Viinien kypsytys ja tammikäsittely ultraäänellä

Viinin kypsytys ja tammikäsittely vaikuttavat merkittävästi viinin lopulliseen makuun ja laatuun. Molempien prosessien tiedetään vievän pitkän ajan, ja kypsytys kestää usein useita vuosia. Ultraääni on erittäin tehokas ja nopea teknologia, joka tehostaa viinin kypsymistä ja nopeuttaa merkittävästi esimerkiksi tammen yhdisteiden uuttoa, mikrohapetusta ja kemiallisia prosesseja (esim. polymeroitumista). Ultraäänikäsittelyllä nuoret viinit voidaan kypsyttää muutamassa minuutissa kypsiksi viineiksi, joiden tuoksussa on useiden vuosien tammitynnyrikypsytyksen aromit.

Tammesta peräisin olevat viinin maut ultraääniuutolla

Sekä supistavaan suutuntumaan liittyvät fenoliset yhdisteet että aromaattiset yhdisteet, jotka ovat peräisin tammipuusta, siirtyvät erittäin nopeasti, kun viiniä käsitellään ultraäänellä kypsytyksen aikana. Ultraääni nopeutti tammen yhdisteiden uuttoa niin, että se tapahtui muutamassa minuutissa – verrattuna viinien perinteisen tynnyrikypsytyksen useisiin vuosiin.

Viinin tammikäsittely ultraäänellä

Tammikäsittelyn tehostamiseksi tammilastuja tai -sauvoja käsitellään ultraäänellä viinissä. Ultraääniaallot avaavat ja hajottavat puumateriaalin soluseiniä, jolloin solunsisäiset yhdisteet, kuten tanniinit, fenolit, ”furones”-yhdisteet, laktonit jne., vapautuvat ultraäänikavitaation vaikutuksesta viiniin. Koska ultraäänivärähtely ja kavitaatio synnyttävät voimakasta turbulenssia ja mikrovirtauksia, aineensiirto solun sisäosan ja ympäröivän liuottimen välillä tehostuu huomattavasti, jolloin biomolekyylit (eli aromiyhdisteet) vapautuvat tehokkaasti ja nopeasti. Koska ultraäänikäsittely on puhtaasti mekaaninen käsittely, se ei lisää viiniin mitään kemikaaleja.

Viinin laadun vertailu perinteisessä kypsytyksessä ja ultraäänikypsytyksessä. Ultraäänellä kypsytetty viini saavuttaa huippulaatunsa huomattavasti nopeammin.
(kuva: ©Yıldırım ja Dündar, 2017, mukailtu lähteestä Leonhardt ja Morabito, 2007).

Ultraääni – yksinomaan mekaanisia voimia

Voimakas, matalataajuinen ultraääni luo olosuhteet, joissa energiatiheys on suuri ja esiintyy korkeita paineita, korkeita lämpötiloja ja suuria leikkausvoimia. Nämä fysikaaliset voimat edistävät solurakenteiden hajotusta ja siten solunsisäisten yhdisteiden vapautumista väliaineeseen. Lisäksi ultraääniavusteinen viinin kypsytys edistää mikrohapetusta ja hapettumisprosesseja. Hallittu ultraäänikäsittely voi siten vaikuttaa myönteisesti viinin kemiallisiin reaktioihin. Ultraäänellä kypsytetyt viinit saavuttavat huippulaatunsa huomattavasti nopeammin kuin perinteisesti kypsytetyt viinit. Lisäksi ultraäänellä kypsytetyt viinit säilyvät paremmin, joten ultraäänikäsitelty viini säilyttää huippulaatunsa pidempään kuin tavanomaisella kypsytysprosessilla valmistettu viini.

Soluseinän hajotuksen mekanismi: (a) soluseinän rikkoutuminen kavitaation vaikutuksesta. (b) Liuottimen diffuusio solurakenteeseen.
(Kuva mukailtu lähteestä Shirsath ym., 2012)

Viinin ultraäänikypsytyksen edut tammitynnyrikypsytykseen verrattuna

Kypsytys tammitynnyreissä on yleinen, perinteinen viinin kypsytysmenetelmä. Tammitynnyreissä tapahtuu vähäistä hapettumista pitkän tynnyrisäilytyksen aikana. Laatuviinin säilytysaika on usein useita vuosia, joten prosessi on kallis. Tammitynnyreissä kypsyessään viiniin muodostuu lukuisia ainutlaatuisia aromeja. Vuosia kestävän kypsytysprosessin ja siihen liittyvän ajanhukan lisäksi tammitynnyrien hankinta ja ylläpito ovat kalliita. Ei-toivotut mikro-organismit, kuten hiivalajit (esim. Brettanomyces ja Dekkera), saattavat saastuttaa viinitynnyrit. Hiivojen pilaaman viinin tiedetään maistuvan ja tuoksuvan huonolta.
Näiden perinteisen tynnyrikypsytyksen haittojen vuoksi viinin ultraäänikypsytys ja -tammikäsittely ovat kustannustehokas ja tieteellisesti osoitettu vaihtoehto perinteiselle tynnyrikypsytykselle. Ultraäänikäsittely lyhentää kypsytysaikaa ja parantaa useita viinin laatutekijöitä. Ultraäänikäsittelyä voidaan käyttää viininvalmistuksen eri vaiheissa, kuten maseraatiossa, polyfenolien uutossa sekä kypsytyksessä, kypsymisessä ja tammikäsittelyssä. Tieteelliset tutkimukset ja teolliset toteutukset osoittavat ultraäänikäsittelyn toimivuuden viininvalmistuksessa: kypsytysajat lyhenevät merkittävästi ja laadukkaiden viinien tuotanto tehostuu huomattavasti.

Ultraäänellä nopeutettu viinin kypsyminen: prof. Th. Kleinschmidtin tutkimus osoittaa 3-Methyl-1Butanol-aromin suotuisan muutoksen punaviinissä, kun sitä käsitellään ultraäänellä American Blend -puulastujen läsnä ollessa. (Ultraäänilaite UIP2000hdT, amplitudi 43µm, sonotrodin pinta-ala 9cm2)

Tieteellisiä tutkimuksia viinien ultraäänikypsytyksestä

Suhteellisen kohtuullinen ultraäänen intensiteetti tai akustisen energiatiheyden taso voi edistää fenolisten yhdisteiden nopeaa uuttoa ja liukenemista tammilastuista viiniin ja siten mahdollisesti parantaa viinin makua ja ravintoarvoa huomattavasti lyhyemmässä kypsytysajassa. Lisäksi ultraäänikäsittely pystyy muuttamaan viinin koostumusta nopeasti, minkä oletetaan johtuvan akustisen kavitaation vaikutuksista. Suuren akustisen energiatiheyden oletetaan siten edistävän viinin koostumuksen muuttumista ultraäänen vaikutuksesta. (vrt. Yang ym., 2014)
Jiménez-Sánchez ym. (2020) ovat raportoineet vastaavista kypsytysvaikutuksista sherryetikassa käyttäessään tammilastuja ja ultraääntä. Ultraäänikäsittely lyhensi kypsytysaikaa merkittävästi perinteiseen kypsytykseen verrattuna.

Aromiyhdisteiden vapautuminen tammesta ultraäänellä

Breniaux ja hänen kollegansa tutkivat suuritehoisen ultraäänen vaikutuksia tammisten viinitynnyrien puhdistukseen ja sitä seuraavaan polyfenolisten ja muiden yhdisteiden vapautumiseen, kun tynnyreitä käytettiin käsittelyn jälkeen viinin kypsytykseen. Polyfenolit ja fytokemikaalit, kuten ellagitanniinit, ligniini ja aromaattiset esiasteet, vaikuttavat merkittävästi viinin kypsymiseen ja makuun. Kokonaisuudessaan tutkimus osoitti, että ultraäänikäsittely tuotti suurempia polyfenolien ja muiden bioaktiivisten yhdisteiden saantoja hyvin lyhyessä käsittelyajassa. Esimerkiksi furfuraalin pitoisuus oli ultraäänikäsittelyä käytettäessä suurempi 8 ja 12 kuukauden kypsytyksen jälkeen: pitoisuus kasvoi 18,8–92,6% vaihtoehtoiseen höyrykäsittelyyn verrattuna. 5-metyylifurfuraalin pitoisuus oli merkittävästi suurempi ultraäänikäsittelyä käytettäessä 1 vuoden ikäisissä tynnyreissä (12 kuukautta kypsytetty viini) ja 2 vuoden ikäisissä tynnyreissä (2, 8 ja 12 kuukautta kypsytetty viini), ja kasvu oli 20,5–97%. Viskilaktonin diastereoisomeereista trans-viskilaktonin pitoisuus oli merkittävästi suurempi ultraäänellä käsitellyissä 3 vuoden ikäisissä tynnyreissä: 12 kuukauden kypsytyksen jälkeen viinin pitoisuus oli 75,2 ± 5,6 μg/L, mikä merkitsee 46,9%:n kasvua höyrykäsitellyssä tynnyrissä kypsytettyyn viiniin verrattuna. Myös viinistä mitatut vanilliinin ja syringaldehydin pitoisuudet olivat merkittävästi suurempia ultraäänikäsittelyn jälkeen. Tynnyrien höyrykäsittelyyn verrattuna kokonaisenergiankulutus oli tehoäänellä 0,38 kWh ja vesihöyryllä 3 kWh, eli tehoäänen kulutus oli 7,89 kertaa pienempi.
(vrt. Breniaux ym., 2021)

Ultraäänen edistämät kemialliset reaktiot viinissä

Viinin kypsymisen aikana tapahtuu lukuisia kemiallisia reaktioita. Esimerkiksi proantosyanidiiniyhdisteillä on taipumus polymeroitua, kondensoitua antosyaanien kanssa ja yhdistyä muihin polymeereihin, kuten proteiineihin ja polysakkarideihin. Tämä kondensaatioreaktio antosyaanien kanssa on tärkein kemiallinen reaktio punaviinin värin tummumisessa ja vakautumisessa: väri muuttuu kirkkaanpunaisesta tummanpunaiseksi, jossa on ruskeita sävyjä.
Jo Masuzawan ym. varhaiset tutkimukset vuonna 2000 osoittivat, että ultraääni edistää fenolisten yhdisteiden polymeroitumista ja lisää punaviinin polyfenolipitoisuutta viinin kypsyessä.
Viinin tynnyrikypsytyksen aikana puusta voi uuttua viiniin satoja yhdisteitä, jotka vaikuttavat suoraan valmiin viinin makuun, aromiin ja suutuntumaan. Tammipuun kuitukoostumuksella on tärkeä rooli kypsytysprosessissa, sillä ligniinistä uuttuu haihtuvia fenoleja ja fenolisia aldehydejä ja selluloosan ja hemiselluloosien sokerien hajoamisesta syntyneitä furfuraaliyhdisteitä uuttuu viiniin.
Vaikka perinteistä tammitynnyrikypsytystä on käytetty laajalti vuosisatojen ajan, siihen liittyy edelleen joitakin luontaisia haittoja. Ensinnäkin kypsytys tynnyrissä kestää tavallisesti muutamasta kuukaudesta useisiin vuosiin, mikä vie erittäin paljon aikaa. Toiseksi tynnyrit ovat kalliita, vievät paljon tilaa viinitilalla ja ne on ajan myötä vaihdettava uusiin. Kolmanneksi tammitynnyrit saattavat vanhetessaan saastua ei-toivotuilla mikro-organismeilla, kuten Brettanomyces- ja Dekkera-sukujen hiivoilla.
Lue lisää viinitynnyrien hygienisoinnista ja puhdistuksesta ultraäänellä!

Ultraäänilaitteet viinin kypsytykseen ja kypsymiseen

Hielscher Ultrasonics on ollut jo useiden vuosikymmenten ajan luotettu suuritehoisten, matalataajuisten ultraääniprosessorien toimittaja elintarvike- ja juomateollisuudelle. Viinitilat ja tislaamot ovat ottaneet ultraääniteknologian käyttöön tuottaakseen laadukkaita viinejä ja alkoholijuomia tehokkaammin eli saadakseen laadukkaita tuloksia nopeutetussa prosessissa ja tarkasti hallittavissa olosuhteissa.
Hielscher tarjoaa ultraäänilaitteita kaikissa kokoluokissa: tutkimukseen ja laadunvalvontaan tarkoitetuista käsikäyttöisistä laboratoriolaitteista pienille viinitiloille ja keskisuurille viininvalmistajille tarkoitettuihin pöytä- ja pilottilaitteistoihin sekä suurille kaupallisille viinintuottajille tarkoitettuihin suuren käsittelykapasiteetin ultraäänilaitteisiin.
Hielscher käyttää kaikissa ultraääniprosessoreissaan uusinta teknologiaa, kuten digitaalista värinäyttöä, kehittynyttä ohjelmistoa, älykkäitä asetuksia, automaattista tietojen tallennusta integroituun SD-korttiin ja selainpohjaista etäohjausta. Nämä mahdollistavat tarkan käytön, toistettavat ja uusinnettavat tulokset sekä parhaan mahdollisen käyttäjäystävällisyyden. Asiakkaat ympäri maailmaa käyttävät Hielscher Ultrasonics -yrityksen teknologiaa viinitiloilla ja tislaamoissa ja saavuttavat erinomaisia tuloksia viinien ja väkevien alkoholijuomien kypsytyksessä, tammikäsittelyssä ja maustamisessa uuttamalla.
Ota meihin yhteyttä nyt! Hyvin koulutettu ja pitkään alalla työskennellyt henkilöstömme auttaa sinua teknisillä tiedoilla, ihanteellisen ultraäänilaitteen valintaa koskevilla suosituksilla ja sitoumuksettomilla tarjouksilla!

Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: