Viinin kypsytys ja tammi vaikuttavat voimakkaasti viinin lopulliseen makuun ja laatuun. Molempien prosessien tiedetään toteuttavan pitkään, usein kypsymisprosessi kestää palvelusvuosia. Ultraääni on erittäin tehokas ja nopea tekniikka, joka tehostaa viinin kypsymistä ja nopeuttaa merkittävästi prosesseja, kuten tammiyhdisteiden uuttamista, mikrohapetusta ja kemiallista prosessia (esim. polymerointia). Ultrasonicationin avulla nuoria viinejä voidaan kypsyttää muutamassa minuutissa kypsytettyihin viineihin, joissa on kimppu useiden vuosien ikääntymisestä tammitynnyreissä.

Tammesta peräisin olevat viinimakut ultraääniuuton avulla

Supistavuuteen liittyvät fenoliyhdisteet ja aromaattiset yhdisteet, jotka molemmat ovat peräisin tammipuusta, siirtyvät erittäin nopeasti, kun sonikaatiota käytetään viinin aikana vanhennuksen aikana. Ultraääni kiihdytti tammiyhdisteiden uuttamista muutamaan minuuttiin – verrattuna useiden vuosien perinteiseen viinien tynnyrin vanhentamiseen.

Viinin tammi ultraäänellä

Tehostettua tammea varten tammilastut tai sauvat sonikoidaan viinissä. Ultraääniaallot avautuvat ja häiritsevät puumateriaalin soluseiniä niin, että solunsisäiset yhdisteet, kuten tanniinit, fenolit, furonit, laktonit jne., Vapautuvat ultraäänikavitaatiolla viiniin. Koska ultraäänivärähtely ja kavitaatio aiheuttavat voimakkaita turbulensseja ja mikrovirtaamista, massansiirto solun sisätilan ja ympäröivän liuottimen välillä tehostuu voimakkaasti niin, että biomolekyylit (eli aromiyhdisteet) ovat tehokkaita ja vapautuvat nopeasti. Koska sonikaatio on puhtaasti mekaaninen käsittely, se ei lisää viiniin kemikaaleja.

Viinin perinteisen vanhentamisen ja viinin ultraäänikypsytyksen ominaisuuksien vertailu. Ultraäänellä vanhentunut viini saavuttaa huippulaatunsa huomattavasti nopeammin.
(grafiikka: ©Yıldırım ja Dündar, 2017, mukautettu Leonhardtista ja Morabitosta, 2007).

Ultraääni – Yksinomaan mekaaniset voimat

Korkean intensiteetin, matalataajuinen ultraääni luo energiatiheitä olosuhteita, joissa on korkeat paineet, lämpötilat ja korkeat leikkausvoimat. Nämä fyysiset voimat edistävät solurakenteiden häiriöitä solunsisäisten yhdisteiden vapauttamiseksi väliaineeseen. Lisäksi viinin ultraäänellä avustettu kypsytysprosessi edistää mikrohapetus- ja hapetusprosesseja. Siten hallittu ultrasonication voi vaikuttaa positiivisesti viinin kemiallisiin reaktioihin. Ultraäänellä vanhentuneet viinit saavuttavat laatuhuippunsa huomattavasti nopeammin kuin perinteisesti vanhentuneet viinit. Lisäksi ultraäänellä kypsytetyillä viileillä on korkeampi säilöntätaso, joten sonikoitu viini säilyttää huippulaatunsa pidempään kuin tavanomaisessa vanhentamisprosessissa.

Soluseinän häiriöiden mekanismi (a) soluseinän rikkoutuminen kavitaatiosta johtuen. b) liuottimen diffuusio solurakenteeseen.
(Grafiikka mukautettu shirsath et al., 2012)

Ultraääniviinin vanhentamisen edut tammitynnyrin vanhentamisen sijaan

Tammitynnyrit ovat yleinen, perinteinen viinin vanhentamismenetelmä. Tammitynnyreissä hapettuminen tapahtuu pienessä määrin pitkän varastointiajan aikana tynnyrissä. Premium-viiniuunin varastointiaika kestää useita vuosia, joten se on kallis prosessi. Tammitynnyreiden kypsymisen aikana viini tuottaa lukuisia ainutlaatuisia aromeja. Vuosien pitkän kypsymisprosessin ja siihen liittyvän ajanhukan lisäksi tammitynnyreitä on kallis ostaa ja ylläpitää. Ei-toivotut mikro-organismit, kuten hiivalajit (esim. Brettanomyces ja Dekkera), voivat saastuttaa viinitynnyreitä. Hiivalla pilaantunut viini tunnetaan huonosta mausta ja hajuista.
Näiden perinteisen tynnyritammen haittojen vuoksi ultraääniviinien vanhentaminen ja tammi on kustannustehokas ja tieteellisesti todistettu vaihtoehto perinteiselle tynnyrien vanhentamiselle. Ultrasonication lyhentää kypsymisaikaa ja parantaa useita viinin laatutekijöitä. Ultrasonicationia voidaan käyttää viininvalmistusprosessin eri vaiheissa, mukaan lukien maserointi, polyfenoliuutto sekä vanhentaminen, kypsyminen ja tammi. Tieteelliset tutkimukset ja teolliset toteutukset osoittavat ultrasonicationin pätevyyden viininvalmistuksessa, mikä parantaa merkittävästi lyhennettyjä vanhentamisaikoja ja tehostaa korkealaatuisten viinien tuotantoa.

Ultraäänellä kiihdytetty viinin kypsyminen: Prof. Th. Kleinschmidtin tutkimus osoittaa 3-metyyli-1Butanol-aromin hyödyllisen muutoksen punaviinissä, kun se sonikoidaan American Blend -hakeiden läsnä ollessa. (Ultrasonicator UIP2000hdT, amplitudi 43μm, sonotrodipinta 9cm2)

Tieteelliset tutkimukset viinien ultraäänikypsytyksestä

Ultraääniintensiteetti tai akustinen energiatiheys suhteellisen kohtuullisella tasolla voi edistää fenolien nopeaa uuttamista ja huuhtoutumista tammilastuista viiniin, mikä saattaa lisätä viinin makua ja ravintoarvoa merkittävästi lyhennetyssä kypsymisajassa. Lisäksi ultraäänikäsittely pystyy muokkaamaan viinin koostumusta nopeasti, minkä oletetaan johtuvan akustisen kavitaation vaikutuksista. Siten korkean akustisen energiatiheyden on tarkoitus edistää viinikoostumuksen ultraäänimuutosta. (vrt. Yang et al., 2014)
Samanlaisia ikääntymisvaikutuksia ovat raportoineet Jiménez-Sánchez et ai. (2020) sherryetikalle, jossa käytetään tammilastuja ja ultraääntä. Ultrasonication lyhensi kypsymisaikaa merkittävästi verrattuna perinteiseen kypsymiseen.

Aromiyhdisteiden ultraäänivapautus tammesta

Breniaux ja hänen kollegansa tutkivat suuritehoisen ultraäänen vaikutuksia tammisen viinitynnyrin puhdistamiseen ja sen jälkeiseen polyfenolisten ja muiden yhdisteiden vapautumiseen, kun tynnyreitä käytettiin viinin vanhentamiskäsittelyn jälkeen. Polyfenolit ja fytokemikaalit, kuten ellagitanniinit, ligniini ja aromaattiset lähtöaineet, vaikuttavat voimakkaasti viinin kypsymiseen ja makuun. Kaiken kaikkiaan tutkimus osoitti, että ultraäänihoito antoi suurempia polyfenolien ja muiden bioaktiivisten yhdisteiden saantoja hyvin lyhyessä hoitoajassa. Esimerkiksi furfuuraalin pitoisuus oli korkeampi ultraäänihoidossa 8 kuukauden vanhentamisen ja 12 kuukauden vanhentumisen yhteydessä, ja pitoisuus kasvoi 18,8–92,6 % verrattuna vaihtoehtoiseen höyrykäsittelyyn. 5-metyylifurfuraalissa pitoisuus oli huomattavasti korkeampi ultraäänikäsittelyssä 1 vuoden ikäisten tynnyrien (12 kuukauden kypsytetty viini) ja 2-vuotiaiden tynnyrien (2, 8 ja 12 kuukauden kypsytetty viini) tynnyreissä, ja se kasvoi 20,5-97%. Viskilaktonidiastereoisomeerien osalta transviskilaktoni oli huomattavasti korkeampi ultraäänillä käsitellyissä 3-vuotiaissa tynnyreissä: 12 kuukauden vanhentamisen jälkeen viinin pitoisuus on 75,2 ± 5,6 μg/l, mikä johti 46,9%: n nousuun verrattuna höyrykäsitellyssä tynnyrissä kypsytettyyn viiniin. Vanilliinin ja syringaldehydin pitoisuuksien osalta viinissä mitatut arvot olivat myös huomattavasti korkeammat ultraäänikäsittelyn jälkeen. Tynnyrihöyrykäsittelyyn verrattuna kokonaisenergiankulutus oli 0,38 kWh tehon ultraäänellä ja 3 kWh vesihöyryllä, mikä on 7,89 kertaa pienempi.
(vrt. Breniaux et al., 2021)

Ultraäänellä edistetyt kemialliset reaktiot viinissä

Viinin vanhentamisen aikana tapahtuu lukuisia kemiallisia reaktioita. Esimerkiksi proantosyanidiiniyhdisteillä on taipumus polymeroitua, tiivistyä antosyaanien kanssa ja yhdistyä muiden polymeerien, kuten proteiinien ja polysakkaridien, kanssa. Tämä kondensaatioreaktio antosyaanien kanssa on tärkein kemiallinen reaktio, joka osallistuu punaviinin värin tummumiseen ja stabilointiin, joka muuttuu kirkkaan punaisesta tummanpunaiseksi ruskeilla sävyillä.
Masuzawa et ai., 2000, varhaiset tutkimukset osoittivat jo, että ultraääni edistää fenolisten yhdisteiden polymeroitumista ja lisää punaviinin polyfenolipitoisuutta viinin kypsyessä.
Tynnyreissä kypsyttäessä viiniä voidaan uuttaa satoja yhdisteitä puusta viiniin, mikä vaikuttaa suoraan lopullisen viinin makuun, aromiin ja suun tuntumaan. Tammipuun kuitukoostumuksella on tärkeä rooli vanhentamisprosessissa, koska ligniinistä peräisin olevat haihtuvat fenolit ja fenolialdehydit sekä selluloosan ja hemiselluloosan sokerin hajoamisesta peräisin olevat furfuraaliset yhdisteet uutetaan.
Vaikka perinteistä tammitynnyrin vanhentamista on käytetty laajalti vuosisatojen ajan, siihen liittyy edelleen joitakin luontaisia haittoja. Ensinnäkin tynnyrin vanhentamisprosessi kestää yleensä muutamasta kuukaudesta useisiin vuosiin, mikä on hyvin aikaa vievää. Toiseksi tynnyrit ovat kalliita, vievät paljon tilaa viinitilalla ja ne on vaihdettava aikaan. Kolmanneksi, kun tammitynnyrit vanhenevat, ne voivat olla saastuneita ei-toivotuista mikro-organismeista, kuten hiivasukuista Brettanomyces ja Dekkera.
Lue lisää ultraäänipuhdistuksesta ja viinitynnyreiden puhdistuksesta!

Ultraäänilaitteet viinin vanhentamiseen ja kypsymiseen

Useiden vuosikymmenien ajan Hielscher Ultrasonics on luotettu suuritehoisten, matalataajuisten ultraääniprosessorien toimittaja elintarvike- ja juomateollisuudelle. Viinitilat ja tislaamot ovat ottaneet käyttöön ultraäänitekniikan korkealaatuisten viinien ja alkoholijuomien tuottamiseksi tehokkaammissa olosuhteissa, eli saada korkealaatuisia tuloksia nopeutetussa prosessissa ja tarkasti valvottavissa olevissa olosuhteissa.
Hielscherin ultraäänilaitteita on saatavana missä tahansa koossa, käsikäyttöisestä laboratoriolaitteesta tutkimukseen ja laadunvalvontaan, putiikkiviinitarhojen ja keskikokoisten viininvalmistajien penkki- ja pilottijärjestelmiin sekä suurikapasiteettisiin ultraäänilaitteisiin suurille kaupallisille viinintuottajille.
Kaikissa Hielscherin ultraääniprosessoreissa on huippuluokan tekniikka, mukaan lukien digitaalinen värinäyttö, hienostunut ohjelmisto, älykkäät asetukset, automaattinen tietojen protokollinen integroidulla SD-kortilla ja selaimen kaukosäädin tarkan toiminnan, toistettavien ja toistettavissa olevien tulosten sekä korkeimman käyttäjäystävällisyyden saavuttamiseksi. Asiakkaat ympäri maailmaa käyttävät Hielscher Ultrasonics -tekniikkaa viinitiloissa ja tislaamoissa saavuttaen hyviä tuloksia viinien ja väkevien alkoholijuomien vanhentamisessa, tammituksessa ja infusoinnissa.
Ota yhteyttä nyt! Hyvin koulutettu ja pitkäaikainen kokenut henkilökuntamme auttaa sinua teknisissä tiedoissa, suosituksissa ihanteellisesta ultraäänilaitteesta ja sitomattomissa lainauksissa!

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: