Odležavanje i obrada vina hrastovinom uz pomoć ultrazvuka

Odležavanje i obrada vina hrastovinom uvelike pridonose konačnom okusu i kvaliteti vina. Poznato je da oba procesa dugo traju, a dozrijevanje često traje nekoliko godina. Ultrazvuk je vrlo učinkovita i brza tehnologija koja intenzivira dozrijevanje vina i znatno ubrzava procese poput ekstrakcije spojeva iz hrastovine, mikrooksigenacije i kemijskih procesa (npr. polimerizacije). Sonikacijom se mlada vina mogu u roku od nekoliko minuta pretvoriti u dozrela vina s bukeom koji nastaje višegodišnjim odležavanjem u hrastovim bačvama.

Arome vina iz hrastovine dobivene ultrazvučnom ekstrakcijom

Fenolni spojevi povezani s trpkošću i aromatski spojevi, koji potječu iz hrastovine, prenose se iznimno brzo kada se tijekom odležavanja vina primjenjuje sonikacija. Ultrazvuk je skratio ekstrakciju spojeva iz hrastovine na nekoliko minuta – u usporedbi s nekoliko godina tradicionalnog odležavanja vina u bačvama.

Obrada vina hrastovinom uz pomoć ultrazvuka

Za intenzivniju obradu vina hrastovinom, hrastove strugotine ili dužice sonificiraju se u vinu. Ultrazvučni valovi otvaraju i razaraju stanične stijenke drvnog materijala pa se unutarstanični spojevi poput tanina, fenola, spojeva nazvanih „furones”, laktona itd. ultrazvučnom kavitacijom oslobađaju u vino. Budući da ultrazvučne oscilacije i kavitacija stvaraju intenzivne turbulencije i mikrostrujanja, prijenos tvari između unutrašnjosti stanice i okolnog otapala drastično se intenzivira pa se biomolekule (tj. aromatski spojevi) učinkovito i brzo oslobađaju. Budući da je sonikacija isključivo mehanička obrada, njome se vinu ne dodaju nikakve kemikalije.

Usporedba kvalitete pri tradicionalnom i ultrazvučnom odležavanju vina. Vino podvrgnuto ultrazvučnom odležavanju znatno brže postiže vrhunsku kvalitetu.
(grafički prikaz: ©Yıldırım i Dündar, 2017, prilagođeno prema Leonhardt i Morabito, 2007).

Ultrazvuk – isključivo mehaničke sile

Ultrazvuk visokog intenziteta i niske frekvencije stvara uvjete visoke gustoće energije, koje obilježavaju visoki tlakovi, visoke temperature i velike smične sile. Te fizikalne sile potiču razaranje staničnih struktura kako bi se unutarstanični spojevi oslobodili u medij. Osim toga, proces odležavanja vina potpomognut ultrazvukom potiče mikrooksigenaciju i oksidacijske procese. Time kontrolirana sonikacija može pozitivno utjecati na kemijske reakcije u vinu. Vina podvrgnuta ultrazvučnom odležavanju znatno brže postižu vrhunsku kvalitetu od tradicionalno odležanih vina. Nadalje, vina podvrgnuta ultrazvučnom odležavanju pokazuju višu razinu očuvanosti pa sonificirano vino zadržava vrhunsku kvalitetu dulje nego pri standardnom procesu odležavanja.

Mehanizam razaranja stanične stijenke: (a) pucanje stanične stijenke uslijed kavitacije. (b) Difuzija otapala u staničnu strukturu.
(Grafički prikaz prilagođen prema Shirsath i sur., 2012)

Prednosti ultrazvučnog odležavanja vina u odnosu na odležavanje u hrastovim bačvama

Odležavanje u hrastovim bačvama uobičajen je, tradicionalan postupak odležavanja vina. U hrastovim bačvama tijekom dugog razdoblja skladištenja dolazi do oksidacije u maloj mjeri. Skladištenje vrhunskog vina često traje nekoliko godina te je stoga skup postupak. Tijekom dozrijevanja u hrastovim bačvama vino razvija brojne jedinstvene arome. Osim dugotrajnog, višegodišnjeg postupka dozrijevanja i povezanog gubitka vremena, hrastove su bačve skupe za nabavu i održavanje. Neželjeni mikroorganizmi poput vrsta kvasaca (npr. Brettanomyces i Dekkera) mogu kontaminirati vinske bačve. Vino pokvareno djelovanjem kvasaca poznato je po lošem okusu i mirisu.
Zbog tih nedostataka tradicionalne obrade vina hrastovinom u bačvama, ultrazvučno odležavanje i obrada vina hrastovinom troškovno su učinkovita i znanstveno dokazana alternativa tradicionalnom odležavanju u bačvama. Sonikacija skraćuje vrijeme dozrijevanja i poboljšava nekoliko čimbenika kvalitete vina. Sonikacija se može primjenjivati tijekom različitih faza proizvodnje vina, uključujući maceraciju, ekstrakciju polifenola te odležavanje, dozrijevanje i obradu hrastovinom. Znanstvena istraživanja i industrijske primjene dokazuju opravdanost primjene sonikacije u proizvodnji vina, uz znatna poboljšanja u vidu skraćenih razdoblja odležavanja i učinkovitije proizvodnje visokokvalitetnih vina.

Ultrazvučno ubrzano dozrijevanje vina: istraživanje prof. Th. Kleinschmidta pokazuje povoljnu promjenu arome spoja 3-Methyl-1Butanol u crnom vinu pri sonikaciji u prisutnosti drvene sječke American Blend. (Ultrazvučni uređaj UIP2000hdT, amplituda 43µm, površina sonotrode 9cm2)

Znanstvena istraživanja ultrazvučnog odležavanja vina

Relativno umjeren intenzitet ultrazvuka ili relativno umjerena razina gustoće akustične energije mogu potaknuti brzu ekstrakciju i izluživanje fenolnih spojeva iz hrastove sječke u vino, čime se potencijalno poboljšavaju okus i hranjiva vrijednost vina unutar znatno skraćenog vremena dozrijevanja. Nadalje, ultrazvučna obrada može brzo promijeniti sastav vina, što se pripisuje učincima akustične kavitacije. Pritom se pretpostavlja da visoka razina gustoće akustične energije potiče ultrazvučnu promjenu sastava vina. (usp. Yang et al., 2014)
Jiménez-Sánchez et al. (2020) izvijestili su o sličnim učincima odležavanja pri uporabi hrastove sječke i ultrazvuka za ocat od šerija. Sonikacija je znatno skratila vrijeme dozrijevanja u usporedbi s tradicionalnim dozrijevanjem.

Ultrazvučno oslobađanje aromatskih spojeva iz hrastovine

Breniaux i suradnici istražili su učinke ultrazvuka velike snage na čišćenje hrastovih vinskih bačava i naknadno oslobađanje polifenolnih i drugih spojeva kada su se bačve nakon obrade upotrebljavale za starenje vina. Polifenoli i fitokemikalije poput elagitanina, lignina i aromatskih prekursora znatno pridonose dozrijevanju i okusu vina. Općenito, istraživanje je pokazalo da se ultrazvučnom obradom postižu veći prinosi polifenola i drugih bioaktivnih spojeva uz vrlo kratko vrijeme obrade. Primjerice, koncentracija furfurala bila je viša u slučaju ultrazvučne obrade nakon 8 i 12 mjeseci starenja, uz povećanje koncentracije između 18,8 i 92,6% u usporedbi s alternativnom obradom parom. Koncentracija 5-metilfurfurala bila je značajno viša pri ultrazvučnoj obradi bačava starih 1 godinu (vino odležano 12 mjeseci) i bačava starih 2 godine (vino odležano 2, 8 i 12 mjeseci), uz povećanje između 20,5 i 97%. Što se tiče dijastereoizomera viski-laktona, koncentracija trans-viski-laktona bila je značajno viša u bačvama starim 3 godine obrađenima ultrazvukom: nakon 12 mjeseci starenja njegova koncentracija u vinu iznosila je 75,2 ± 5,6 μg/L, što predstavlja povećanje od 46,9% u usporedbi s vinom odležanim u bačvi obrađenoj parom. Vrijednosti koncentracija vanilina i siringaldehida izmjerene u vinu također su bile značajno više nakon ultrazvučne obrade. Pri usporedbi s obradom bačava parom, ukupna potrošnja energije iznosila je 0,38 kWh za ultrazvuk velike snage i 3 kWh za vodenu paru, što je 7,89 puta manje.
(cf. Breniaux et al., 2021)

Kemijske reakcije u vinu potaknute ultrazvukom

Tijekom starenja vina odvijaju se brojne kemijske reakcije. Primjerice, proantocijanidinski spojevi skloni su polimerizaciji, kondenzaciji s antocijaninima i povezivanju s drugim polimerima, poput proteina i polisaharida. Ta reakcija kondenzacije s antocijaninima glavna je kemijska reakcija koja sudjeluje u tamnjenju i stabilizaciji boje crnog vina, koja se mijenja iz svijetlocrvene u tamnocrvenu sa smeđim tonovima.
Rana istraživanja koja su proveli Masuzawa et al., 2000 već su pokazala da ultrazvuk potiče polimerizaciju fenolnih spojeva i povećava sadržaj polifenola u crnom vinu tijekom njegova dozrijevanja.
Tijekom starenja vina u bačvama stotine spojeva mogu se ekstrahirati iz drva u vino, što izravno pridonosi okusu, aromi i osjetu u ustima konačnog vina. Sastav vlakana hrastova drva ima važnu ulogu u procesu starenja jer se ekstrahiraju hlapljivi fenoli i fenolni aldehidi iz lignina te furfuralni spojevi nastali razgradnjom šećera celuloze i hemiceluloza.
Iako se tradicionalno starenje u hrastovim bačvama naširoko primjenjuje već stoljećima, ono i dalje ima određene svojstvene nedostatke. Prvo, proces starenja u bačvi obično traje od nekoliko mjeseci do nekoliko godina, što zahtijeva mnogo vremena. Drugo, bačve su skupe, zauzimaju mnogo prostora u vinariji i s vremenom ih je potrebno zamijeniti. Treće, kako hrastove bačve stare, mogu se kontaminirati nepoželjnim mikroorganizmima poput kvasaca iz rodova Brettanomyces i Dekkera.
Pročitajte više o ultrazvučnoj sanitaciji i čišćenju vinskih bačava!

Ultrazvučna oprema za starenje i dozrijevanje vina

Hielscher Ultrasonics već je nekoliko desetljeća pouzdan dobavljač ultrazvučnih procesora velike snage i niske frekvencije za prehrambenu industriju i industriju pića. Vinarije i destilerije prihvatile su ultrazvučnu tehnologiju za proizvodnju visokokvalitetnih vina i alkoholnih pića u učinkovitijim uvjetima, odnosno za postizanje visokokvalitetnih rezultata u ubrzanom procesu i u uvjetima koji se mogu precizno kontrolirati.
Hielscher ultrazvučni uređaji dostupni su u svim veličinama, od ručnog laboratorijskog uređaja za istraživanje i kontrolu kvalitete do stolnih i pilot-sustava za male specijalizirane vinograde i srednje velike proizvođače vina, kao i ultrazvučnih uređaja velikog kapaciteta obrade za velike komercijalne proizvođače vina.
Svi Hielscher ultrazvučni procesori opremljeni su najsuvremenijom tehnologijom, uključujući digitalni zaslon u boji, sofisticirani softver, pametne postavke, automatsko bilježenje podataka na ugrađenu SD karticu i daljinsko upravljanje putem preglednika za precizan rad, ponovljive i reproducibilne rezultate te najvišu razinu jednostavnosti uporabe. Kupci diljem svijeta koriste tehnologiju Hielscher Ultrasonics u vinarijama i destilerijama te postižu izvrsne rezultate pri odležavanju, obradi hrastovinom i aromatiziranju vina i jakih alkoholnih pića.
Obratite nam se odmah! Naše dobro obučeno osoblje s dugogodišnjim iskustvom pomoći će vam tehničkim informacijama, preporukama za idealan ultrazvučni uređaj i neobvezujućim ponudama!

Tablica u nastavku daje vam uvid u približan kapacitet obrade naših ultrazvučnih uređaja: