Penuaan dan Pemberian Karakter Kayu Ek pada Wine dengan Ultrasonik

Penuaan dan pemberian karakter kayu ek sangat berkontribusi terhadap rasa dan kualitas akhir wine. Kedua proses ini diketahui membutuhkan waktu lama, dan proses pematangan sering kali berlangsung selama beberapa tahun. Ultrasonik merupakan teknologi yang sangat efektif dan cepat, yang mengintensifkan pematangan wine serta secara signifikan mempercepat proses seperti ekstraksi senyawa kayu ek, mikrooksigenasi, dan proses kimia (misalnya, polimerisasi). Dengan ultrasonikasi, wine muda dapat dituakan dalam hitungan menit menjadi wine matang dengan buket aroma yang diperoleh melalui penuaan selama beberapa tahun dalam tong kayu ek.

Cita Rasa Wine dari Kayu Ek melalui Ekstraksi Ultrasonik

Senyawa fenolik yang berkaitan dengan rasa sepat dan senyawa aromatik yang sama-sama berasal dari kayu ek berpindah dengan sangat cepat ketika sonikasi diterapkan selama penuaan wine. Ultrasonik mempercepat ekstraksi senyawa kayu ek menjadi hanya beberapa menit – dibandingkan dengan beberapa tahun pada penuaan wine secara tradisional dalam tong.

Pemberian Karakter Kayu Ek pada Wine dengan Ultrasonik

Untuk mengintensifkan pemberian karakter kayu ek, serpihan atau bilah kayu ek disonikasi dalam wine. Gelombang ultrasonik membuka dan merusak dinding sel bahan kayu sehingga senyawa intraseluler seperti tanin, fenol, furones, lakton, dan sebagainya dilepaskan oleh kavitasi ultrasonik ke dalam wine. Karena osilasi dan kavitasi ultrasonik menciptakan turbulensi yang kuat dan aliran mikro, perpindahan massa antara bagian dalam sel dan pelarut di sekitarnya meningkat secara drastis sehingga biomolekul (yaitu senyawa aroma) dilepaskan secara efisien dan cepat. Karena sonikasi merupakan perlakuan mekanis murni, proses ini tidak menambahkan bahan kimia apa pun ke dalam wine.

Perbandingan kualitas antara penuaan wine secara tradisional dan penuaan wine secara ultrasonik. Wine yang dituakan secara ultrasonik mencapai kualitas puncaknya jauh lebih cepat.
(grafik: ©Yıldırım dan Dündar, 2017, diadaptasi dari Leonhardt dan Morabito, 2007).

Ultrasonik – Hanya Gaya Mekanis

Ultrasonik berintensitas tinggi dan berfrekuensi rendah menciptakan kondisi dengan kepadatan energi tinggi, yang ditandai dengan tekanan, suhu, dan gaya geser yang tinggi. Gaya fisik ini mendorong disrupsi struktur sel untuk melepaskan senyawa intraseluler ke dalam medium. Selain itu, proses penuaan wine berbantuan ultrasonik mendorong proses mikrooksigenasi dan oksidasi. Dengan demikian, ultrasonikasi yang terkendali dapat memengaruhi reaksi kimia dalam wine secara positif. Wine yang dituakan secara ultrasonik mencapai kualitas puncaknya jauh lebih cepat daripada wine yang dituakan secara tradisional. Selain itu, wine yang dituakan secara ultrasonik menunjukkan tingkat keterawetan yang lebih tinggi sehingga wine yang disonikasi mempertahankan kualitas puncaknya lebih lama dibandingkan dengan proses penuaan standar.

Mekanisme disrupsi dinding sel (a) pecahnya dinding sel akibat kavitasi. (b) difusi pelarut ke dalam struktur sel.
(Grafik diadaptasi dari Shirsath et al., 2012)

Keunggulan Penuaan Wine secara Ultrasonik Dibandingkan Penuaan dalam Tong Kayu Ek

Penggunaan tong kayu ek merupakan proses tradisional yang umum untuk penuaan wine. Di dalam tong kayu ek, oksidasi terjadi dalam jumlah kecil selama masa penyimpanan yang panjang. Masa penyimpanan wine premium sering kali berlangsung beberapa tahun sehingga proses ini berbiaya tinggi. Selama pematangan dalam tong kayu ek, wine menghasilkan banyak aroma unik. Selain proses pematangan yang memakan waktu bertahun-tahun dan waktu yang tersita karenanya, tong kayu ek juga mahal untuk dibeli dan dirawat. Mikroorganisme yang tidak diinginkan seperti spesies khamir (misalnya, Brettanomyces dan Dekkera) dapat mencemari tong wine. Wine yang rusak akibat khamir dikenal memiliki rasa dan bau yang buruk.
Karena kelemahan pemberian karakter kayu ek secara tradisional dalam tong tersebut, penuaan dan pemberian karakter kayu ek pada wine secara ultrasonik merupakan alternatif yang hemat biaya dan terbukti secara ilmiah untuk penuaan tradisional dalam tong. Ultrasonikasi mempersingkat waktu pematangan dan meningkatkan beberapa faktor kualitas wine. Ultrasonikasi dapat diterapkan pada berbagai tahap proses pembuatan wine, termasuk maserasi, ekstraksi polifenol, serta penuaan, pematangan, dan pemberian karakter kayu ek. Studi ilmiah dan penerapan industri membuktikan keabsahan penggunaan ultrasonikasi dalam pembuatan wine, dengan peningkatan besar berupa masa penuaan yang lebih singkat dan produksi wine berkualitas tinggi yang lebih efisien.

Pematangan wine yang dipercepat secara ultrasonik: Studi Prof. Th. Kleinschmidt menunjukkan perubahan yang menguntungkan pada aroma 3-Methyl-1Butanol dalam wine merah ketika disonikasi dengan adanya serpihan kayu American Blend. (Sonikator UIP2000hdT, amplitudo 43µm, luas permukaan sonotrode 9cm2)

Studi Ilmiah tentang Penuaan Wine secara Ultrasonik

Intensitas ultrasonik atau tingkat kepadatan energi akustik yang relatif sedang dapat mendorong ekstraksi dan pelindian senyawa fenolik secara cepat dari serpihan kayu ek ke dalam wine, sehingga berpotensi meningkatkan cita rasa dan nilai gizi wine dalam waktu pematangan yang jauh lebih singkat. Selain itu, perlakuan ultrasonik mampu mengubah komposisi wine dengan cepat, yang diasumsikan terjadi akibat efek kavitasi akustik. Dengan demikian, tingkat kepadatan energi akustik yang tinggi diduga mendorong perubahan komposisi wine secara ultrasonik. (lihat Yang et al., 2014)
Efek penuaan serupa telah dilaporkan oleh Jiménez-Sánchez et al. (2020) untuk cuka sherry menggunakan serpihan kayu ek dan ultrasonik. Ultrasonikasi secara signifikan mengurangi waktu pematangan dibandingkan dengan pematangan tradisional.

Pelepasan Senyawa Aroma dari Kayu Ek secara Ultrasonik

Breniaux dan rekan-rekannya meneliti efek ultrasonik berdaya tinggi untuk membersihkan tong wine dari kayu ek serta pelepasan senyawa polifenolik dan senyawa lainnya setelahnya, ketika tong digunakan untuk penuaan wine setelah perlakuan tersebut. Polifenol dan fitokimia seperti elagitanin, lignin, dan prekursor aromatik sangat berkontribusi terhadap pematangan dan cita rasa wine. Secara keseluruhan, studi tersebut menunjukkan bahwa perlakuan ultrasonik menghasilkan perolehan polifenol dan senyawa bioaktif lainnya yang lebih tinggi dalam waktu perlakuan yang sangat singkat. Sebagai contoh, konsentrasi furfural lebih tinggi pada perlakuan ultrasonik setelah penuaan selama 8 bulan dan 12 bulan, dengan peningkatan konsentrasi antara 18,8 dan 92,6% dibandingkan dengan perlakuan uap sebagai alternatif. Untuk 5-metilfurfural, konsentrasinya secara signifikan lebih tinggi pada perlakuan ultrasonik untuk tong berumur 1 tahun (wine yang dituakan selama 12 bulan) dan tong berumur 2 tahun (wine yang dituakan selama 2, 8, dan 12 bulan), dengan peningkatan antara 20,5 dan 97%. Mengenai diastereoisomer lakton wiski, kadar trans-lakton wiski secara signifikan lebih tinggi untuk tong berumur 3 tahun yang diberi perlakuan ultrasonik: setelah penuaan selama 12 bulan, wine memiliki konsentrasi sebesar 75,2 ± 5,6 μg/L, yang merupakan peningkatan sebesar 46,9% dibandingkan dengan wine yang dituakan dalam tong yang diberi perlakuan uap. Untuk konsentrasi vanilin dan siringaldehida, nilai yang diukur dalam wine juga secara signifikan lebih tinggi setelah perlakuan ultrasonik. Dibandingkan dengan perlakuan uap pada tong, konsumsi energi total adalah 0,38 kWh untuk ultrasonik berdaya tinggi dan 3 kWh untuk uap air, yaitu 7,89 kali lebih rendah.
(lihat Breniaux et al., 2021)

Reaksi Kimia dalam Wine yang Didorong secara Ultrasonik

Selama penuaan wine, banyak reaksi kimia berlangsung. Sebagai contoh, senyawa proantosianidin cenderung berpolimerisasi, berkondensasi dengan antosianin, dan bergabung dengan polimer lain, seperti protein dan polisakarida. Reaksi kondensasi dengan antosianin ini merupakan reaksi kimia utama yang terlibat dalam penggelapan dan stabilisasi warna wine merah, yang berubah dari merah cerah menjadi merah gelap dengan nuansa cokelat.
Studi awal oleh Masuzawa et al., 2000 telah menunjukkan bahwa ultrasonik mendorong polimerisasi senyawa fenolik dan meningkatkan kandungan polifenolik dalam wine merah seiring pematangannya.
Selama penuaan wine dalam tong, ratusan senyawa dapat diekstraksi dari kayu ke dalam wine, yang secara langsung berkontribusi terhadap cita rasa, aroma, dan sensasi di mulut dari wine akhir. Komposisi serat kayu ek berperan penting dalam proses penuaan karena fenol volatil dan aldehida fenolik dari lignin, serta senyawa furfural dari degradasi gula selulosa dan hemiselulosa, diekstraksi.
Meskipun penuaan tradisional dalam tong kayu ek telah digunakan secara luas selama berabad-abad, masih terdapat beberapa kelemahan yang melekat. Pertama, proses penuaan dalam tong biasanya memerlukan waktu beberapa bulan hingga beberapa tahun, yang sangat memakan waktu. Kedua, tong mahal, memakan banyak ruang di fasilitas pembuatan wine, dan perlu diganti seiring waktu. Ketiga, seiring bertambahnya umur tong kayu ek, tong dapat terkontaminasi oleh mikroorganisme yang tidak diinginkan seperti khamir dari genus Brettanomyces dan Dekkera.
Baca selengkapnya tentang sanitasi dan pembersihan tong wine secara ultrasonik!

Peralatan Ultrasonik untuk Penuaan dan Pematangan Wine

Selama beberapa dekade, Hielscher Ultrasonics telah menjadi pemasok tepercaya prosesor ultrasonik berdaya tinggi dan berfrekuensi rendah untuk industri makanan dan minuman. Fasilitas pembuatan wine dan penyulingan telah mengadopsi teknologi ultrasonik untuk menghasilkan wine dan minuman beralkohol berkualitas tinggi dalam kondisi yang lebih efisien, yaitu memperoleh hasil berkualitas tinggi melalui proses yang dipercepat dan dalam kondisi yang dapat dikendalikan secara presisi.
Sonikator Hielscher tersedia dalam berbagai ukuran, mulai dari perangkat laboratorium genggam untuk penelitian dan pengendalian mutu hingga sistem meja dan skala pilot untuk perkebunan anggur butik dan pembuat wine skala menengah, serta sonikator berkapasitas pemrosesan tinggi untuk produsen wine komersial besar.
Semua prosesor ultrasonik Hielscher dilengkapi teknologi mutakhir, termasuk layar warna digital, perangkat lunak canggih, pengaturan cerdas, pencatatan data otomatis pada kartu SD terintegrasi, dan kendali jarak jauh melalui peramban untuk pengoperasian yang presisi, hasil yang dapat diulang dan direproduksi, serta kemudahan penggunaan maksimal. Pelanggan di seluruh dunia menggunakan teknologi Hielscher Ultrasonics di fasilitas pembuatan wine dan penyulingan, dengan hasil yang sangat baik dalam penuaan, pemberian karakter kayu ek, dan infusi wine serta minuman beralkohol hasil distilasi.
Hubungi kami sekarang! Staf kami yang terlatih dengan baik dan berpengalaman bertahun-tahun akan membantu Anda dengan informasi teknis, rekomendasi sonikator yang ideal, dan penawaran harga tanpa ikatan!

Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami: