Veini ultrahelitöötlus – Ultraheli uuenduslikud rakendused veinikeldrites

Ultraheli on mittetermiline töötlemismeetod, mida toiduainetööstuses juba laialdaselt kasutatakse tänu oma kergele rakendusele, kuid olulisele mõjule tootele. Veinikeldrite jaoks pakub ultrahelitöötlus mitmesuguseid rakendusi, nagu maitsete, fenoolide ja värvainete ekstraheerimine, küpsemine & laagerdamine, tampamine ja degaseerimine.

Vein on alkohoolne jook, mis on kõige sagedamini valmistatud viinamarjadest, aga ka muudest puuviljadest (nt õunavein, leedrimarjavein) või tärklisepõhistest materjalidest (nt riisivein, maisivein).
Vein on soositud tarbekaup, mille tootmine nõuab rikkalikku protsessi. Kvaliteetsete ja kvaliteetsete veinide valmistamine on tuntud kui aeganõudev ja seega kulukas äri. Lõpuks on veinivalmistaja huvides kiirendada käärimine (muundamine alkoholiks) ja küpsemine (keeruliste maitsete ja aroomide andmiseks) ning toota samal ajal kvaliteetne liköör, millel on soovitud maitse, bukett, suutäis ja värv.

Ultraheli erinevad mõjud veini töötlemisel

Veinile rakendatav ultraheli pakub palju kasulikke mõjusid. Kõige olulisemate rakenduste hulka kuuluvad maitse ja lõhna intensiivistumine veinibuketist, ekstraheerides maitserikkaid komponente, nagu fenoolid ja aromaatsed ained, tammning Küpsemise & vananemine.

Aromaatsete ja fenoolsete ühendite ekstraheerimine viinamarjadest

Ultraheli on tuntud ja tõestatud vahend rakusisese taimse materjali ja aromaatsete ühendite ekstraheerimiseks. Ultraheli mehaaniline aktiivsus toetab lahustite difusiooni koesse. Kuna ultraheli lõhub rakuseina mehaaniliselt kavitatsiooni nihkejõudude abil, hõlbustab see rakust ülekannet lahustisse. Osakeste suuruse vähendamine ultraheli kavitatsiooniga suurendab tahke ja vedela faasi vahel kokkupuutuvat pinda.
Viinamarjad on kuulsad ja nõuavad nende rikkust polüfenoolides. Need viinamarjade fenoolsed ühendid (nagu monomeersed flavanoolid, dimeersed, trimeerilised ja polümeersed protsüanidiinid ning fenoolhapped) on tuntud oma antiradikaalsete ja antioksüdantsete omaduste poolest. Keemiliselt saab neid eraldada kahte alamkategooriasse: flavonoidid ja mitte-flavonoidid. Kõige olulisemad flavonoidid veinis on antotsüaniinid ja tanniinid, mis aitavad kaasa värvile, maitsele ja suussulamisele. Mitte-flavonoidide hulgas on stilbeenid nagu resveratrool ja happelised ühendid, nagu bensoehape, kofeiinhape ja kaneelhape. Enamik neist fenoolsetest ühenditest sisaldub viinamarjade nahas ja seemnetes. Intensiivsed ultraheli jõud on võimelised ekstraheerima väärtuslikke koostisosi viinamarjade seemnetest ja nahast tõhusalt.
(1995) uuringus on ultraheliuuringut näidatud kiire, korratava ja lineaarse protsessina aroomiühendite ekstraheerimiseks viinamarjavirdes ja veinis. Ultraheli ekstraheerimise teel saadud ühendi kontsentratsioonide tulemused olid kõrgemad kui C18 kolonni ekstraheerimisel (vaigu ekstraheerimine).
Kokkuvõtvalt ultraheli ekstraheerimise eelised on ultraheli odav, lihtne ja tõhus alternatiiv tavapärastele mittetermilistele ekstraheerimisvahenditele, nagu kõrge hüdrostaatiline rõhk (HP), kokkusurutud süsinikdioksiid (cCO2) ja ülekriitiline süsinikdioksiid (ScCO2) ja kõrge elektrivälja impulsid (HELP). Veel üks eelis on asjaolu, et ultraheli ekstraheerimist – erinevalt eespool nimetatud alternatiividest – saab hõlpsasti testida Lab või pink-top skaala. Need katsed annavad reprodutseeritavaid tulemusi, nii et järgmine suurendamine ei nõua optimaalse seadistuse leidmiseks täiendavaid jõupingutusi. Täieliku kaubandusliku tootmise jaoks on usaldusväärne RASKEVEOKITE ULTRASONIKAATORID Kuni 16 000 vatti ühiku kohta võimaldab väga suure mahuga voogude ultrahelitöötlust.

Ultraheli abil ekstraheerimine veini tammede jaoks

Tammetamise ajal puutub vein kokku vaatide puiduga (traditsiooniline tammepuu) või sellele on lisatud hakkepuitu, puupulki/ tahvleid või tammepulbrit (alternatiivne tammepuu). Kõige tavalisem puit tamme (lõhna- ja maitseaine) valmistamiseks on – vastavalt protseduuri terminile – tamm (quercus). Muud puiduliigid, mida kasutatakse harvem, on näiteks kastan, mänd, punapuu, kirss või akaatsia. Puidu keemilisi omadusi kasutatakse veini maitsele ja buketile sügava mõju saavutamiseks. Tammes sisalduvad fenoolid suhtlevad veiniga, andes maitseid, nagu vanilje, karamell, koor, vürtsid või maalähedased maitsed. Väga oluline mõju on ellagitanniinidel (hüdrolüüsitav tanniin), mis on saadud puidu ligniinistruktuuridest, kuna need kaitsevad veini oksüdeerumise ja redutseerimise eest.
Ultraheli ekstraheerimine on kasulik veini tammemise etapis, kuna vedeliku tungimist pulbri, laastude, pulgade või stavesi puitkonstruktsiooni suurendab ultraheli tekitatud kõrgsurve ja madala rõhu tsüklid. Kuna seeläbi suureneb massiülekanne silmatorkavalt, tähendab see lühemat tammeperioodi ja suuremaid tulemusi maitse osas. Kui veinile kantakse tammepulbrit või puidumaitselisi destillaate (alternatiivne tammemine), tagavad ultraheli jõud osakeste või tilkade väga peene hajutamise veini, et parandada pinna niisutamist ja kokkupuudet. See on väga oluline kõrge maitse ja suutäie saavutamiseks ning aitab kaasa alkohoolse joogi kvaliteedile. Asjaolu, et barrelling ja vananemine kujutavad endast veinivalmistamise pikemat aja- ja kulutegurit, muudab ultraheli erakordselt huvitavaks töötlemismeetodiks, kuna Hielscheri ultraheli seadmed veenavad madalate investeerimiskulude, lihtsa rakendamise ja silmapaistva Energiatõhususe.

Ultraheli abil deagglomeratsioon veini vananemise ajal

Veini traditsioonilise ajamahuka vananemisprotsessi käigus tekivad veinis erinevate molekulide reaktsioonid. See tähendab, et molekulid muutuvad vastavalt omavahelisele interaktsioonile. Selle molekulaarse muutuse aeg ja tulemus sõltub veini koostisosadest ja tema keskkonnast. Tavaliselt on heaks kiidetud, et alkohol dispergeeritakse vedelikes, kuid see ei tähenda, et saavutatakse molekulide segunemine. Nagu veinis, on loomulikult ainult madal energia reaktsioonideks – kuna sidumine ja segamine - on saadaval, on looduslike muutuste aste enamasti lõpetamata. Kuigi koostisosad kipuvad molekulaarseid omadusi interakteeruma, kinnituma ja muutma, ei suuda nad vähese energia tõttu realiseerida absoluutset koostoimet, muundamist ega sidumist molekulaarsel tasandil.
Kuna vein on ultraheliga töödeldud (mis tähendab energia sisendit vedelikku), pakuvad koostisosad ühtlasemat ja ühtlasemat dispersiooni. Ultraheliga töötlemisega muutub vein homogeenseks vedelikuks, millel on pikendatud säilivusaeg väga lühikese raviaja jooksul. Homogeensus võimaldab molekulide vahel suuremat koostoimet ja seega täielikumat molekulaarset muutust. See tähendab maitse ja kvaliteedi paranemist.

Dispersioon: Enne villimist töödeldakse enamikku veine lisanditega, nagu säilitusained (nt kaaliumbisulfaat, naatriumbisulfaat), puhastusvahendid, värvained pulbrid ning täiendavad peenutusained ja leevendajad. Neid lisaaineid kasutatakse enneaegse pruunistumise ja riknemise vältimiseks, veini kvaliteedi parandamiseks, puuduste kõrvaldamiseks või käärimisprotsessi toetamiseks. Ultraheli abil saab neid lisaaineid veini väga järjekindlalt hajutada, nii et saavutatakse töötlemise kõrgemad tulemused. See viib lõpuks kõrgema kvaliteedi ja parema maitseni – iga vintneri pingutuseni.

Aktiivsete ühendite ultraheli ekstraheerimine

Vein sisaldab laias valikus tervisele kasulikke toimeaineid, nagu tanniinid, fenoolid, flavonoidid ja teised, mis on väärtuslikud koostisosad, mida kasutatakse farmaatsia-, toidu- ja kosmeetikatööstuses.
Loe lähemalt fütokemikaalide, näiteks polüfenoolide, antotsüanidiinide, proantotsüanidiini ja teiste bioaktiivsete ühendite ekstraheerimise kohta viinamarjadest ja viinamarjade kõrvalsaadustest!

Excursus

Riisiveini ja maisiveini vananemine: Chang jt (2002) leidsid oma riisiveini ja maisiveini uuringus, et veini ultrahelitöötluse vananemine sõltub veini liigist. Nii oli riisiveini ultraheli vananemine pH väärtuse, alkoholisisalduse, atsetaldehüüdi, maitse ja sensoorsete omaduste osas oluliselt parem kui maisiveini ultraheli abil vananemine. Nii riisiveini kui ka maisiveini puhul lühendati laagerdumisaega märkimisväärselt (1 aastalt 1 nädalale või 3 päevale).

tööstuslikud ultrasonikaatorid läbivoolureaktoritega veini ultrahelitöötluseks ja mahl.

Hielscheri ultraheli protsessorid

Hielscher on kvaliteetsete ja suure jõudlusega ultraheli seadmete juhtiv tarnija. Hielscheri valmistatud ultraheli seadmeid kasutatakse laboriproovide, pilootskaala töötlemise või täieliku tootmise jaoks tööstuse ja teadusuuringute mitmekülgsetes piirkondades. Iga protsessi täiuslikuks täitmiseks ja kohandamiseks pakub Hielscher laia valikut ultraheli seadmeid mis tahes vedeliku mahu ultraheliga töötlemiseks, alates mitmest mikroliitrist kuni sadade kuupmeetriteni tunnis. Ultraheli seadmeid saab hõlpsasti testida nende protsessi efektiivsuse osas väiksemas ulatuses. Tavaliselt on UIP1000hd (1kW) kasutatakse protsessi arendamiseks voolukiiruste puhul 0,5L kuni 1000L tunnis. Sellel skaalal saab töötlemise efektiivsust optimeerida, muutes amplituudi, rõhku ja voolukiirust. Ultrahelisüsteemi paigaldamine või moderniseerimine tootmisliinile, samuti käitamine ja hooldus on lihtsad ja raskusteta.

Ultraheli vedelikes

Suure võimsusega ultraheli genereerib Kavitatsioon vedelikeks. Kavitatsioonimullide implosiooni ajal ilmnevad lokaalselt äärmiselt suured jõud: kavitatsioonilises "kuumas kohas" saavutatakse väga kõrged temperatuurid (umbes 5,000K) ja rõhud (umbes 2,000atm). Kavitatsioonimulli implosioon põhjustab ka vedelikujoad kiirusega kuni 280 m / s. Kui need intensiivsed jõud lähevad vedelikku, põhjustavad nad erinevaid mõjusid. Alkohoolses vedelikus põhjustab ultraheliuuring alkoholi, aldehüüdide, estrite ja olefiinide oksüdatsiooni, polümerisatsiooni ja kondenseerumise kiirenemist, et ehitada uusi ühendeid, mis loovad rohkem ja paremat maitset ja kimp.
Nagu kõige huvitavamad ultraheli rakendused veini valmistamiseks (veinivalmistamine), eriti ultraheli abil Kaevandamine, linnastu ja Dispersioon tuleb nimetada. Need mõjud muudavad ultrahelitöötluse selliseks tõhusaks veini ja muude jookide töötlemismeetodiks.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest: