Գինիների հնեցումն ու կաղնափայտով մշակումը ուլտրաձայնի միջոցով
Գինու հնեցումն ու կաղնափայտով մշակումը մեծապես նպաստում են գինու վերջնական համի և որակի ձևավորմանը։ Հայտնի է, որ երկու գործընթացներն էլ երկար ժամանակ են պահանջում, և հասունացման գործընթացը հաճախ տևում է մի քանի տարի։ Ուլտրաձայնը բարձր արդյունավետությամբ և արագ գործող տեխնոլոգիա է, որն ինտենսիվացնում է գինու հասունացումը և զգալիորեն արագացնում այնպիսի գործընթացներ, ինչպիսիք են կաղնափայտի միացությունների էքստրակցիան, միկրոթթվածնավորումը և քիմիական գործընթացները (օրինակ՝ պոլիմերացումը)։ Ուլտրաձայնային մշակմամբ երիտասարդ գինիները կարելի է րոպեների ընթացքում հնեցնել՝ ստանալով հասունացած գինիներ՝ կաղնե տակառներում մի քանի տարվա հնեցմանը բնորոշ բույրերի փնջով։
Կաղնափայտից ստացվող գինու համաբույրերը՝ ուլտրաձայնային էքստրակցիայի միջոցով
Կաղնափայտից ստացվող՝ տտիպության հետ կապված ֆենոլային միացությունները և բուրավետ միացությունները չափազանց արագ են փոխանցվում գինուն, երբ հնեցման ընթացքում կիրառվում է ուլտրաձայնային մշակում։ Ուլտրաձայնն արագացրեց կաղնափայտի միացությունների էքստրակցիան՝ դրա տևողությունը հասցնելով մի քանի րոպեի՝ գինիների ավանդական տակառային հնեցման մի քանի տարվա համեմատ։
Գինու մշակումը կաղնափայտով՝ ուլտրաձայնի միջոցով
Կաղնափայտով մշակումն ինտենսիվացնելու համար կաղնու տաշեղները կամ տակառատախտակները գինու մեջ ենթարկվում են ուլտրաձայնային մշակման։ Ուլտրաձայնային ալիքները բացում և քայքայում են փայտանյութի բջջապատերը, ինչի շնորհիվ ներբջջային միացությունները, ինչպիսիք են տանինները, ֆենոլները, furones, լակտոնները և այլն, ուլտրաձայնային կավիտացիայի միջոցով ազատվում են գինու մեջ։ Քանի որ ուլտրաձայնային տատանումներն ու կավիտացիան առաջացնում են ինտենսիվ տուրբուլենտություն և միկրոհոսքեր, բջջի ներսի և շրջապատող լուծիչի միջև զանգվածափոխանակությունը կտրուկ ինտենսիվանում է, ինչի շնորհիվ կենսամոլեկուլները (այսինքն՝ բուրավետ միացությունները) արդյունավետորեն և արագ ազատվում են։ Քանի որ ուլտրաձայնային մշակումը զուտ մեխանիկական մշակում է, այն գինուն որևէ քիմիական նյութ չի ավելացնում։
Գինու որակի համեմատությունը ավանդական և ուլտրաձայնային հնեցման դեպքում։ Ուլտրաձայնով հնեցված գինին իր որակի գագաթնակետին է հասնում զգալիորեն ավելի արագ։
(գծապատկեր՝ ©Yıldırım և Dündar, 2017, հարմարեցված՝ ըստ Leonhardt և Morabito, 2007)։
Ուլտրաձայնային մշակումը կարող է գինին հնեցնել րոպեների ընթացքում։ Ուլտրաձայնն օգտագործվում է քիմիական գործընթացներ նախաձեռնելու և կաղնափայտից ստացվող միացությունների (օրինակ՝ բուրավետ միացությունների) փոխանցումը փայտից գինու մեջ արագացնելու համար։
Ուլտրաձայն – բացառապես մեխանիկական ուժեր
Բարձր ինտենսիվության, ցածր հաճախականության ուլտրաձայնը ստեղծում է էներգիայի բարձր խտությամբ պայմաններ, որոնք բնութագրվում են բարձր ճնշումներով, ջերմաստիճաններով և սահքի մեծ ուժերով։ Այս ֆիզիկական ուժերը նպաստում են բջջային կառուցվածքների քայքայմանը՝ ներբջջային միացությունները միջավայրի մեջ ազատելու համար։ Բացի այդ, ուլտրաձայնի օժանդակությամբ գինու հնեցման գործընթացը նպաստում է միկրոթթվածնավորման և օքսիդացման գործընթացներին։ Այդպիսով, վերահսկվող ուլտրաձայնային մշակումը կարող է դրականորեն ազդել գինու մեջ ընթացող քիմիական ռեակցիաների վրա։ Ուլտրաձայնով հնեցված գինիներն իրենց որակի գագաթնակետին են հասնում զգալիորեն ավելի արագ, քան ավանդական եղանակով հնեցված գինիները։ Ավելին, ուլտրաձայնով հնեցված գինիներն ունեն պահպանման ավելի բարձր մակարդակ, այնպես որ ուլտրաձայնով մշակված գինին իր որակի գագաթնակետը պահպանում է ավելի երկար ժամանակ, քան ստանդարտ հնեցման գործընթացի դեպքում։
Բջջապատի քայքայման մեխանիզմը՝ (a) բջջապատի քայքայում կավիտացիայի հետևանքով։ (b) լուծիչի դիֆուզիա դեպի բջջային կառուցվածքի ներսը։
(Գծապատկերը հարմարեցված է՝ ըստ Shirsath և համահեղինակներ, 2012)
Գինու ուլտրաձայնային հնեցման առավելությունները կաղնե տակառներում հնեցման նկատմամբ
Կաղնե տակառները գինու հնեցման տարածված, ավանդական եղանակն են։ Կաղնե տակառներում օքսիդացումը տեղի է ունենում փոքր չափով՝ տակառում պահպանման երկար ժամանակահատվածի ընթացքում։ Բարձրակարգ գինու պահպանման ժամանակահատվածը հաճախ տևում է մի քանի տարի, ուստի այն ծախսատար գործընթաց է։ Կաղնե տակառներում հասունացման ընթացքում գինու մեջ առաջանում են բազմաթիվ յուրահատուկ բույրեր։ Բացի տարիներ տևող հասունացման գործընթացից և դրա հետ կապված ժամանակի կորստից, կաղնե տակառների ձեռքբերումն ու սպասարկումը թանկ արժեն։ Անցանկալի միկրոօրգանիզմները, օրինակ՝ խմորասնկերի տեսակները (օրինակ՝ Brettanomyces և Dekkera), կարող են աղտոտել գինու տակառները։ Խմորասնկերից փչացած գինին հայտնի է իր վատ համով և հոտով։
Կաղնե տակառներում ավանդական մշակման այս թերությունների պատճառով գինու ուլտրաձայնային հնեցումն ու կաղնեփայտով մշակումը տակառներում ավանդական հնեցման տնտեսապես արդյունավետ և գիտականորեն ապացուցված այլընտրանք են։ Ուլտրաձայնային մշակումը կրճատում է հասունացման ժամանակը և բարելավում գինու որակի մի շարք գործոններ։ Ուլտրաձայնային մշակումը կարող է կիրառվել գինեգործության տարբեր փուլերում, ներառյալ մացերացիան, պոլիֆենոլների արդյունահանումը, ինչպես նաև հնեցումը, հասունացումը և կաղնեփայտով մշակումը։ Գիտական ուսումնասիրություններն ու արդյունաբերական կիրառությունները հաստատում են գինեգործության մեջ ուլտրաձայնային մշակման կիրառման հիմնավորվածությունը՝ ապահովելով զգալի բարելավումներ հնեցման ժամանակահատվածների կրճատման և բարձրորակ գինիների առավել արդյունավետ արտադրության առումով։
Ուլտրաձայնով արագացված գինու հասունացում. պրոֆ. Th. Kleinschmidt-ի ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս կարմիր գինու մեջ 3-Methyl-1Butanol միացության բույրի բարենպաստ փոփոխությունը՝ American Blend փայտատաշեղների առկայությամբ ուլտրաձայնային մշակման դեպքում։ (UIP2000hdT ուլտրաձայնային սարք, տատանման լայնույթ՝ 43µm, սոնոտրոդի մակերես՝ 9cm2)
UIP4000hdT ուլտրաձայնային սարքի տեղադրում գինու արդյունաբերական մշակման համար՝ հոսքի բարձր ծավալային արագություններով։
Գինիների ուլտրաձայնային հնեցման գիտական ուսումնասիրություններ
Համեմատաբար չափավոր մակարդակի ուլտրաձայնային ինտենսիվությունը կամ ակուստիկ էներգիայի խտությունը կարող է նպաստել կաղնու տաշեղներից գինու մեջ ֆենոլային միացությունների արագ արդյունահանմանն ու տարալվացմանը՝ այդպիսով հնարավոր դարձնելով գինու համի և սննդային արժեքի բարձրացումը հասունացման զգալիորեն կրճատված ժամանակահատվածում։ Բացի այդ, ուլտրաձայնային մշակումն ունակ է արագ փոփոխելու գինու բաղադրությունը, ինչը, ենթադրվում է, պայմանավորված է ակուստիկ կավիտացիայի ազդեցությամբ։ Ըստ այդմ՝ ենթադրվում է, որ ակուստիկ էներգիայի խտության բարձր մակարդակը նպաստում է գինու բաղադրության ուլտրաձայնային փոփոխությանը։ (տե՛ս Yang et al., 2014)
Հնեցման նմանատիպ ազդեցությունների մասին հաղորդել են Jiménez-Sánchez et al. (2020)՝ խերեսի քացախի համար կաղնու տաշեղներ և ուլտրաձայն կիրառելիս։ Ուլտրաձայնային մշակումը զգալիորեն կրճատել է հասունացման ժամանակը՝ ավանդական հասունացման համեմատ։
Կաղնեփայտից բուրավետ միացությունների ուլտրաձայնային ազատում
Breniaux-ն և գործընկերներն ուսումնասիրել են բարձր հզորության ուլտրաձայնի ազդեցությունը գինու կաղնե տակառի մաքրման և պոլիֆենոլային ու այլ միացությունների հետագա անջատման վրա, երբ մշակումից հետո տակառներն օգտագործվել են գինու հնեցման համար։ Պոլիֆենոլները և ֆիտոքիմիական նյութերը, ինչպիսիք են էլագիտանինները, լիգնինը և բուրավետ միացությունների նախորդները, մեծապես նպաստում են գինու հասունացմանը և համի ձևավորմանը։ Ընդհանուր առմամբ, ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ ուլտրաձայնային մշակմամբ պոլիֆենոլների և այլ կենսաակտիվ միացությունների ավելի բարձր ելքեր են ստացվել մշակման շատ կարճ ժամանակահատվածում։ Օրինակ՝ ուլտրաձայնային մշակման դեպքում ֆուրֆուրալի կոնցենտրացիան ավելի բարձր է եղել հնեցման 8 և 12 ամիսների ընթացքում՝ այլընտրանքային գոլորշային մշակման համեմատ աճելով 18,8–92,6%-ով։ 5-մեթիլֆուրֆուրալի կոնցենտրացիան ուլտրաձայնային մշակման դեպքում զգալիորեն ավելի բարձր է եղել 1 տարվա տակառների (12 ամիս հնեցված գինի) և 2 տարվա տակառների (2, 8 և 12 ամիս հնեցված գինի) համար՝ աճելով 20,5–97%-ով։ Ինչ վերաբերում է վիսկի լակտոնի դիաստերեոիզոմերներին, ապա տրանս-վիսկի լակտոնի կոնցենտրացիան զգալիորեն ավելի բարձր է եղել ուլտրաձայնով մշակված 3 տարվա տակառների դեպքում. 12 ամիս հնեցումից հետո գինու մեջ դրա կոնցենտրացիան կազմում է 75,2 ± 5,6 μg/L, ինչը գոլորշով մշակված տակառում հնեցված գինու համեմատ նշանակում է 46,9% աճ։ Վանիլինի և սիրինգալդեհիդի կոնցենտրացիաների՝ գինու մեջ չափված արժեքները նույնպես զգալիորեն ավելի բարձր են եղել ուլտրաձայնային մշակումից հետո։ Տակառների գոլորշային մշակման համեմատությամբ՝ էներգիայի ընդհանուր սպառումը հզոր ուլտրաձայնի դեպքում կազմել է 0,38 kWh, իսկ ջրային գոլորշու դեպքում՝ 3 kWh, այսինքն՝ 7,89 անգամ ավելի ցածր։
(տե՛ս Breniaux et al., 2021)
Գինու մեջ ուլտրաձայնով խթանվող քիմիական ռեակցիաներ
Գինու հնեցման ընթացքում տեղի են ունենում բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաներ։ Օրինակ՝ պրոանտոցիանիդինային միացությունները հակված են պոլիմերացվելու, անտոցիանների հետ կոնդենսացվելու և այլ պոլիմերների, օրինակ՝ սպիտակուցների ու պոլիսախարիդների հետ միավորվելու։ Անտոցիանների հետ կոնդենսացման այս ռեակցիան հիմնական քիմիական ռեակցիան է, որը մասնակցում է կարմիր գինու գույնի մգացմանն ու կայունացմանը. գույնը վառ կարմիրից փոխվում է շագանակագույն երանգներով մուգ կարմիրի։
Masuzawa et al., 2000-ի վաղ ուսումնասիրություններն արդեն ցույց են տվել, որ ուլտրաձայնը խթանում է ֆենոլային միացությունների պոլիմերացումը և գինու հասունացման ընթացքում բարձրացնում կարմիր գինու պոլիֆենոլների պարունակությունը։
Տակառներում գինու հնեցման ընթացքում փայտից գինու մեջ կարող են էքստրակցվել հարյուրավոր միացություններ, ինչն անմիջականորեն նպաստում է վերջնական գինու համի, բույրի և բերանում առաջացող զգացողությունների ձևավորմանը։ Կաղնու փայտի մանրաթելային կազմը կարևոր դեր է խաղում հնեցման գործընթացում, քանի որ էքստրակցվում են լիգնինից առաջացող ցնդող ֆենոլներն ու ֆենոլային ալդեհիդները և ցելյուլոզի ու հեմիցելյուլոզների շաքարների քայքայումից առաջացող ֆուրֆուրալային միացությունները։
Թեև կաղնե տակառներում ավանդական հնեցումը լայնորեն կիրառվել է դարեր շարունակ, այն դեռևս ունի որոշ բնորոշ թերություններ։ Նախ՝ տակառում հնեցման գործընթացը սովորաբար տևում է մի քանի ամսից մինչև մի քանի տարի, ինչը շատ ժամանակատար է։ Երկրորդ՝ տակառները թանկ են, գինեգործարանում մեծ տարածք են զբաղեցնում և ժամանակի ընթացքում փոխարինման կարիք ունեն։ Երրորդ՝ կաղնե տակառները հնանալուն զուգընթաց կարող են աղտոտվել անցանկալի միկրոօրգանիզմներով, ինչպիսիք են Brettanomyces և Dekkera ցեղերի խմորասնկերը։
Կարդացե՛ք ավելին գինու տակառների ուլտրաձայնային սանիտարական մշակման և մաքրման մասին։
Ուլտրաձայնային սարքավորումներ գինու հնեցման և հասունացման համար
Արդեն մի քանի տասնամյակ Hielscher Ultrasonics ընկերությունը սննդի և ըմպելիքների արդյունաբերության համար բարձր հզորության, ցածր հաճախականության ուլտրաձայնային պրոցեսորների վստահելի մատակարար է։ Գինեգործարաններն ու թորման գործարանները ներդրել են ուլտրաձայնային տեխնոլոգիան՝ բարձրորակ գինիներ և ալկոհոլային խմիչքներ ավելի արդյունավետ պայմաններում արտադրելու համար, այսինքն՝ արագացված գործընթացով և ճշգրիտ կառավարելի պայմաններում բարձրորակ արդյունքներ ստանալու համար։
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հասանելի են ցանկացած չափով՝ հետազոտությունների և որակի վերահսկման համար նախատեսված ձեռքում պահվող լաբորատոր սարքից մինչև փոքր մասնագիտացված խաղողագործական տնտեսությունների և միջին չափի գինեգործների համար նախատեսված սեղանադիր ու փորձնական համակարգեր, ինչպես նաև խոշոր առևտրային գինի արտադրողների համար նախատեսված բարձր արտադրողականության ուլտրաձայնային սարքեր։
Բոլոր Hielscher ուլտրաձայնային պրոցեսորներն ունեն արդի տեխնոլոգիական լուծումներ, այդ թվում՝ թվային գունավոր էկրան, առաջադեմ ծրագրային ապահովում, խելացի կարգավորումներ, ներկառուցված SD քարտի վրա տվյալների ավտոմատ գրանցում և զննարկչի միջոցով հեռակառավարում՝ ապահովելով ճշգրիտ աշխատանք, կրկնելի ու վերարտադրելի արդյունքներ, ինչպես նաև օգտագործման առավելագույն հարմարավետություն։ Ամբողջ աշխարհում հաճախորդները գինեգործարաններում և թորման գործարաններում օգտագործում են Hielscher Ultrasonics տեխնոլոգիան՝ գերազանց արդյունքների հասնելով գինիների ու թունդ ալկոհոլային խմիչքների հնեցման, կաղնեփայտով մշակման և թրմման գործում։
Կապվե՛ք մեզ հետ հիմա։ Մեր լավ պատրաստված և երկարամյա փորձ ունեցող աշխատակիցները կօգնեն ձեզ՝ տրամադրելով տեխնիկական տեղեկություններ, առաջարկություններ ամենահարմար ուլտրաձայնային սարքի ընտրության վերաբերյալ և պարտավորություն չառաջացնող գնառաջարկներ։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր հզորության մասին.
| Խմբաքանակի ծավալ | Հոսքի ծավալային արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից մինչև 500mL | 10-ից մինչև 200mL/min | UP100H |
| 10-ից մինչև 2000mL | 20-ից մինչև 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-ից մինչև 20L | 0,2-ից մինչև 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-ից մինչև 100L | 2-ից մինչև 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-ից մինչև 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | ավելի մեծ | սարքերի համախումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլգացման և էքստրակցիայի կիրառությունների համար։
Գրականություն / Հղումներ
- 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 ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափերը։