Envejecimiento y crianza de vinos con ultrasonidos

El envejecimiento y la crianza del vino contribuyen en gran medida al sabor final y a la calidad del vino. Se sabe que ambos procesos requieren mucho tiempo; a menudo, el proceso de maduración se prolonga durante varios años. Los ultrasonidos son una tecnología muy eficaz y rápida que intensifica la maduración del vino y acelera considerablemente procesos como la extracción de compuestos del roble, la microoxigenación y los procesos químicos (por ejemplo, la polimerización). Con la ultrasonicación, los vinos jóvenes pueden envejecer en cuestión de minutos hasta convertirse en vinos maduros con el bouquet de varios años de envejecimiento en barricas de roble.

Aromas del vino derivados del roble mediante extracción ultrasónica

Los compuestos fenólicos relacionados con la astringencia y los compuestos aromáticos, ambos derivados de la madera de roble, se transfieren con extrema rapidez cuando se aplica la sonicación al vino durante el envejecimiento. Los ultrasonidos aceleraron la extracción de los compuestos del roble a unos pocos minutos – en comparación con varios años de envejecimiento tradicional de los vinos en barrica.

La maceración del vino con ultrasonidos

Para intensificar la maceración, las virutas o duelas de roble se someten a sonicación en el vino. Las ondas ultrasónicas abren y alteran las paredes celulares del material de madera, de modo que los compuestos intracelulares como taninos, fenoles, furonas, lactonas, etc. se liberan en el vino por cavitación ultrasónica. Dado que la oscilación ultrasónica y la cavitación crean turbulencias intensas y microcorrientes, la transferencia de masa entre el interior de la célula y el disolvente circundante se intensifica drásticamente, de modo que las biomoléculas (es decir, los compuestos aromáticos) se liberan eficaz y rápidamente. Dado que la sonicación es un tratamiento puramente mecánico, no añade ningún producto químico al vino.

Comparación de calidades en la crianza tradicional en vino y la crianza en vino por ultrasonidos. El vino envejecido por ultrasonidos alcanza su máxima calidad mucho más rápido.(gráfico: ©Yıldırım y Dündar, 2017, adaptado de Leonhardt y Morabito, 2007).

ultrasonidos – Fuerzas exclusivamente mecánicas

Los ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia crean condiciones de alta densidad energética, con altas presiones, temperaturas y elevadas fuerzas de cizallamiento. Estas fuerzas físicas favorecen la ruptura de las estructuras celulares para liberar compuestos intracelulares al medio. Además, el proceso de envejecimiento del vino asistido por ultrasonidos favorece los procesos de microoxigenación y oxidación. De este modo, la ultrasonicación controlada puede afectar positivamente a las reacciones químicas del vino. Los vinos envejecidos por ultrasonidos alcanzan su pico de calidad mucho antes que los vinos envejecidos de forma tradicional. Además, los vinos envejecidos por ultrasonidos muestran un mayor nivel de conservación, de modo que el vino sonicado mantiene su pico de calidad durante más tiempo que el proceso de envejecimiento estándar.

Mecanismo de ruptura de la pared celular (a) ruptura de la pared celular por cavitación. (b) difusión del disolvente en la estructura celular.(Gráfico adaptado de Shirsath et al., 2012)

Ventajas del envejecimiento del vino por ultrasonidos frente al envejecimiento en barricas de roble

Las barricas de roble son el proceso habitual y tradicional para el envejecimiento del vino. En los barriles de roble, la oxidación se produce en una pequeña cantidad durante un largo tiempo de almacenamiento en el barril. El tiempo de almacenamiento en un horno de vino de primera calidad es de varios años, por lo que se trata de un proceso costoso. Durante la maduración en barricas de roble, el vino produce numerosos aromas únicos. Además del largo proceso de maduración de años y la consiguiente pérdida de tiempo, las barricas de roble son caras de adquirir y mantener. Microorganismos no deseados, como especies de levaduras (por ejemplo, Brettanomyces y Dekkera), pueden contaminar las barricas de vino. El vino estropeado por levaduras es conocido por su mal sabor y olor.
Debido a estas desventajas de la crianza tradicional en barrica, el envejecimiento y la crianza del vino por ultrasonidos es una alternativa rentable y científicamente probada a la crianza tradicional en barrica. La ultrasonicación acorta el tiempo de maduración y mejora varios factores de calidad del vino. La ultrasonicación puede aplicarse durante varias fases del proceso de vinificación, como la maceración, la extracción de polifenoles, el envejecimiento, la maduración y la crianza en barrica. Los estudios científicos y las aplicaciones industriales demuestran la validez de la ultrasonicación en la vinificación, con importantes mejoras en la reducción de los periodos de envejecimiento y la producción más eficaz de vinos de alta calidad.

Maduración del vino acelerada por ultrasonidos: El estudio del Prof. Th. Kleinschmidt muestra el cambio beneficioso del aroma de 3-metil-1Butanol en el vino tinto cuando se sonicó en presencia de astillas de madera American Blend. (Ultrasonicador UIP2000hdT, amplitud 43µm, superficie del sonotrodo 9cm2)

Estudios científicos sobre el envejecimiento de vinos por ultrasonidos

Un nivel de intensidad ultrasónica o de densidad de energía acústica a un nivel relativamente moderado puede promover una rápida extracción y lixiviación de los fenoles de las virutas de roble en el vino, aumentando así potencialmente el sabor y el valor nutritivo del vino en un tiempo de maduración significativamente más corto. Además, el tratamiento con ultrasonidos es capaz de modificar rápidamente la composición del vino, lo que se supone que se debe a los efectos de la cavitación acústica. De este modo, se supone que un alto nivel de densidad de energía acústica favorece la modificación ultrasónica de la composición del vino. (cf. Yang et al., 2014)
Jiménez-Sánchez et al. (2020) han descrito efectos de envejecimiento similares en el vinagre de Jerez utilizando virutas de roble y ultrasonidos. La ultrasonicación redujo significativamente el tiempo de maduración en comparación con la maduración tradicional.

Liberación ultrasónica de compuestos aromáticos del roble

Breniaux y sus colegas investigaron los efectos de los ultrasonidos de alta potencia para limpiar barricas de vino de roble y la posterior liberación de compuestos polifenólicos y de otro tipo, cuando las barricas se utilizaban tras el tratamiento para el envejecimiento del vino. Los polifenoles y sustancias fitoquímicas como los elagitaninos, la lignina y los precursores aromáticos contribuyen en gran medida a la maduración y el sabor del vino. En general, el estudio demostró que el tratamiento ultrasónico proporcionaba mayores rendimientos de polifenoles y otros compuestos bioactivos en un tiempo de tratamiento muy corto. Por ejemplo, la concentración de furfural fue mayor en el caso del tratamiento con ultrasonidos a los 8 meses de envejecimiento y a los 12 meses de envejecimiento, con un aumento de la concentración de entre el 18,8 y el 92,6% en comparación con el tratamiento alternativo con vapor. En cuanto al 5-metilfurfural, la concentración fue significativamente superior en el caso del tratamiento con ultrasonidos para las barricas de 1 año (vino de 12 meses de envejecimiento) y de 2 años (vino de 2, 8 y 12 meses de envejecimiento), con un aumento entre el 20,5 y el 97%. En cuanto a los diastereoisómeros de la lactona de whisky, la lactona de trans-whisky fue significativamente mayor en las barricas de 3 años tratadas con ultrasonidos: tras 12 meses de envejecimiento, el vino presenta una concentración de 75,2 ± 5,6 μg/L, lo que supone un aumento del 46,9% en comparación con el vino envejecido en una barrica tratada con vapor. Para las concentraciones de vainillina y siringaldehído, los valores medidos en el vino también fueron significativamente superiores tras el tratamiento ultrasónico. En comparación con el tratamiento con vapor en barrica, el consumo total de energía fue de 0,38 kWh para los ultrasonidos de potencia y de 3 kWh para el vapor acuoso, es decir, 7,89 veces menor.
(cf. Breniaux et al., 2021)

Reacciones químicas promovidas por ultrasonidos en el vino

Durante el envejecimiento del vino se producen numerosas reacciones químicas. Por ejemplo, los compuestos de proantocianidinas tienden a polimerizarse, condensarse con las antocianinas y combinarse con otros polímeros, como proteínas y polisacáridos. Esta reacción de condensación con las antocianinas es la principal reacción química que interviene en el oscurecimiento y la estabilización del color del vino tinto, que pasa de un rojo brillante a un rojo oscuro con tonos marrones.
Los primeros estudios de Masuzawa et al., 2000 ya demostraron que los ultrasonidos favorecen la polimerización de los compuestos fenólicos y aumentan el contenido polifenólico del vino tinto a medida que éste madura.
Durante el envejecimiento del vino en barricas, se pueden extraer cientos de compuestos de la madera al vino, lo que contribuye directamente a las sensaciones de sabor, aroma y sensación en boca del vino final. La composición en fibras de la madera de roble desempeña un papel importante en el proceso de envejecimiento, ya que se extraen fenoles volátiles y aldehídos fenólicos de la lignina, y compuestos furfurales de la degradación del azúcar de la celulosa y las hemicelulosas.
Aunque la crianza tradicional en barrica de roble se ha utilizado ampliamente durante siglos, sigue presentando algunas desventajas inherentes. En primer lugar, el proceso de envejecimiento en barrica suele durar de unos meses a varios años, lo que requiere mucho tiempo. En segundo lugar, las barricas son caras, ocupan mucho espacio en la bodega y hay que sustituirlas con el tiempo. En tercer lugar, a medida que envejecen, las barricas de roble pueden contaminarse con microorganismos indeseables, como las levaduras de los géneros Brettanomyces y Dekkera.
Más información sobre el saneamiento por ultrasonidos y la limpieza de barricas de vino.

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