Sonicación de vino – Innovadoras aplicaciones de los ultrasonidos en bodegas

El ultrasonido es un método de procesamiento no térmico, que ya se utiliza ampliamente en la industria alimentaria debido a su aplicación suave pero con efectos significativos sobre el producto. Para las bodegas, la sonicación ofrece diversas aplicaciones, como la extracción de aromas, fenólicos y colorantes, la maduración & el envejecimiento, la maceración y la desgasificación.

El vino es una bebida alcohólica elaborada principalmente a partir de la uva, pero también de otras frutas (por ejemplo, vino de manzana o de saúco) o de materias a base de almidón (por ejemplo, vino de arroz o de maíz).
El vino es un bien de consumo favorecido cuya producción requiere un proceso suntuoso. La elaboración de vinos de calidad y de gran calidad es conocida como una empresa que requiere mucho tiempo y, por tanto, costes. Por ello, al vinicultor le interesa acelerar el Fermentación (conversión en alcohol) y la maduración (para impartir sabores y aromas complejos) y producir al mismo tiempo un licor de alta calidad con el sabor, el bouquet, la sensación en boca y el color deseados.

Diferentes efectos de los ultrasonidos en el procesamiento del vino

Los ultrasonidos de potencia aplicados al vino ofrecen numerosos efectos beneficiosos. Entre las aplicaciones más importantes se encuentran intensificación del sabor del bouquet del vino extrayendo los componentes ricos en sabor, como los fenólicos y los aromáticos, la oakingy la aceleración del maduración & envejecimiento.

Extracción de compuestos aromáticos y fenólicos de la uva

Los ultrasonidos son un medio bien conocido y probado para la extracción de material vegetal intracelular y compuestos aromáticos. La actividad mecánica de los ultrasonidos favorece la difusión de los disolventes en el tejido. Como el ultrasonido rompe mecánicamente la pared celular por las fuerzas de cizallamiento de la cavitación, facilita la transferencia de la célula al disolvente. La reducción del tamaño de las partículas por la cavitación ultrasónica aumenta la superficie de contacto entre el sólido y la fase líquida.
Las uvas son famosas y demandadas por su riqueza en polifenoles. Estos compuestos fenólicos (como los flavanoles monoméricos, las procianidinas diméricas, triméricas y poliméricas, así como los ácidos fenólicos) de la uva son conocidos por sus propiedades antirradicales y antioxidantes. Químicamente, pueden separarse en dos subcategorías: los flavonoides y los no flavonoides. Los flavonoides más importantes en el vino son las antocianinas y los taninos, que contribuyen al color, el sabor y la sensación en boca. Entre los no flavonoides están los estilbenos, como el resveratrol, y los compuestos ácidos, como el ácido benzoico, cafeico y cinámico. La mayoría de estos compuestos fenólicos se encuentran en la piel y las semillas de la uva. Las intensas fuerzas ultrasónicas son capaces de extraer eficazmente los valiosos ingredientes de las semillas y la piel de la uva.
En el estudio de Cocito et al. (1995), la ultrasonicación se ha mostrado como un proceso rápido, repetible y lineal para la extracción de compuestos aromáticos en mosto y vino. Los resultados obtenidos de las concentraciones de compuestos por extracción ultrasónica fueron superiores a los de la extracción con columna C18 (extracción con resina).
Resumiendo las ventajas de la extracción ultrasónica, los ultrasonidos son una alternativa barata, sencilla y eficaz a los medios de extracción no térmicos convencionales, como la alta presión hidrostática (HP), el dióxido de carbono comprimido (cCO2) y el dióxido de carbono supercrítico (ScCO2) y los pulsos de alto campo eléctrico (HELP). Otra ventaja es que, a diferencia de las alternativas mencionadas, la extracción ultrasónica puede probarse fácilmente en laboratorio o a escala de banco. Estos ensayos proporcionan resultados reproducibles, de modo que un escalado posterior no requiere esfuerzos adicionales para encontrar el ajuste óptimo. Para la plena producción comercial, es necesario ultrasonicadores de alta resistencia con hasta 16.000 vatios por unidad permiten el tratamiento por sonicación de flujos de muy alto volumen.

Extracción asistida por ultrasonidos para la crianza del vino

Durante la fase de maceración, el vino entra en contacto con la madera de las barricas (maceración tradicional) o con virutas de madera añadidas, palos/duelas de madera o polvo de maceración (maceración alternativa). La madera más común para el remojo (aromatización) es -según el término del procedimiento- el roble (quercus). Otros tipos de madera, que se utilizan más raramente, son, por ejemplo, el castaño, el pino, la secuoya, el cerezo o la acacia. Las propiedades químicas de la madera se utilizan para obtener efectos profundos en el sabor y el bouquet del vino. Los fenoles contenidos en el roble interactúan con el vino produciendo sabores, como vainilla, caramelo, nata, especias o sabores terrosos. Un efecto muy importante lo tienen los elagitaninos (tanino hidrolizable), derivados de las estructuras de lignina de la madera, ya que protegen al vino de la oxidación y la reducción.
La extracción por ultrasonidos es útil para la fase de maceración del vino debido a que la penetración del líquido en la estructura de madera de polvo, virutas, palos o duelas se verá favorecida por los ciclos de alta y baja presión generados por los ultrasonidos. Como la transferencia de masa se incrementa notablemente, el periodo de maceración se acorta y se obtienen mejores resultados en cuanto al sabor. Si se aplica al vino polvo de roble o destilados con sabor a madera (maceración alternativa), las fuerzas ultrasónicas proporcionan una dispersión muy fina de las partículas o gotas en el vino para mejorar la humectación y exposición de la superficie. Esto es muy importante para conseguir un sabor y una sensación en boca elevados y contribuye a la calidad de la bebida alcohólica. El hecho de que el encubado y la crianza constituyan un factor de tiempo y coste prolongado en la vinificación, convierte a los ultrasonidos en un método de procesamiento excepcionalmente interesante, ya que los dispositivos ultrasónicos de Hielscher convencen por sus bajos costes de inversión, su fácil aplicación y su excelente rendimiento. eficiencia energética.

Desaglomeración asistida por ultrasonidos durante el envejecimiento del vino

Durante el proceso tradicional de envejecimiento del vino, que requiere mucho tiempo, se producen reacciones de diversas moléculas en el vino. Esto significa que las moléculas cambian en función de la interacción entre ellas. El tiempo y el resultado de este cambio molecular dependen de los ingredientes del vino y de su entorno. Comúnmente, se aprueba que el alcohol se dispersa en licores, pero esto no significa que se logrará una mezcla de moléculas. Como en el vino naturalmente sólo baja energía para las reacciones – como la unión y la mezcla- está disponible, el grado de cambios naturales será en su mayor parte incompleto. Aunque los ingredientes tienden a interactuar, unirse y cambiar las propiedades moleculares, no pueden realizar una interacción, conversión o unión absoluta a nivel molecular debido a la baja energía presente.
Al sonicar el vino (lo que significa una aportación de energía al líquido), los ingredientes ofrecen un grado de dispersión más consistente y uniforme. Al sonicar, el vino se convierte en un líquido homogéneo con una mayor vida útil en muy poco tiempo de tratamiento. La homogeneidad permite una mayor interacción entre las moléculas y, por tanto, un cambio molecular más completo. Esto se traduce en una mejora del sabor y la calidad.

Dispersión: Antes del embotellado, la mayoría de los vinos se tratan con aditivos, como conservantes (por ejemplo, bisulfato potásico, bisulfato sódico), limpiadores, colorantes en polvo y otros agentes clarificantes y mejorantes. Estos aditivos se utilizan para evitar el pardeamiento y el deterioro prematuros, para mejorar la calidad del vino, para eliminar deficiencias o para favorecer el proceso de fermentación. Mediante la ultrasonicación, estos aditivos pueden dispersarse de forma muy homogénea en el vino, de modo que se consiguen mejores resultados en el proceso de elaboración. Esto conduce finalmente a una mayor calidad y mejor sabor - el esfuerzo de cada vinicultor.

Extracción ultrasónica de compuestos activos

El vino posee una amplia variedad de compuestos activos beneficiosos para la salud, como taninos, fenoles, flavonoides y otros, que son valiosos ingredientes utilizados en la industria farmacéutica, alimentaria y cosmética.
Más información sobre la extracción de fitoquímicos como polifenoles, antocianidinas, proantocianidinas y otros compuestos bioactivos a partir de uvas y subproductos de la uva.

Excursus

Envejecimiento del vino de arroz y el vino de maíz: Chang et al. (2002) descubrieron en su estudio sobre el vino de arroz y el vino de maíz que los efectos de envejecimiento de la sonicación del vino dependen del tipo de vino. Así, el envejecimiento por ultrasonidos del vino de arroz fue significativamente mejor que el envejecimiento por ultrasonidos del vino de maíz en lo que respecta al valor del pH, el contenido de alcohol, el acetaldehído, el sabor y las cualidades sensoriales. Tanto para el vino de arroz como para el de maíz, el tiempo de envejecimiento se redujo considerablemente (de 1 año a 1 semana o 3 días).

ultrasonicadores industriales con reactores de flujo continuo para la sonicación de vino y zumo.

Procesadores ultrasónicos de Hielscher

Hielscher es el proveedor líder de dispositivos ultrasónicos de alta calidad y alto rendimiento. Los dispositivos ultrasónicos fabricados por Hielscher se utilizan para muestras de laboratorio, procesamiento a escala piloto o producción a escala completa en múltiples alcances de la industria y la investigación. Para un perfecto rendimiento y ajuste a cada proceso, Hielscher ofrece una amplia gama de dispositivos ultrasónicos para la sonicación de cualquier volumen de líquido, desde varias microlitros hasta cientos de metros cúbicos por hora. Los dispositivos ultrasónicos pueden probarse fácilmente para comprobar la eficacia del proceso a menor escala. Normalmente, los UIP1000hd (1kW) se utiliza para el desarrollo del proceso para caudales de 0,5L a 1000L por hora. A esta escala, la eficacia del proceso puede optimizarse variando la amplitud, la presión y el caudal. La instalación o reequipamiento de un sistema de ultrasonidos en una línea de producción, así como el funcionamiento y el mantenimiento, son sencillos y sin dificultad.

Ultrasonidos en líquidos

Los ultrasonidos de alta potencia generan cavitación en líquidos. Durante la implosión de las burbujas de cavitación aparecen localmente fuerzas extremadamente altas: en el "punto caliente" de cavitación se alcanzan temperaturas (aprox. 5.000K) y presiones (aprox. 2.000atm) muy elevadas. La implosión de la burbuja de cavitación también da lugar a chorros de líquido de hasta 280 m/s de velocidad. Cuando estas fuerzas intensas entran en el líquido, provocan distintos efectos. En un líquido alcohólico, la ultrasonicación provoca una aceleración de la oxidación, polimerización y condensación del alcohol, aldehídos, ésteres y olefinas para formar nuevos compuestos que crean más y mejor sabor y bouquet.
Como las aplicaciones ultrasónicas más interesantes para la elaboración del vino (vinificación), especialmente la asistida por ultrasonidos Extracciónaglomeración y dispersión tienen que ser nombrados. Estos efectos hacen que la sonicación sea un método de procesamiento tan eficaz para el vino y otras bebidas.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: