अल्ट्रासाउंड से वाइन का परिपक्वन और ओक उपचार
वाइन का परिपक्वन और ओक उपचार उसके अंतिम स्वाद और गुणवत्ता में बहुत बड़ा योगदान देते हैं। दोनों प्रक्रियाओं में लंबा समय लगना सर्वविदित है; परिपक्वन की प्रक्रिया में अक्सर कई वर्ष लग जाते हैं। अल्ट्रासाउंड एक अत्यंत प्रभावी और तीव्र तकनीक है, जो वाइन के परिपक्वन को तीव्र करती है और ओक के यौगिकों के निष्कर्षण, सूक्ष्म-ऑक्सीजनीकरण तथा रासायनिक प्रक्रियाओं (जैसे, बहुलकीकरण) को काफी तेज करती है। अल्ट्रासोनिकेशन से नई वाइन को कुछ ही मिनटों में ऐसी परिपक्व वाइन में बदला जा सकता है, जिसमें ओक के पीपों में कई वर्षों तक परिपक्व होने से विकसित होने वाला सुगंध-समूह हो।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण से ओक-जनित वाइन के स्वाद
वाइन के परिपक्वन के दौरान सोनिकेशन करने पर ओक की लकड़ी से प्राप्त कसैलेपन से संबंधित फीनोलिक यौगिक और सुगंधित यौगिक, दोनों अत्यंत तेजी से वाइन में स्थानांतरित होते हैं। अल्ट्रासाउंड ने ओक के यौगिकों के निष्कर्षण में लगने वाले समय को कुछ मिनटों तक सीमित कर दिया – जबकि वाइन को पीपों में पारंपरिक रूप से परिपक्व करने में कई वर्ष लगते हैं।
अल्ट्रासाउंड से वाइन का ओक उपचार
अधिक तीव्र ओक उपचार के लिए, वाइन में ओक के चिप्स या पीपे की पट्टियों का सोनिकेशन किया जाता है। अल्ट्रासाउंड तरंगें लकड़ी की कोशिका भित्तियों को खोलती और विघटित करती हैं, जिससे टैनिन, फीनॉल, furones, लैक्टोन आदि अंतःकोशिकीय यौगिक अल्ट्रासोनिक कैविटेशन द्वारा वाइन में मुक्त हो जाते हैं। चूँकि अल्ट्रासोनिक दोलन और कैविटेशन तीव्र विक्षोभ तथा सूक्ष्म प्रवाह उत्पन्न करते हैं, इसलिए कोशिका के भीतरी भाग और उसके आसपास के विलायक के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण अत्यधिक तीव्र हो जाता है, जिससे जैव-अणु (अर्थात सुगंध यौगिक) कुशलतापूर्वक और तेजी से मुक्त होते हैं। चूँकि सोनिकेशन पूरी तरह से यांत्रिक उपचार है, इसलिए यह वाइन में कोई रसायन नहीं मिलाता।
वाइन के पारंपरिक परिपक्वन और अल्ट्रासोनिक परिपक्वन में गुणवत्ता की तुलना। अल्ट्रासोनिक रूप से परिपक्व की गई वाइन अपनी सर्वोच्च गुणवत्ता तक काफी तेजी से पहुँचती है।
(चित्र: ©Yıldırım और Dündar, 2017, Leonhardt और Morabito, 2007 से अनुकूलित)।
अल्ट्रासोनिकेशन वाइन को कुछ ही मिनटों में परिपक्व कर सकता है। अल्ट्रासाउंड का उपयोग रासायनिक प्रक्रियाएँ शुरू करने और लकड़ी से वाइन में ओक-जनित यौगिकों (जैसे, सुगंध यौगिकों) के स्थानांतरण को तेज करने के लिए किया जाता है।
अल्ट्रासाउंड – केवल यांत्रिक बल
उच्च तीव्रता वाला, कम आवृत्ति का अल्ट्रासाउंड ऊर्जा-सघन परिस्थितियाँ उत्पन्न करता है, जिनमें उच्च दाब, उच्च तापमान और उच्च अपरूपण बल होते हैं। ये भौतिक बल कोशिका संरचनाओं के विघटन को बढ़ावा देते हैं, ताकि अंतःकोशिकीय यौगिक माध्यम में मुक्त हो सकें। इसके अतिरिक्त, वाइन की अल्ट्रासाउंड-सहायित परिपक्वन प्रक्रिया सूक्ष्म-ऑक्सीजनीकरण और ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं को बढ़ावा देती है। इस प्रकार, नियंत्रित अल्ट्रासोनिकेशन वाइन में होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं को सकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकता है। अल्ट्रासोनिक रूप से परिपक्व की गई वाइन पारंपरिक रूप से परिपक्व की गई वाइन की तुलना में अपनी सर्वोच्च गुणवत्ता तक काफी तेजी से पहुँचती है। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक रूप से परिपक्व की गई वाइन में परिरक्षण का स्तर अधिक होता है, जिससे सोनिकेशन की गई वाइन मानक परिपक्वन प्रक्रिया से तैयार वाइन की तुलना में अधिक समय तक अपनी सर्वोच्च गुणवत्ता बनाए रखती है।
कोशिका भित्ति के विघटन की क्रियाविधि (a) कैविटेशन के कारण कोशिका भित्ति का टूटना। (b) कोशिका संरचना में विलायक का विसरण।
(चित्र Shirsath et al., 2012 से अनुकूलित)
ओक के पीपों में परिपक्वन की तुलना में वाइन के अल्ट्रासोनिक परिपक्वन के लाभ
ओक के बैरलों में वाइन का परिपक्वन एक प्रचलित, पारंपरिक प्रक्रिया है। ओक के बैरलों में लंबे समय तक भंडारण के दौरान थोड़ी मात्रा में ऑक्सीकरण होता है। प्रीमियम वाइन के भंडारण में अक्सर कई वर्ष लगते हैं, इसलिए यह एक महँगी प्रक्रिया है। ओक के बैरलों में परिपक्वन के दौरान वाइन में अनेक विशिष्ट सुगंधें विकसित होती हैं। कई वर्षों की लंबी परिपक्वन प्रक्रिया और उसमें लगने वाले समय के अलावा, ओक के बैरलों की खरीद और रखरखाव भी महँगा होता है। यीस्ट प्रजातियों (जैसे, Brettanomyces और Dekkera) जैसे अवांछित सूक्ष्मजीव वाइन के बैरलों को दूषित कर सकते हैं। यीस्ट से खराब हुई वाइन अपने खराब स्वाद और गंध के लिए जानी जाती है।
बैरलों में पारंपरिक ओक उपचार के इन नुकसानों के कारण, वाइन का अल्ट्रासोनिक परिपक्वन और ओक उपचार, बैरलों में पारंपरिक परिपक्वन का एक किफायती और वैज्ञानिक रूप से सिद्ध विकल्प है। अल्ट्रासोनिकेशन परिपक्वन का समय घटाता है और वाइन की गुणवत्ता के कई कारकों में सुधार करता है। अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग वाइन बनाने की प्रक्रिया के विभिन्न चरणों में किया जा सकता है, जिनमें मैसरेशन, पॉलीफेनॉल निष्कर्षण, साथ ही एजिंग, परिपक्वन और ओक उपचार शामिल हैं। वैज्ञानिक अध्ययन और औद्योगिक कार्यान्वयन वाइन निर्माण में अल्ट्रासोनिकेशन की उपयोगिता सिद्ध करते हैं, जिससे परिपक्वन अवधि घटाने और उच्च गुणवत्ता वाली वाइन का अधिक कुशल उत्पादन करने में बड़े सुधार होते हैं।
अल्ट्रासोनिक रूप से त्वरित वाइन परिपक्वन: प्रो. Th. Kleinschmidt का अध्ययन दर्शाता है कि American Blend लकड़ी के चिप्स की उपस्थिति में सोनिकेशन करने पर रेड वाइन में 3-Methyl-1Butanol की सुगंध में लाभकारी परिवर्तन होता है। (अल्ट्रासोनिकेटर UIP2000hdT, आयाम 43µm, सोनोट्रोड का सतही क्षेत्रफल 9cm2)
अल्ट्रासोनिकेटर UIP4000hdT की स्थापना उच्च प्रवाह दरों वाले औद्योगिक वाइन प्रसंस्करण के लिए।
वाइन के अल्ट्रासोनिक परिपक्वन पर वैज्ञानिक अध्ययन
अल्ट्रासोनिक तीव्रता या ध्वनिक ऊर्जा घनत्व का अपेक्षाकृत मध्यम स्तर ओक के चिप्स से वाइन में फेनोलिक यौगिकों के तीव्र निष्कर्षण और निक्षालन को बढ़ावा दे सकता है, जिससे काफी कम परिपक्वन समय में वाइन के स्वाद और पोषण मूल्य में संभावित रूप से वृद्धि हो सकती है। इसके अलावा, अल्ट्रासाउंड उपचार वाइन की संरचना को तेजी से बदलने में सक्षम है, जिसका कारण ध्वनिक कैविटेशन के प्रभावों को माना जाता है। इस प्रकार, ध्वनिक ऊर्जा घनत्व के उच्च स्तर को वाइन की संरचना में अल्ट्रासोनिक परिवर्तन को बढ़ावा देने वाला माना जाता है। (देखें Yang et al., 2014)
Jiménez-Sánchez et al. (2020) ने ओक के चिप्स और अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके शेरी सिरके के लिए भी परिपक्वन के समान प्रभावों की सूचना दी है। पारंपरिक परिपक्वन की तुलना में अल्ट्रासोनिकेशन ने परिपक्वन का समय काफी घटा दिया।
ओक से सुगंध यौगिकों का अल्ट्रासोनिक विमोचन
Breniaux और उनके सहकर्मियों ने ओक की लकड़ी से बने वाइन के पीपों की सफाई के लिए उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड के प्रभावों तथा उपचार के बाद वाइन की एजिंग के लिए इन पीपों का उपयोग किए जाने पर पॉलीफेनोलिक और अन्य यौगिकों के विमोचन की जाँच की। पॉलीफेनॉल और पादप रसायन, जैसे एलैजिटैनिन, लिग्निन और सुगंध के पूर्वगामी यौगिक, वाइन के परिपक्वन और स्वाद में बड़ा योगदान देते हैं। कुल मिलाकर, अध्ययन ने दिखाया कि अल्ट्रासोनिक उपचार से बहुत कम उपचार समय में पॉलीफेनॉल और अन्य जैवसक्रिय यौगिकों की अधिक प्राप्ति हुई। उदाहरण के लिए, एजिंग के 8 महीने और 12 महीने पर अल्ट्रासाउंड उपचार के मामले में फर्फ्यूरल की सांद्रता अधिक थी, और वैकल्पिक भाप उपचार की तुलना में सांद्रता में 18.8 से 92.6% की वृद्धि हुई। 5-methylfurfural की सांद्रता 1 वर्ष पुराने पीपों (12 महीने की एजिंग वाली वाइन) और 2 वर्ष पुराने पीपों (2, 8 और 12 महीने की एजिंग वाली वाइन) के अल्ट्रासोनिक उपचार में उल्लेखनीय रूप से अधिक थी, जिसमें 20.5 से 97% की वृद्धि हुई। व्हिस्की लैक्टोन के डायस्टीरियोआइसोमर के संबंध में, अल्ट्रासोनिक उपचार किए गए 3 वर्ष पुराने पीपों में trans-whisky lactone की सांद्रता उल्लेखनीय रूप से अधिक थी: 12 महीने की एजिंग के बाद वाइन में इसकी सांद्रता 75.2 ± 5.6 μg/L थी, जो भाप से उपचारित पीपे में एजिंग की गई वाइन की तुलना में 46.9% की वृद्धि दर्शाती है। वैनिलिन और सिरिंगैल्डिहाइड की सांद्रताओं के लिए भी, अल्ट्रासोनिक उपचार के बाद वाइन में मापे गए मान उल्लेखनीय रूप से अधिक थे। पीपों के भाप उपचार से तुलना करने पर, कुल ऊर्जा खपत पावर अल्ट्रासाउंड के लिए 0.38 kWh और जलवाष्प के लिए 3 kWh थी, जो 7.89 गुना कम है।
(cf. Breniaux et al., 2021)
अल्ट्रासाउंड द्वारा बढ़ावा दी जाने वाली वाइन की रासायनिक अभिक्रियाएँ
वाइन की एजिंग के दौरान अनेक रासायनिक अभिक्रियाएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, प्रोएन्थोसायनिडिन यौगिकों में बहुलकीकरण करने, एन्थोसायनिन के साथ संघनन करने और प्रोटीन तथा पॉलीसैकराइड जैसे अन्य बहुलकों के साथ जुड़ने की प्रवृत्ति होती है। एन्थोसायनिन के साथ होने वाली यह संघनन अभिक्रिया रेड वाइन के रंग को गहरा करने और स्थिर बनाने में शामिल मुख्य रासायनिक अभिक्रिया है, जिससे इसका रंग चमकीले लाल से बदलकर भूरे रंग की आभा वाला गहरा लाल हो जाता है।
Masuzawa et al., 2000 के शुरुआती अध्ययनों ने पहले ही दिखा दिया था कि अल्ट्रासाउंड फेनोलिक यौगिकों के बहुलकीकरण को बढ़ावा देता है और वाइन के परिपक्व होने के साथ रेड वाइन में पॉलीफेनोलिक पदार्थों की मात्रा बढ़ाता है।
पीपों में वाइन की एजिंग के दौरान लकड़ी से सैकड़ों यौगिक वाइन में निष्कर्षित हो सकते हैं, जिससे अंतिम वाइन के स्वाद, सुगंध और मुँह में महसूस होने वाली बनावट में प्रत्यक्ष योगदान मिलता है। ओक की लकड़ी के रेशों का संघटन एजिंग प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि लिग्निन से वाष्पशील फेनॉल और फेनोलिक ऐल्डिहाइड तथा सेल्यूलोज और हेमीसेल्यूलोज की शर्करा के अपघटन से फर्फ्यूरल यौगिक निष्कर्षित होते हैं।
हालाँकि ओक के पीपों में पारंपरिक एजिंग का सदियों से व्यापक उपयोग होता आया है, फिर भी इसकी कुछ अंतर्निहित कमियाँ हैं। पहली, पीपे में एजिंग की प्रक्रिया में सामान्यतः कुछ महीनों से लेकर कई वर्षों तक का समय लगता है, जिससे इसमें बहुत समय व्यतीत होता है। दूसरी, पीपे महँगे होते हैं, वाइनरी में बहुत जगह घेरते हैं और समय के साथ इन्हें बदलना पड़ता है। तीसरी, जैसे-जैसे ओक के पीपे पुराने होते जाते हैं, वे Brettanomyces और Dekkera वंशों के यीस्ट जैसे अवांछित सूक्ष्मजीवों से संदूषित हो सकते हैं।
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वाइन की एजिंग और परिपक्वन के लिए अल्ट्रासोनिक उपकरण
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| बैच का आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/min | UP100H |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | अधिक | उपकरणों का समूह: UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक स्तर पर मिश्रण संबंधी अनुप्रयोगों, परिक्षेपण, पायसीकरण और निष्कर्षण के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है।
साहित्य / संदर्भ
- Parthey, Beatrix; Lenk, Matthias; Kleinschmidt, Thomas (2014): Ultraschallbehandlung von Traubenmaische und Wein. Präsentation der Hochschule Anhalt, Mitteldeutsches Institut für Weinforschung, 2014.
- Breniaux, M.;Renault, P.; Ghidossi, R. (2021): Impact of High-Power Ultrasound for Barrel Regeneration on the Extraction of Wood Volatile and Non-Volatile Compounds. Processes 2021, 9, 959.
- Y. Tao, Z. Zhang, D. Sun (2014): Experimental and modeling studies of ultrasound-assisted release of phenolics from oak chips into model wine. Ultrasonics Sonochemistry 21, (2014). 1839–1848.
- Y. Tao, J.F. Garcia, D.W . Sun (2014): Advances in wine aging technologies for enhancing wine quality and accelerating wine aging process. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 54, 2014. 817–835.
- Masuzawa, Nobuyoshi; Ohdaira, Etsuzo; Ide, Masao (2000): Effects of Ultrasonic Irradiation on Phenolic Compounds in Wine. Japanese Journal of Applied Physics, 39 (Part 1, No. 5B), 2000. 2978–2979.
- B.K. Tiwari; A. Patras; N. Brunton; P.J. Cullen; C.P. O’Donnell (2010): Effect of ultrasound processing on anthocyanins and color of red grape juice. Ultrasonic Sonochemistry 17(3), 2010. 598–604.
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है, जिनके आकार प्रयोगशाला स्तर से लेकर औद्योगिक स्तर तक होते हैं।