Vieillissement et boisage des vins par ultrasons

Le vieillissement et le boisage du vin contribuent fortement au goût final et à la qualité du vin. Ces deux processus sont réputés prendre beaucoup de temps ; le processus de maturation s’étend souvent sur plusieurs années. Les ultrasons sont une technologie très efficace et rapide, qui intensifie la maturation du vin et accélère de manière significative des processus tels que l’extraction des composés du chêne, la micro-oxygénation et les processus chimiques (p. ex., la polymérisation). Grâce au traitement par ultrasons, les vins jeunes peuvent être vieillis en quelques minutes en vins mûrs présentant le bouquet de plusieurs années de vieillissement en fûts de chêne.

Arômes du vin issus du chêne grâce à l’extraction par ultrasons

Les composés phénoliques liés à l’astringence et les composés aromatiques, tous deux issus du bois de chêne, sont transférés extrêmement rapidement lorsque la sonication est appliquée pendant le vieillissement du vin. Les ultrasons ont ramené l’extraction des composés du chêne à quelques minutes – contre plusieurs années pour le vieillissement traditionnel des vins en fût.

Boisage du vin par ultrasons

Pour un boisage intensifié, des copeaux ou des douelles de chêne sont soniqués dans le vin. Les ondes ultrasonores ouvrent et rompent les parois cellulaires du matériau ligneux, de sorte que les composés intracellulaires tels que les tanins, les phénols, les furones, les lactones, etc. sont libérés dans le vin par la cavitation ultrasonore. Comme l’oscillation et la cavitation ultrasonores créent d’intenses turbulences et des micro-courants, le transfert de masse entre l’intérieur des cellules et le solvant environnant est considérablement intensifié, de sorte que les biomolécules (c.-à-d. les composés aromatiques) sont libérées efficacement et rapidement. La sonication étant un traitement purement mécanique, elle n’ajoute aucun produit chimique au vin.

Comparaison des qualités lors du vieillissement traditionnel du vin et du vieillissement du vin par ultrasons. Le vin vieilli par ultrasons atteint sa qualité optimale nettement plus vite.
(graphique : ©Yıldırım et Dündar, 2017, adapté de Leonhardt et Morabito, 2007).

Ultrasons – des forces purement mécaniques

Les ultrasons de haute intensité et de basse fréquence créent des conditions à forte densité énergétique, caractérisées par des pressions et des températures élevées ainsi que par de fortes forces de cisaillement. 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 la micro-oxygénation et les processus d’oxydation. Ainsi, un traitement par ultrasons contrôlé peut influer positivement sur les réactions chimiques dans le vin. Les vins vieillis par ultrasons atteignent leur pic de qualité nettement plus vite que les vins vieillis de manière traditionnelle. De plus, les vins vieillis par ultrasons présentent un meilleur niveau de conservation, de sorte que le vin soniqué conserve sa qualité optimale plus longtemps qu’avec le processus de vieillissement standard.

Le mécanisme de rupture de la paroi cellulaire (a) rupture de la paroi cellulaire due à 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 fûts de chêne

Les fûts de chêne constituent le procédé courant et traditionnel de vieillissement du vin. Dans les fûts de chêne, l’oxydation se produit en faible quantité pendant une longue durée de stockage dans le fût. La durée de stockage d’un vin haut de gamme prend souvent plusieurs années et constitue donc un processus coûteux. Pendant la maturation en fûts de chêne, le vin développe 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 (p. ex., Brettanomyces et Dekkera) peuvent contaminer les fûts à vin. Le vin altéré par les levures est connu pour son mauvais goût et sa mauvaise odeur.
En raison de ces inconvénients du boisage traditionnel en fût, le vieillissement et le boisage du vin par ultrasons constituent une alternative économique et scientifiquement éprouvée au vieillissement traditionnel en fûts. Le traitement par ultrasons raccourcit la durée de maturation et améliore plusieurs facteurs de qualité du vin. Le traitement par ultrasons peut être appliqué à différentes étapes du processus de vinification, notamment la macération, l’extraction des polyphénols, ainsi que le vieillissement, la maturation et le boisage. Des études scientifiques et des mises en œuvre industrielles prouvent la validité du traitement par ultrasons en vinification, avec des améliorations majeures en termes de raccourcissement des périodes de vieillissement et de production plus efficace de vins de haute qualité.

Maturation du vin accélérée par ultrasons : l’étude du Prof. Th. Kleinschmidt montre l’évolution bénéfique de l’arôme de 3-Methyl-1Butanol dans le vin rouge soniqué en présence de copeaux de bois American Blend. (Ultrasonicateur UIP2000hdT, amplitude 43µm, surface de la sonotrode 9cm2)

Études scientifiques sur le vieillissement des vins par ultrasons

Une intensité ultrasonore ou un niveau de densité d’énergie acoustique relativement modéré peut favoriser l’extraction et la lixiviation rapides des composés phénoliques des copeaux de chêne vers le vin, augmentant ainsi potentiellement la saveur et la valeur nutritionnelle du vin en un temps de maturation nettement raccourci. De plus, le traitement par ultrasons est capable de modifier rapidement la composition du vin, ce que l’on suppose dû aux effets de la cavitation acoustique. Ainsi, un niveau élevé de densité d’énergie acoustique est censé favoriser la modification ultrasonore 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 à l’aide de copeaux de chêne et d’ultrasons. Le traitement par ultrasons a nettement réduit 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 haute puissance pour le nettoyage des fûts à vin en chêne et la libération subséquente de composés polyphénoliques et autres, lorsque les fûts étaient 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 la saveur du vin. Dans l’ensemble, l’étude a montré que le traitement par ultrasons donnait des rendements plus élevés en polyphénols et autres composés bioactifs en 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 et à 12 mois de vieillissement, avec une augmentation de la concentration comprise entre 18,8 et 92,6% par rapport au traitement alternatif à la vapeur. Pour le 5-méthylfurfural, la concentration était nettement plus élevée avec le traitement par ultrasons pour des fûts d’1 an (vin vieilli 12 mois) et des fûts de 2 ans (vin vieilli 2, 8 et 12 mois), avec une augmentation comprise entre 20,5 et 97%. En ce qui concerne les diastéréoisomères de la whisky-lactone, la trans-whisky-lactone était nettement plus élevée pour les fûts de 3 ans traités par ultrasons : après 12 mois de vieillissement, le vin présente une concentration de 75,2 ± 5,6 μg/L, soit une augmentation de 46,9% par rapport au vin vieilli dans un fût traité à la vapeur. Pour les concentrations de vanilline et de syringaldéhyde, les valeurs mesurées dans le vin étaient également nettement plus élevées après le traitement par ultrasons. Par rapport au traitement des fûts à la vapeur, la consommation totale d’énergie était de 0,38 kWh pour les ultrasons de puissance et de 3 kWh pour la vapeur aqueuse, ce qui est 7,89 fois inférieur.
(cf. Breniaux et al., 2021)

Réactions chimiques favorisées par ultrasons dans le vin

Pendant le vieillissement du vin, de nombreuses réactions chimiques ont lieu. Par exemple, les composés proanthocyanidiques 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 aux nuances brunes.
Les premières études de Masuzawa et al., 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 de sa maturation.
Pendant le vieillissement du vin en fûts, des centaines de composés peuvent être extraits du bois vers le vin, ce qui contribue directement à la saveur, à l’arôme et aux sensations en bouche du vin final. La composition fibreuse du bois de chêne joue un rôle important dans le processus de vieillissement, car des phénols volatils et des aldéhydes phénoliques issus de la lignine, ainsi que des composés furfuraliques issus de la dégradation des sucres de la cellulose et des hémicelluloses, sont extraits.
Bien que le vieillissement traditionnel en fûts de chêne soit largement employé depuis des siècles, il présente encore certains inconvénients inhérents. Premièrement, le processus de vieillissement en fût dure normalement de quelques mois à plusieurs années, ce qui demande beaucoup de temps. Deuxièmement, les fûts sont coûteux, occupent beaucoup d’espace dans la cave et doivent être remplacés avec le 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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Équipements à ultrasons pour le vieillissement et la maturation du vin

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