμερα, έχουν ταυτοποιηθεί περισσότερες από 8000 πολυφαινολικές ενώσεις στα φυτά.
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης από εργαστηριακή έως βιομηχανική κλίμακα.