Vieillissement et mise en bouteille des vins par ultrasons

Le vieillissement du vin et la macération contribuent fortement au goût final et à la qualité du vin. Ces deux processus sont connus pour durer longtemps, le processus de maturation s'étalant souvent sur plusieurs années. Les ultrasons sont une technologie très efficace et rapide, qui intensifie la maturation du vin et accélère considérablement les processus tels que l'extraction des composés du chêne, la micro-oxygénation et les processus chimiques (par exemple, la polymérisation). Grâce aux ultrasons, les vins jeunes peuvent être élevés en quelques minutes pour devenir des vins mûrs avec le bouquet de plusieurs années de vieillissement en fûts de chêne.

Arômes de vin dérivés du chêne par extraction ultrasonique

Les composés phénoliques liés à l'astringence et les composés aromatiques dérivés du bois de chêne sont transférés extrêmement rapidement lorsque la sonication est appliquée au vin pendant son vieillissement. Les ultrasons accélèrent l'extraction des composés du chêne en quelques minutes. – par rapport à plusieurs années de vieillissement traditionnel des vins en barrique.

La fermentation du vin par ultrasons

Pour intensifier la macération, les copeaux ou les douelles de chêne sont sonifiés dans le vin. Les ondes ultrasoniques ouvrent et désorganisent les parois cellulaires du matériau en bois, de sorte que les composés intracellulaires tels que les tanins, les phénols, les furones, les lactones, etc. sont libérés dans le vin par cavitation ultrasonique. L'oscillation et la cavitation ultrasoniques créant des turbulences et des micro-écoulements intenses, le transfert de masse entre l'intérieur de la cellule et le solvant environnant est considérablement intensifié, de sorte que les biomolécules (c'est-à-dire les composés aromatiques) sont efficacement et rapidement libérées. La sonication étant un traitement purement mécanique, elle n'ajoute aucun produit chimique au vin.

Comparaison des qualités d'un vieillissement traditionnel et d'un vieillissement par ultrasons. Le vin vieilli par ultrasons atteint sa qualité maximale beaucoup plus rapidement.
(graphique : ©Yıldırım et Dündar, 2017, adapté de Leonhardt et Morabito, 2007).

ultrasons – Forces uniquement mécaniques

Les ultrasons de haute intensité et de basse fréquence créent des conditions denses en énergie, caractérisées par des pressions, des températures et des forces de cisaillement élevées. Ces forces physiques favorisent la rupture des structures cellulaires afin de libérer les composés intracellulaires dans le milieu. En outre, le processus de vieillissement du vin assisté par ultrasons favorise les processus de micro-oxygénation et d'oxydation. Ainsi, les ultrasons contrôlés peuvent avoir un effet positif sur les réactions chimiques dans le vin. Les vins vieillis par ultrasons atteignent leur niveau de qualité maximal beaucoup plus rapidement que les vins vieillis de manière traditionnelle. En outre, les vins vieillis par ultrasons présentent un niveau de conservation plus élevé, de sorte que le vin sonifié conserve sa qualité optimale plus longtemps que le processus de vieillissement standard.

Mécanisme de rupture de la paroi cellulaire (a) rupture de la paroi cellulaire sous l'effet de la cavitation. (b) diffusion du solvant dans la structure cellulaire.
(Graphique adapté de Shirsath et al., 2012)

Avantages du vieillissement du vin par ultrasons par rapport au vieillissement en fût de chêne

Les fûts de chêne sont le procédé traditionnel de vieillissement du vin. Dans les fûts de chêne, l'oxydation se produit en petite quantité sur une longue période de stockage dans le fût. La durée de stockage d'un four à vin de qualité supérieure est de plusieurs années, ce qui en fait un processus coûteux. Pendant la maturation en fûts de chêne, le vin produit de nombreux arômes uniques. Outre le long processus de maturation de plusieurs années et la perte de temps qui en découle, les fûts de chêne sont coûteux à l'achat et à l'entretien. Des micro-organismes indésirables tels que des espèces de levures (par exemple Brettanomyces et Dekkera) peuvent contaminer les fûts de vin. Le vin gâté par les levures est connu pour son mauvais goût et sa mauvaise odeur.
En raison de ces inconvénients, l'élevage et l'élevage du vin par ultrasons constituent une alternative économique et scientifiquement prouvée à l'élevage traditionnel en barrique. Les ultrasons raccourcissent le temps de maturation et améliorent plusieurs facteurs de qualité du vin. Les ultrasons peuvent être appliqués à différentes étapes du processus de vinification, notamment la macération, l'extraction des polyphénols, ainsi que le vieillissement, la maturation et l'élevage. Les études scientifiques et les applications industrielles prouvent la validité de l'ultrasonication dans la vinification, avec des améliorations majeures dans la réduction des périodes de vieillissement et la production plus efficace de vins de haute qualité.

Accélération de la maturation du vin par ultrasons : L'étude du Prof. Th. Kleinschmidt montre le changement bénéfique de l'arôme du 3-Méthyl-1Butanol dans le vin rouge lorsqu'il est sonifié en présence de copeaux de bois American Blend. (Ultrasonator UIP2000hdT, amplitude 43µm, surface de la sonotrode 9cm2)

Études scientifiques sur le vieillissement des vins par ultrasons

Une intensité ultrasonique ou une densité d'énergie acoustique relativement modérée peut favoriser l'extraction et la lixiviation rapides des composés phénoliques des copeaux de chêne dans le vin, augmentant ainsi potentiellement la saveur et la valeur nutritionnelle du vin dans un temps de maturation considérablement réduit. En outre, le traitement par ultrasons est capable de modifier rapidement la composition du vin, ce qui est supposé être dû aux effets de la cavitation acoustique. Ainsi, un niveau élevé de densité d'énergie acoustique est supposé favoriser la modification ultrasonique de la composition du vin. (cf. Yang et al., 2014)
Des effets de vieillissement similaires ont été rapportés par Jiménez-Sánchez et al. (2020) pour le vinaigre de xérès en utilisant des copeaux de chêne et des ultrasons. Les ultrasons ont permis de réduire considérablement le temps de maturation par rapport à la maturation traditionnelle.

Libération par ultrasons des composés aromatiques du chêne

Breniaux et ses collègues ont étudié les effets des ultrasons de forte puissance sur le nettoyage des fûts de chêne et la libération ultérieure de composés polyphénoliques et autres, lorsque les fûts sont utilisés après le traitement pour le vieillissement du vin. Les polyphénols et les composés phytochimiques tels que les ellagitanins, la lignine et les précurseurs aromatiques contribuent fortement à la maturation et à l'arôme du vin. Dans l'ensemble, l'étude a montré que le traitement ultrasonique permettait d'obtenir des rendements plus élevés en polyphénols et autres composés bioactifs dans un temps de traitement très court. Par exemple, la concentration de furfural était plus élevée dans le cas du traitement par ultrasons à 8 mois de vieillissement et à 12 mois de vieillissement, la concentration augmentant de 18,8 à 92,6 % par rapport au traitement alternatif à la vapeur. Pour le 5-méthylfurfural, la concentration était significativement plus élevée dans le cas du traitement aux ultrasons pour les fûts de 1 an (vin vieilli à 12 mois) et de 2 ans (vin vieilli à 2, 8 et 12 mois), avec une augmentation comprise entre 20,5 et 97 %. En ce qui concerne les diastéréo-isomères de la lactone du whisky, la lactone trans-whisky était significativement plus élevée pour les fûts de 3 ans d'âge traités aux ultrasons : après 12 mois de vieillissement, le vin a une concentration à 75,2 ± 5,6 μg/L, ce qui entraîne une augmentation de 46,9 % par rapport au vin vieilli dans un tonneau traité à la vapeur. Pour les concentrations de vanilline et de syringaldéhyde, les valeurs mesurées dans le vin étaient également significativement plus élevées après le traitement aux ultrasons. Par rapport au traitement à la vapeur en tonneau, la consommation totale d'énergie était de 0,38 kWh pour les ultrasons de puissance et de 3 kWh pour la vapeur aqueuse, soit 7,89 fois moins.
(cf. Breniaux et al., 2021)

Réactions chimiques dans le vin favorisées par les ultrasons

Au cours du vieillissement du vin, de nombreuses réactions chimiques se produisent. Par exemple, les composés de proanthocyanidine ont tendance à se polymériser, à se condenser avec les anthocyanes et à se combiner avec d'autres polymères, tels que les protéines et les polysaccharides. Cette réaction de condensation avec les anthocyanes est la principale réaction chimique impliquée dans l'assombrissement et la stabilisation de la couleur du vin rouge, qui passe d'un rouge vif à un rouge foncé avec des tons bruns.
Les premières études menées par Masuzawa et al. en 2000 ont déjà démontré que les ultrasons favorisent la polymérisation des composés phénoliques et augmentent la teneur en polyphénols du vin rouge au fur et à mesure que le vin mûrit.
Au cours du vieillissement du vin en barrique, des centaines de composés peuvent être extraits du bois vers le vin, ce qui contribue directement à la saveur, à l'arôme et à la sensation en bouche du vin final. La composition des fibres du bois de chêne joue un rôle important dans le processus de vieillissement, puisque des phénols volatils et des aldéhydes phénoliques provenant de la lignine, ainsi que des composés furfuraux provenant de la dégradation des sucres de la cellulose et des hémicelluloses sont extraits.
Bien que le vieillissement traditionnel en fût de chêne ait été largement utilisé pendant des siècles, il présente encore certains inconvénients. Tout d'abord, le processus de vieillissement en fût dure normalement de quelques mois à plusieurs années, ce qui prend beaucoup de temps. Deuxièmement, les fûts sont chers, prennent beaucoup de place dans la cave et doivent être remplacés au fil du temps. Troisièmement, à mesure que les fûts de chêne vieillissent, ils peuvent être contaminés par des micro-organismes indésirables tels que les levures des genres Brettanomyces et Dekkera.
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Équipement à ultrasons pour le vieillissement et la maturation du vin

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