Envejecimiento y tratamiento de los vinos con roble mediante ultrasonidos

El envejecimiento y el tratamiento con roble contribuyen de forma decisiva al sabor y la calidad finales del vino. Ambos procesos requieren mucho tiempo y, a menudo, la 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 (p. ej., la polimerización). Mediante la sonicación, los vinos jóvenes pueden convertirse en pocos minutos en vinos maduros con el buqué de varios años de envejecimiento en barricas de roble.

Sabores del vino procedentes del roble mediante extracción ultrasónica

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

Tratamiento del vino con roble mediante ultrasonidos

Para intensificar el tratamiento con roble, se sonican astillas o duelas de roble en el vino. Las ondas ultrasónicas abren y rompen las paredes celulares de la madera, de modo que la cavitación ultrasónica libera en el vino compuestos intracelulares como taninos, fenoles, «furones», lactonas, etc. Dado que la oscilación ultrasónica y la cavitación generan turbulencias intensas y microcorrientes, la transferencia de masa entre el interior de las células y el disolvente circundante se intensifica drásticamente, lo que permite liberar las biomoléculas (es decir, los compuestos aromáticos) de forma eficaz y rápida. Como la sonicación es un tratamiento puramente mecánico, no añade ninguna sustancia química al vino.

Comparación de la calidad del vino con envejecimiento tradicional y con envejecimiento ultrasónico. El vino envejecido mediante 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 generan condiciones de elevada densidad energética, con altas presiones, temperaturas y fuerzas de cizallamiento. Estas fuerzas físicas favorecen la ruptura de las estructuras celulares para liberar los compuestos intracelulares en el medio. Además, el proceso de envejecimiento del vino asistido por ultrasonidos favorece la microoxigenación y los procesos de oxidación. Por tanto, la sonicación controlada puede influir positivamente en las reacciones químicas del vino. Los vinos envejecidos mediante ultrasonidos alcanzan su máxima calidad mucho más rápido que los envejecidos de forma tradicional. Asimismo, los vinos envejecidos mediante ultrasonidos presentan un mayor grado de conservación, de modo que el vino sonicado mantiene su máxima calidad durante más tiempo que con el proceso de envejecimiento estándar.

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

Ventajas del envejecimiento ultrasónico del vino frente al envejecimiento en barricas de roble

El envejecimiento en barricas de roble es el método tradicional habitual para envejecer el vino. En las barricas de roble, la oxidación se produce en pequeña medida durante un largo periodo de almacenamiento. El tiempo de almacenamiento de los vinos de alta gama suele ser de varios años, lo que convierte este proceso en una operación costosa. Durante la maduración en barricas de roble, el vino desarrolla numerosos aromas únicos. Además del largo proceso de maduración, que dura años, y de la consiguiente pérdida de tiempo, las barricas de roble son caras de adquirir y mantener. Los microorganismos no deseados, como algunas especies de levaduras (p. ej., Brettanomyces y Dekkera), pueden contaminar las barricas de vino. El vino deteriorado por levaduras se caracteriza por su mal sabor y olor.
Debido a estas desventajas del tratamiento tradicional con roble en barrica, el envejecimiento y el tratamiento del vino con roble mediante ultrasonidos constituyen una alternativa rentable y científicamente demostrada al envejecimiento tradicional en barrica. La sonicación acorta el tiempo de maduración y mejora varios factores de calidad del vino. La sonicación puede aplicarse en distintas etapas de la elaboración del vino, como la maceración, la extracción de polifenoles, el envejecimiento, la maduración y el tratamiento con roble. Los estudios científicos y las aplicaciones industriales demuestran la validez de la sonicación en la elaboración del vino, con mejoras importantes en la reducción de los periodos de envejecimiento y en la producción más eficiente de vinos de alta calidad.

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

Estudios científicos sobre el envejecimiento ultrasónico de los vinos

Una intensidad ultrasónica o una densidad de energía acústica relativamente moderadas pueden favorecer la extracción y la lixiviación rápidas de compuestos fenólicos de las astillas de roble al vino, lo que puede mejorar el sabor y el valor nutricional del vino en un tiempo de maduración considerablemente más corto. Además, el tratamiento con ultrasonidos puede modificar rápidamente la composición del vino, lo que se atribuye a los efectos de la cavitación acústica. Por tanto, se considera que una elevada densidad de energía acústica favorece la modificación ultrasónica de la composición del vino. (cf. Yang et al., 2014)
Jiménez-Sánchez et al. (2020) observaron efectos de envejecimiento similares en vinagre de Jerez utilizando astillas de roble y ultrasonidos. La sonicación redujo considerablemente el tiempo de maduración en comparación con la maduración tradicional.

Liberación ultrasónica de compuestos aromáticos del roble

Breniaux y sus colaboradores investigaron los efectos de los ultrasonidos de alta potencia para limpiar barricas de roble y la posterior liberación de compuestos polifenólicos y de otros compuestos cuando las barricas se utilizaban, después del tratamiento, para envejecer vino. Los polifenoles y los compuestos fitoquímicos, como los elagitaninos, la lignina y los precursores aromáticos, contribuyen de forma decisiva a la maduración y al sabor del vino. En conjunto, el estudio mostró que el tratamiento ultrasónico proporcionaba mayores rendimientos de polifenoles y otros compuestos bioactivos con un tiempo de tratamiento muy corto. Por ejemplo, la concentración de furfural fue mayor con el tratamiento por ultrasonidos a los 8 meses y a los 12 meses de envejecimiento, con un aumento de la concentración de entre 18,8 y 92,6% en comparación con el tratamiento alternativo con vapor. En el caso del 5-metilfurfural, la concentración fue significativamente mayor con el tratamiento ultrasónico en barricas de 1 año de antigüedad (vino envejecido durante 12 meses) y en barricas de 2 años de antigüedad (vino envejecido durante 2, 8 y 12 meses), con un aumento de entre 20,5 y 97%. En cuanto a los diastereoisómeros de la lactona de whisky, la concentración de lactona de whisky trans fue significativamente mayor en las barricas de 3 años de antigüedad tratadas con ultrasonidos: tras 12 meses de envejecimiento, el vino presentó 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. Las concentraciones de vainillina y siringaldehído medidas en el vino también fueron significativamente mayores tras el tratamiento ultrasónico. En comparación con el tratamiento de las barricas con vapor, el consumo total de energía fue de 0,38 kWh para los ultrasonidos de potencia y de 3 kWh para el vapor de agua, es decir, 7,89 veces menor.
(cf. Breniaux et al., 2021)

Reacciones químicas del vino favorecidas por ultrasonidos

Durante el envejecimiento del vino se producen numerosas reacciones químicas. Por ejemplo, los compuestos de proantocianidinas tienden a polimerizarse, condensarse con antocianinas y combinarse con otros polímeros, como proteínas y polisacáridos. Esta reacción de condensación con las antocianinas es la principal reacción química implicada 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 de polifenoles del vino tinto a medida que madura.
Durante el envejecimiento del vino en barrica, pueden extraerse cientos de compuestos de la madera al vino, lo que contribuye directamente al sabor, al aroma y a las sensaciones en boca del vino final. La composición de las fibras de la madera de roble desempeña un papel importante en el proceso de envejecimiento, ya que se extraen fenoles volátiles y aldehídos fenólicos procedentes de la lignina, así como compuestos de furfural procedentes de la degradación de los azúcares de la celulosa y las hemicelulosas.
Aunque el envejecimiento tradicional en barricas de roble se ha utilizado ampliamente durante siglos, sigue presentando algunas desventajas inherentes. En primer lugar, el proceso de envejecimiento en barrica suele durar desde unos pocos meses hasta varios años, por lo que requiere mucho tiempo. En segundo lugar, las barricas son caras, ocupan mucho espacio en la bodega y deben sustituirse con el tiempo. En tercer lugar, a medida que las barricas de roble envejecen, pueden contaminarse con microorganismos no deseados, como las levaduras de los géneros Brettanomyces y Dekkera.
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