A bor szonikálása – Az ultrahang innovatív alkalmazásai borászatokban
Az ultrahang egy nem termikus feldolgozási módszer, amelyet enyhe alkalmazása, de a termékre gyakorolt jelentős hatása miatt már széles körben használnak az élelmiszeriparban. A pincészetek számára az szonikálás különböző alkalmazásokat kínál, mint például az ízek, fenolok és színezékek kivonása, az érlelés & az érlelés, a tölgyezés és a gáztalanítás.
A bor alkoholtartalmú ital, amelyet leggyakrabban szőlőből, de más gyümölcsökből (pl. almabor, bodzabor) vagy keményítőalapú anyagokból (pl. rizsbor, kukoricabor) is készítenek.
A bor kedvelt fogyasztási cikk, amelynek előállítása pazar folyamatot igényel. A minőségi és kiváló minőségű borok készítése időigényes és ezért költséges vállalkozásként ismert. Végül a borász érdeke, hogy felgyorsítsa a erjedés (alkohollá alakítás) és az érlelés (összetett ízek és aromák megadása), és ugyanakkor kiváló minőségű italt állít elő a kívánt ízzel, csokorral, szájérzettel és színnel.
Az ultrahang különböző hatásai a borfeldolgozásban
A borra alkalmazott teljesítmény ultrahang számos jótékony hatást fejt ki. A legfontosabb alkalmazások a következők: íz intenzívebbé tétele a borcsokor ízesítésben gazdag összetevőinek, például fenoloknak és aromásoknak a kivonásával, tölgy, és a érés & öregedés.
Aromás és fenolos vegyületek kivonása szőlőből
Az ultrahang jól ismert és bevált eszköz az intracelluláris növényi anyagok és aromás vegyületek kivonására. Az ultrahang mechanikai aktivitása támogatja az oldószerek diffúzióját a szövetbe. Mivel az ultrahang mechanikusan megszakítja a sejtfalat a kavitációs nyíróerőkkel, megkönnyíti a sejtből az oldószerbe történő átvitelt. A részecskeméret csökkentése az ultrahangos kavitációval növeli a szilárd és a folyékony fázis közötti érintkezési felületet.
A szőlő híres és igényes a polifenolok gazdagsága miatt. Ezek a fenolos vegyületek (például monomer flavanolok, dimer, trimer és polimer procianidinek, valamint fenolos savak) a szőlőből antiradikális és antioxidáns tulajdonságaikról ismertek. Kémiailag két alkategóriába sorolhatók: flavonoidok és nem flavonoidok. A bor legfontosabb flavonoidjai az antocianinok és a tanninok, amelyek hozzájárulnak a színhez, az ízhez és a szájérzethez. A nem flavonoidok közé tartoznak a sztilbének, például a resveratrol és a savas vegyületek, például benzoesav, koffeinsav és fahéjsav. Ezeknek a fenolos vegyületeknek a többsége a szőlőhéjban és a magokban található. Az intenzív ultrahangos erők képesek hatékonyan kivonni az értékes összetevőket a szőlőmagból és a héjból.
Cocito et al. (1995) tanulmányában az ultrahangos kezelést gyors, megismételhető és lineáris folyamatként mutatták be az aromavegyületek kivonására mustban és borban. Az ultrahangos extrakcióval kapott vegyületkoncentrációk eredményei magasabbak voltak, mint a C18 oszlop extrakciója (gyanta extrakció).
Összefoglalva az ultrahangos extrakció előnyeit, az ultrahang olcsó, egyszerű és hatékony alternatívája a hagyományos nem termikus extrakciós eszközöknek, mint például a magas hidrosztatikus nyomás (HP), sűrített szén-dioxid (cCO2) és szuperkritikus szén-dioxid (ScCO2) és nagy elektromos mező impulzusok (HELP). További előny, hogy az ultrahangos extrakció – ellentétben a fent említett alternatívákkal – könnyen tesztelhető labor vagy asztali mérleg. Ezek a vizsgálatok reprodukálható eredményeket adnak, így a következő felskálázás nem igényel további erőfeszítéseket az optimális beállítás megtalálásához. A teljes kereskedelmi termeléshez, megbízható NAGY TEHERBÍRÁSÚ ULTRAHANGOS KÉSZÜLÉKEK Akár 16 000 watt egységenként lehetővé teszi a nagyon nagy térfogatú áramok ultrahangos kezelését.
Ultrahanggal segített extrakció a bor tölgyezéséhez
A tölgyezés szakaszában a bor érintkezik a hordók fájával (hagyományos tölgy) vagy hozzáadott faaprítékkal, fapálcákkal / hordókkal vagy tölgyporral (alternatív tölgy). A tölgy (ízesítés) leggyakoribb fája – az eljárás kifejezése szerint – tölgy (quercus). Más, ritkábban használt fafajták például a gesztenye, fenyő, vörösfenyő, cseresznye vagy akác. A fa kémiai tulajdonságait arra használják, hogy mélyreható hatásokat érjenek el a bor ízével és illatával kapcsolatban. A tölgyben található fenolok kölcsönhatásba lépnek a bortermelő ízekkel, például vaníliával, karamellel, tejszínnel, fűszerrel vagy földes ízekkel. Nagyon fontos hatásuk van az ellagitanninoknak (hidrolizálható tannin), amelyek a fa lignin szerkezetéből származnak, mivel megvédik a bort az oxidációtól és a redukciótól.
Az ultrahangos extrakció hasznos a bor oaking színpadán, mivel a folyadék behatolása a por, forgács, botok vagy bordák fa szerkezetébe fokozódik az ultrahang által generált nagynyomású és alacsony nyomású ciklusokkal. Mivel ezáltal a tömegátadás szembetűnően megnő, ez rövidebb áztatási időszakot és magasabb ízeredményeket jelent. Ha tölgypor vagy fa ízű desztillátumokat (alternatív tölgyezést) alkalmazunk a borba, az ultrahangos erők a részecskék vagy cseppek nagyon finom diszperzióját biztosítják a borba, hogy javítsák a felület nedvesedését és expozícióját. Ez nagyon fontos a magas íz és szájérzet eléréséhez, és hozzájárul az alkoholos ital minőségéhez. Az a tény, hogy a hordózás és az öregedés hosszabb idő- és költségtényezőt jelent a borkészítésben, az ultrahangot kivételesen érdekes feldolgozási módszerré teszi, mivel a Hielscher ultrahangos készülékek meggyőzik az alacsony befektetési költségeket, a könnyű megvalósítást és a kiemelkedő energiahatékonyság.
Ultrahanggal segített deagglomeráció a bor érlelése során
A bor hagyományos, időigényes érlelési folyamata során különböző molekulák reakciói lépnek fel a borban. Ez azt jelenti, hogy a molekulák az egymás közötti kölcsönhatásnak megfelelően változnak. Ennek a molekuláris változásnak az ideje és eredménye a bor összetevőitől és környezetétől függ. Általában jóváhagyják, hogy az alkoholt szeszes italokban diszpergálják, de ez nem jelenti azt, hogy a molekulák keveredése érhető el. Mint a borban, természetesen csak alacsony energia a reakciókhoz – Mivel a kötés és a keverés rendelkezésre áll, a természetes változások mértéke többnyire befejezetlen lesz. Míg az összetevők hajlamosak kölcsönhatásba lépni, kapcsolódni és megváltoztatni a molekuláris tulajdonságokat, az alacsony energia jelenléte miatt nem tudnak abszolút kölcsönhatást, átalakítást vagy kötést megvalósítani molekuláris szinten.
Mivel a bort szonikálják (ami azt jelenti, hogy energiát adnak a folyadékba), az összetevők következetesebb és egyenletesebb diszperziót kínálnak. Ultrahangos kezeléssel a bor homogén folyadékká válik, amely nagyon rövid idő alatt hosszabb eltarthatósági idővel rendelkezik. A homogenitás nagyobb kölcsönhatást tesz lehetővé a molekulák között, és ezáltal teljesebb molekuláris változást. Ez az íz és a minőség javulását jelenti.
Diszperzió: A palackozás előtt a legtöbb bort adalékanyagokkal, például tartósítószerekkel (pl. kálium-biszulfát, nátrium-biszulfát), tisztítószerekkel, színezőporokkal és további derítőszerekkel és javítószerekkel kezelik. Ezeket az adalékanyagokat a korai barnulás és romlás elkerülésére, a bor minőségének javítására, a hiányosságok kiküszöbölésére vagy az erjedési folyamat támogatására használják. Ultrahangos kezeléssel ezek az adalékanyagok nagyon következetesen diszpergálhatók a borba, hogy a feldolgozás magasabb eredményei legyenek. Ez végül jobb minőséghez és jobb ízhez vezet – ez minden borász erőfeszítése.
Hatóanyagok ultrahangos extrakciója
A bor számos egészségre jótékony hatású hatóanyagot tartalmaz, például tanninokat, fenolokat, flavonoidokat és másokat, amelyek értékes összetevők a gyógyszeriparban, az élelmiszeriparban és a kozmetikai iparban.
Tudjon meg többet a fitokemikáliák, például polifenolok, antocianidinek, proantocianidin és egyéb bioaktív vegyületek szőlőből és szőlő melléktermékekből történő kivonásáról!
Excursus
A rizsbor és a kukoricabor öregedése: Chang et al. (2002) a rizsborról és a kukoricaborról szóló tanulmányukban megállapította, hogy a bor szonikálásának öregedési hatásai a bor típusától függenek. Így volt a rizsbor ultrahangos öregedése a pH-érték, az alkoholtartalom, az acetaldehid, az íz és az érzékszervi tulajdonságok tekintetében szignifikánsan jobb, mint a kukoricabor ultrahanggal segített öregedése. Mind a rizsbor, mind a kukoricabor esetében jelentősen csökkent az érlelési idő (1 évről 1 hétre vagy 3 napra).
Hielscher ultrahangos processzorai
A Hielscher a kiváló minőségű és nagy teljesítményű ultrahangos készülékek vezető szállítója. A Hielscher által gyártott ultrahangos készülékeket laboratóriumi mintákhoz, kísérleti mérlegfeldolgozáshoz vagy teljes körű gyártáshoz használják az ipar és a kutatás sokféle területén. A tökéletes teljesítmény és az egyes folyamatokhoz való alkalmazkodás érdekében a Hielscher ultrahangos készülékek széles skáláját kínálja bármilyen folyadéktérfogat ultrahangos kezelésére, több mikrolitertől több száz köbméter / óráig. Az ultrahangos készülékek könnyen tesztelhetők a folyamat hatékonysága kisebb léptékben. Általában a UIP1000hd (1 kW) a folyamatfejlesztéshez 0,5L és 1000L / óra közötti áramlási sebességre használják. Ezen a skálán a feldolgozási hatékonyság optimalizálható az amplitúdó, a nyomás és az áramlási sebesség változtatásával. Az ultrahangos rendszer telepítése vagy utólagos felszerelése a gyártósorba, valamint az üzemeltetés és karbantartás egyszerű és nehézségmentes.
Ultrahangos folyadékokban
Nagy teljesítményű ultrahang generál Kavitáció folyadékokba. A kavitációs buborékok implóziója során lokálisan rendkívül nagy erők jelennek meg: a kavitációs "forró pontban" nagyon magas hőmérséklet (kb. 5,000K) és nyomás (kb. 2,000atm) érhető el. A kavitációs buborék implóziója akár 280 m / s sebességű folyékony fúvókákat is eredményez. Amikor ezek az intenzív erők a folyadékba kerülnek, különböző hatásokat okoznak. Alkoholos folyadékban az ultrahangos kezelés felgyorsítja az alkohol, aldehidek, észterek és olefinek oxidációját, polimerizációját és kondenzációját, hogy új vegyületeket építsenek, amelyek több és jobb ízt és csokrot hoznak létre.
Mint a legérdekesebb ultrahangos alkalmazások a borkészítés (borkészítés), különösen az ultrahanggal segített Extrakció, agglomeráció, és diszperzió meg kell nevezni. Ezek a hatások teszik az ultrahangos kezelést a bor és más italok ilyen hatékony feldolgozási módszerévé.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
---|---|---|
1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Irodalom / Hivatkozások
- Chang, Audrey Chingzu; et al. (2002): The application of 20kHz ultrasonic waves to accelerate the aging of different wines. Food Chemistry 79, 2002. 501–506.
- Cocito, C.; et al. (1995): Rapid extraction of aroma compounds in must and wine by means of ultrasound.
- Ghafoor, Kashif; et al. (2009): Optimization of an extraction method of aroma compounds in white wine using ultrasound.
- Hernanz Vila, Dolores; et al. (1999): Optimization of an extraction method of aroma compounds in white wine using ultrasound. Talanta 50(2), 13.Sept.1999. 413-21.
- Jiranek, Vladimir et al. (2007): High power ultrasonics as a novel tool offering new opportunities for managing wine microbiology. Biotechnology Letters 2008. 1-6.
- Vilkhu, Kamaljit; et al. (2008): Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry — A review. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2; 2008. 161-169.