Κατεργασία με υπερήχους του κρασιού – Καινοτόμες Εφαρμογές Υπερήχων σε Οινοποιεία

Ο υπέρηχος είναι μια μη θερμική μέθοδος επεξεργασίας, η οποία χρησιμοποιείται ήδη ευρέως στη βιομηχανία τροφίμων λόγω της ήπιας εφαρμογής της αλλά σημαντικών επιδράσεων στο προϊόν. Για τα οινοποιεία, υπερήχηση προσφέρει διάφορες εφαρμογές, όπως η εκχύλιση των γεύσεων, φαινολικά και χρωστικές ουσίες, η ωρίμανση & παλαίωση, βελανιδιά καθώς και απαέρωση.

Το κρασί είναι ένα αλκοολούχο ποτό, συνήθως φτιαγμένο από σταφύλια, αλλά και από άλλα φρούτα (π.χ. κρασί μήλου, κρασί σαμπούκου) ή υλικά με βάση το άμυλο (π.χ. κρασί ρυζιού, κρασί αραβοσίτου).
Το κρασί είναι ένα αγαπημένο καταναλωτικό αγαθό του οποίου η παραγωγή απαιτεί μια πολυτελή διαδικασία. Η παραγωγή ποιοτικών και υψηλής ποιότητας κρασιών είναι γνωστή ως χρονοβόρα και, ως εκ τούτου, δαπανηρή επιχείρηση. Τέλος, είναι προς το συμφέρον του οινοποιού να επιταχύνει την ζύμωση (μετατροπή σε αλκοόλη) και την ωρίμανση (για να προσδώσει σύνθετες γεύσεις και αρώματα) και να παράγει ταυτόχρονα ένα ποτό υψηλής ποιότητας με την επιθυμητή γεύση, μπουκέτο, αίσθηση στο στόμα και χρώμα.

Διαφορετικές επιδράσεις των υπερήχων στην επεξεργασία κρασιού

Ο υπέρηχος ισχύος που εφαρμόζεται στο κρασί προσφέρει πολλά ευεργετικά αποτελέσματα. Οι σημαντικότερες εφαρμογές περιλαμβάνουν το εντατικοποίηση γεύσης του μπουκέτου οίνου εκχυλίζοντας τα πλούσια σε γεύση συστατικά, όπως φαινολικά και αρωματικά, το βελανιδιά, και την επιτάχυνση της ωρίμανση & Γήρανση.

Εκχύλιση αρωματικών και φαινολικών ενώσεων από σταφύλια

Ο υπέρηχος είναι ένα πολύ γνωστό και αποδεδειγμένο μέσο για την εκχύλιση ενδοκυτταρικού φυτικού υλικού και αρωματικών ενώσεων. Η μηχανική δραστηριότητα του υπερήχου υποστηρίζει τη διάχυση διαλυτών στον ιστό. Καθώς ο υπέρηχος σπάει μηχανικά το κυτταρικό τοίχωμα από τις δυνάμεις διάτμησης σπηλαίωσης, διευκολύνει τη μεταφορά από το κύτταρο στο διαλύτη. Η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων από την υπερηχητική σπηλαίωση αυξάνει την επιφάνεια που έρχεται σε επαφή μεταξύ της στερεάς και της υγρής φάσης.
Τα σταφύλια είναι διάσημα και σε ζήτηση για τον πλούτο τους σε πολυφαινόλες. Αυτές οι φαινολικές ενώσεις (όπως μονομερείς φλαβανόλες, διμερείς, τριμερείς και πολυμερείς προκυανιδίνες καθώς και φαινολικά οξέα) του σταφυλιού είναι γνωστές για τις αντιριζικές και αντιοξειδωτικές τους ιδιότητες. Χημικά, μπορούν να χωριστούν σε δύο υποκατηγορίες: τα φλαβονοειδή και τα μη φλαβονοειδή. Τα σημαντικότερα φλαβονοειδή στο κρασί είναι οι ανθοκυανίνες και οι τανίνες που συμβάλλουν στο χρώμα, τη γεύση και την αίσθηση στο στόμα. Μεταξύ των μη φλαβονοειδών είναι στιλβένια όπως η ρεσβερατρόλη και όξινες ενώσεις, όπως βενζοϊκό, καφεϊκό και κινναμωμικό οξύ. Πάνω απ 'όλα, αυτές οι φαινολικές ενώσεις περιέχονται στη φλούδα των σταφυλιών και στους σπόρους. Οι έντονες υπερηχητικές δυνάμεις είναι σε θέση να εξαγάγουν αποτελεσματικά τα πολύτιμα συστατικά από τους σπόρους σταφυλιών και το δέρμα.
Στη μελέτη του Cocito et al. (1995), υπερήχους έχει αποδειχθεί ως μια ταχεία, επαναλαμβανόμενη και γραμμική διαδικασία για την εκχύλιση των αρωματικών ενώσεων στο γλεύκος και το κρασί. Τα ληφθέντα αποτελέσματα των συγκεντρώσεων της ένωσης με εκχύλιση με υπερήχους ήταν υψηλότερα από εκείνα της εκχύλισης στήλης C18 (εκχύλιση ρητίνης).
Συνοψίζοντας τα πλεονεκτήματα της εκχύλισης με υπερήχους, ο υπέρηχος είναι μια φθηνή, απλή και αποτελεσματική εναλλακτική λύση στα συμβατικά μη θερμικά μέσα εκχύλισης, όπως η υψηλή υδροστατική πίεση (HP), το συμπιεσμένο διοξείδιο του άνθρακα (cCO2) και το υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα (ScCO2) και οι παλμοί υψηλού ηλεκτρικού πεδίου (HELP). Ένα περαιτέρω πλεονέκτημα είναι το γεγονός, ότι η εκχύλιση με υπερήχους – σε αντίθεση με τις εναλλακτικές λύσεις που αναφέρονται παραπάνω – μπορεί εύκολα να δοκιμαστεί σε εργαστήριο ή κλίμακα πάγκου. Αυτές οι δοκιμές παρέχουν αναπαραγώγιμα αποτελέσματα, έτσι ώστε μια επόμενη κλιμάκωση να μην απαιτεί περαιτέρω προσπάθειες για την εξεύρεση της βέλτιστης ρύθμισης. Για πλήρη εμπορική παραγωγή, αξιόπιστο ΒΑΡΈΩΣ ΤΎΠΟΥ ΥΠΕΡΉΧΩΝ Με έως και 16,000 watt ανά μονάδα επιτρέπουν την επεξεργασία υπερήχων πολύ υψηλών ροών όγκου.

Εκχύλιση με υπερήχους για τη βελανιδιά του κρασιού

Κατά το στάδιο της βελανιδιάς, το κρασί έρχεται σε επαφή με το ξύλο των βαρελιών (παραδοσιακή βελανιδιά) ή με προσθήκη ροκανιδιών, ξύλινων ραβδιών / δοκών ή σκόνης βελανιδιάς (εναλλακτική βελανιδιά). Το πιο συνηθισμένο ξύλο για βελανιδιά (αρωματισμό) είναι – σύμφωνα με τον όρο της διαδικασίας – δρυς (quercus). Άλλοι τύποι ξύλου, που χρησιμοποιούνται σπανιότερα, είναι π.χ. καστανιά, πεύκο, κοκκινόξυλο, κεράσι ή ακακία. Οι χημικές ιδιότητες του ξύλου χρησιμοποιούνται για την επίτευξη βαθιών επιδράσεων όσον αφορά τη γεύση και το μπουκέτο του κρασιού. Οι φαινόλες που περιέχονται στη βελανιδιά αλληλεπιδρούν με τις οινοπαραγωγικές γεύσεις, όπως βανίλια, καραμέλα, κρέμα, μπαχαρικό ή γήινες γεύσεις. Πολύ σημαντική επίδραση έχουν οι ελλαγιτανίνες (υδρολυμένη τανίνη), οι οποίες προέρχονται από δομές λιγνίνης στο ξύλο, καθώς προστατεύουν το κρασί από την οξείδωση και την αναγωγή.
Η εκχύλιση με υπερήχους είναι χρήσιμη για το στάδιο της βελανιδιάς κρασιού λόγω του γεγονότος ότι η διείσδυση υγρού στην ξύλινη δομή σκόνης, τσιπς, ραβδιών ή δοκών θα ενισχυθεί από τους κύκλους υψηλής πίεσης και χαμηλής πίεσης που παράγονται από υπερήχους. Καθώς έτσι η μαζική μεταφορά θα αυξηθεί εμφανώς, αυτό συνεπάγεται μικρότερη περίοδο βελανιδιάς και υψηλότερα αποτελέσματα όσον αφορά τη γεύση. Εάν στο κρασί εφαρμόζονται σκόνη δρυός ή αποστάγματα γεύσης ξύλου (εναλλακτική βελανιδιά), οι υπερηχητικές δυνάμεις παρέχουν μια πολύ λεπτή διασπορά των σωματιδίων ή των σταγονιδίων στο κρασί για τη βελτίωση της επιφανειακής διαβροχής και έκθεσης. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για την επίτευξη υψηλής γεύσης και αίσθησης στο στόμα και συμβάλλει στην ποιότητα του αλκοολούχου ποτού. Το γεγονός ότι η παλαίωση και η παλαίωση αποτελούν έναν εκτεταμένο παράγοντα χρόνου και κόστους στην οινοποίηση, καθιστά τον υπέρηχο μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα μέθοδο επεξεργασίας καθώς οι συσκευές υπερήχων Hielscher πείθουν από το χαμηλό κόστος επένδυσης, την εύκολη εφαρμογή και την εξαιρετική ενεργειακή απόδοση.

Υπερηχογραφικά υποβοηθούμενη αποσυσσωμάτωση κατά την παλαίωση του κρασιού

Κατά τη διάρκεια της παραδοσιακής χρονοβόρας διαδικασίας παλαίωσης του κρασιού, εμφανίζονται αντιδράσεις διαφόρων μορίων στο κρασί. Αυτό σημαίνει ότι τα μόρια αλλάζουν ανάλογα με την αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Ο χρόνος και το αποτέλεσμα αυτής της μοριακής αλλαγής εξαρτάται από τα συστατικά του κρασιού και το περιβάλλον του. Συνήθως, είναι αποδεκτό ότι το αλκοόλ διασκορπίζεται σε ποτά, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι θα επιτευχθεί ανάμειξη μορίων. Όπως και στο κρασί, φυσικά μόνο χαμηλή ενέργεια για αντιδράσεις – Καθώς η συγκόλληση και η ανάμειξη - είναι διαθέσιμη, ο βαθμός των φυσικών αλλαγών θα είναι ως επί το πλείστον ανολοκλήρωτος. Ενώ τα συστατικά τείνουν να αλληλεπιδρούν, να προσκολλώνται και να αλλάζουν τις μοριακές ιδιότητες, δεν μπορούν να πραγματοποιήσουν μια απόλυτη αλληλεπίδραση, μετατροπή ή σύνδεση σε μοριακό επίπεδο λόγω της χαμηλής ενέργειας που υπάρχει.
Καθώς το κρασί είναι υπερήχων (που σημαίνει εισροή ενέργειας στο υγρό), τα συστατικά προσφέρουν έναν πιο συνεπή και ομοιόμορφο βαθμό διασποράς. Με υπερήχους, το κρασί γίνεται ένα ομοιογενές υγρό με παρατεταμένη διάρκεια ζωής σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα επεξεργασίας. Η ομοιογένεια επιτρέπει μια υψηλότερη αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων και έτσι μια πληρέστερη μοριακή αλλαγή. Αυτό σημαίνει βελτίωση της γεύσης και της ποιότητας.

Διασπορά: Πριν από την εμφιάλωση, τα περισσότερα κρασιά υποβάλλονται σε επεξεργασία με πρόσθετα, όπως συντηρητικά (π.χ. όξινο θειικό κάλιο, όξινο θειικό νάτριο), καθαριστικά, χρωστικές σκόνες και περαιτέρω παράγοντες εξευγενισμού και βελτιωτικά. Αυτά τα πρόσθετα χρησιμοποιούνται για την αποφυγή πρόωρου αμαύρωσης και αλλοίωσης, για τη βελτίωση της ποιότητας του κρασιού, για την εξάλειψη ελλείψεων ή για την υποστήριξη της διαδικασίας ζύμωσης. Με υπερήχους, αυτά τα πρόσθετα μπορούν να διασκορπιστούν πολύ σταθερά στο κρασί, έτσι ώστε να επιτευχθούν υψηλότερα αποτελέσματα της επεξεργασίας. Αυτό οδηγεί τελικά σε υψηλότερη ποιότητα και καλύτερη γεύση – την προσπάθεια κάθε αμπελουργού.

Υπερήχων εκχύλιση των δραστικών ενώσεων

Το κρασί έχει μια μεγάλη ποικιλία ευεργετικών για την υγεία δραστικών ενώσεων όπως τανίνες, φαινολικά, φλαβονοειδή και άλλα, τα οποία είναι πολύτιμα συστατικά που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία φαρμάκων, τροφίμων και καλλυντικών.
Διαβάστε περισσότερα για την εκχύλιση φυτοχημικών όπως πολυφαινόλες, ανθοκυανιδίνες, προανθοκυανιδίνη και άλλες βιοδραστικές ενώσεις από σταφύλια και υποπροϊόντα σταφυλιών!

Excursus

Παλαίωση του κρασιού ρυζιού και του αραβοσίτου: Chang et al. (2002) διαπίστωσαν στη μελέτη τους για το κρασί ρυζιού και αραβοσίτου ότι τα αποτελέσματα γήρανσης της υπερήχησης του κρασιού εξαρτάται από το είδος του κρασιού. Έτσι ήταν η υπερηχητική γήρανση του κρασιού ρυζιού όσον αφορά την τιμή pH, την περιεκτικότητα σε αλκοόλ, την ακεταλδεΰδη, τη γεύση και τις αισθητικές ιδιότητες σημαντικά καλύτερη από την υπερηχογραφημένη γήρανση του κρασιού αραβοσίτου. Τόσο για τον οίνο ρυζιού όσο και για τον οίνο αραβοσίτου, ο χρόνος παλαίωσης μειώθηκε σημαντικά (από 1 έτος σε 1 εβδομάδα ή 3 ημέρες).

Βιομηχανικοί υπερήχων με αντιδραστήρες συνεχούς ροής για την κατεργασία με υπερήχους οίνου και χυμός.

Υπερήχων επεξεργαστές Hielscher του

Hielscher είναι ο κορυφαίος προμηθευτής υψηλής ποιότητας και υψηλής απόδοσης συσκευές υπερήχων. Οι συσκευές υπερήχων που κατασκευάζονται από Hielscher χρησιμοποιούνται για εργαστηριακά δείγματα, επεξεργασία πιλοτικής κλίμακας ή παραγωγή πλήρους κλίμακας σε πολλαπλές περιοχές της βιομηχανίας και της έρευνας. Για τέλεια απόδοση και προσαρμογή σε κάθε διαδικασία, Hielscher προσφέρει ένα ευρύ φάσμα συσκευών υπερήχων για την υπερήχηση οποιουδήποτε όγκου υγρού, από αρκετά μικρολίτρα έως εκατοντάδες κυβικά μέτρα ανά ώρα. Οι συσκευές υπερήχων μπορούν εύκολα να ελεγχθούν για την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας τους σε μικρότερη κλίμακα. Συνήθως, το UIP1000hd (1kW) χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη της διαδικασίας για ρυθμούς ροής από 0.5L έως 1000L ανά ώρα. Σε αυτή την κλίμακα, η απόδοση επεξεργασίας μπορεί να βελτιστοποιηθεί μεταβάλλοντας το πλάτος, την πίεση και τον ρυθμό ροής. Η εγκατάσταση ή η μετασκευή ενός συστήματος υπερήχων σε μια γραμμή παραγωγής καθώς και η λειτουργία και συντήρηση είναι απλή και χωρίς δυσκολία.

Υπερήχων σε υγρά

Ο υπέρηχος υψηλής ισχύος παράγει σπηλαίωση σε υγρά. Κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης των φυσαλίδων σπηλαίωσης, εμφανίζονται τοπικά εξαιρετικά υψηλές δυνάμεις: στο "καυτό σημείο" σπηλαίωσης επιτυγχάνονται πολύ υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 5.000K) και πιέσεις (περίπου 2.000atm). Η κατάρρευση της φυσαλίδας σπηλαίωσης οδηγεί επίσης σε υγρούς πίδακες ταχύτητας έως 280m / s. Όταν αυτές οι έντονες δυνάμεις εισέρχονται στο υγρό, προκαλούν διαφορετικά αποτελέσματα. Σε ένα αλκοολούχο υγρό, υπερήχους προκαλεί επιτάχυνση της οξείδωσης, πολυμερισμός, και συμπύκνωση της αλκοόλης, αλδεΰδες, εστέρες, και ολεφίνες για την κατασκευή νέων ενώσεων που δημιουργούν περισσότερη και καλύτερη γεύση και μπουκέτο.
Ως οι πιο ενδιαφέρουσες εφαρμογές υπερήχων για την οινοποίηση (οινοποίηση), ειδικά το υπερηχογράφημα με τη βοήθεια Εξαγωγή, οικισμός, και διασπορά πρέπει να κατονομαστούν. Αυτές οι επιπτώσεις καθιστούν την υπερήχηση μια τέτοια αποτελεσματική μέθοδο επεξεργασίας για το κρασί και άλλα ποτά.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας: