Invecchiamento e vinificazione dei vini con gli ultrasuoni

L'invecchiamento e la vinificazione contribuiscono fortemente al gusto e alla qualità finale del vino. Entrambi i processi richiedono tempi lunghi, spesso il processo di maturazione si protrae per diversi anni. Gli ultrasuoni sono una tecnologia altamente efficace e rapida, che intensifica la maturazione del vino e accelera notevolmente processi come l'estrazione dei composti di quercia, la micro-ossigenazione e i processi chimici (ad esempio, la polimerizzazione). Con gli ultrasuoni, i vini giovani possono essere invecchiati in pochi minuti fino a diventare vini maturi con il bouquet di diversi anni di invecchiamento in botti di rovere.

Aromi di vino derivati dalla quercia con l'estrazione a ultrasuoni

I composti fenolici legati all'astringenza e i composti aromatici, entrambi derivati dal legno di quercia, vengono trasferiti in modo estremamente rapido quando la sonicazione viene applicata al vino durante l'invecchiamento. Gli ultrasuoni accelerano l'estrazione dei composti della quercia fino a pochi minuti. – rispetto ai diversi anni di invecchiamento tradizionale in botte dei vini.

Vinificazione del vino con gli ultrasuoni

Per intensificare la vinificazione, i trucioli di quercia o le doghe vengono sonicati nel vino. Le onde ultrasonore aprono e disgregano le pareti cellulari del materiale legnoso, in modo che i composti intracellulari come tannini, fenoli, furoni, lattoni ecc. vengano rilasciati nel vino mediante cavitazione ultrasonica. Poiché l'oscillazione e la cavitazione ultrasonica creano intense turbolenze e microflussi, il trasferimento di massa tra l'interno della cellula e il solvente circostante viene drasticamente intensificato, in modo che le biomolecole (cioè i composti aromatici) vengano rilasciate efficacemente e rapidamente. Poiché la sonicazione è un trattamento puramente meccanico, non aggiunge alcuna sostanza chimica al vino.

Confronto tra le qualità dell'invecchiamento tradizionale del vino e dell'invecchiamento a ultrasuoni del vino. Il vino invecchiato con gli ultrasuoni raggiunge la sua massima qualità molto più rapidamente.
(grafico: ©Yıldırım e Dündar, 2017, adattato da Leonhardt e Morabito, 2007).

Ultrasuono – Forze esclusivamente meccaniche

Gli ultrasuoni ad alta intensità e bassa frequenza creano condizioni ad alta densità energetica, caratterizzate da alte pressioni, temperature e forze di taglio elevate. Queste forze fisiche promuovono la rottura delle strutture cellulari per rilasciare i composti intracellulari nel mezzo. Inoltre, il processo di invecchiamento del vino assistito dagli ultrasuoni favorisce i processi di micro-ossigenazione e ossidazione. In questo modo, l'ultrasuonoterapia controllata può influenzare positivamente le reazioni chimiche del vino. I vini invecchiati con gli ultrasuoni raggiungono il loro picco qualitativo molto più rapidamente rispetto ai vini invecchiati tradizionalmente. Inoltre, i vini invecchiati con ultrasuoni mostrano un livello di conservazione più elevato, cosicché il vino sonicato mantiene la sua massima qualità per un periodo di tempo più lungo rispetto al processo di invecchiamento standard.

Il meccanismo di rottura della parete cellulare (a) rottura della parete cellulare dovuta alla cavitazione. (b) diffusione del solvente nella struttura cellulare.
(Grafico adattato da Shirsath et al., 2012)

Vantaggi dell'invecchiamento del vino a ultrasuoni rispetto all'invecchiamento in botti di rovere

Le botti di rovere sono il processo comune e tradizionale per l'invecchiamento del vino. Nelle botti di rovere, l'ossidazione avviene in piccola quantità per un lungo periodo di conservazione nella botte. Il tempo di conservazione di un forno per vini di alta qualità richiede diversi anni ed è quindi un processo costoso. Durante la maturazione nelle botti di rovere, il vino produce numerosi aromi unici. Oltre al lungo processo di maturazione di anni e alla relativa perdita di tempo, le botti di rovere sono costose da acquistare e mantenere. I microrganismi indesiderati, come le specie di lievito (ad esempio, Brettanomyces e Dekkera), possono contaminare le botti di vino. Il vino contaminato dai lieviti è noto per il suo cattivo sapore e odore.
A causa di questi svantaggi della tradizionale maturazione in botte, l'invecchiamento e la vinificazione a ultrasuoni rappresentano un'alternativa economica e scientificamente provata all'invecchiamento tradizionale in botte. Gli ultrasuoni accorciano i tempi di maturazione e migliorano diversi fattori qualitativi del vino. Gli ultrasuoni possono essere applicati in varie fasi del processo di vinificazione, tra cui la macerazione, l'estrazione dei polifenoli, l'invecchiamento, la maturazione e la vinificazione. Studi scientifici e implementazioni industriali dimostrano la validità degli ultrasuoni nella vinificazione, con importanti miglioramenti nella riduzione dei periodi di invecchiamento e nella produzione più efficiente di vini di alta qualità.

Maturazione del vino accelerata dagli ultrasuoni: Lo studio del Prof. Th. Kleinschmidt mostra il cambiamento benefico dell'aroma di 3-metil-1-butanolo nel vino rosso quando viene sonicato in presenza di trucioli di legno American Blend. (Ultrasuonatore UIP2000hdT, ampiezza 43µm, superficie sonotrodo 9cm2)

Studi scientifici sull'invecchiamento a ultrasuoni dei vini

Un'intensità ultrasonica o un livello di densità di energia acustica relativamente moderato possono promuovere una rapida estrazione e lisciviazione dei fenoli dai trucioli di quercia nel vino, aumentando così potenzialmente il sapore e il valore nutrizionale del vino in un tempo di maturazione significativamente ridotto. Inoltre, il trattamento a ultrasuoni è in grado di modificare rapidamente la composizione del vino, il che si presume sia dovuto agli effetti della cavitazione acustica. Pertanto, si suppone che un alto livello di densità di energia acustica promuova la modifica ultrasonica della composizione del vino. (cfr. Yang et al., 2014)
Simili effetti di invecchiamento sono stati riportati da Jiménez-Sánchez et al. (2020) per l'aceto di sherry utilizzando trucioli di quercia e ultrasuoni. Gli ultrasuoni hanno ridotto significativamente il tempo di maturazione rispetto alla maturazione tradizionale.

Rilascio ultrasonico di composti aromatici dalla quercia

Breniaux e colleghi hanno studiato gli effetti degli ultrasuoni ad alta potenza per la pulizia delle botti di rovere e il conseguente rilascio di composti polifenolici e di altro tipo, quando le botti sono state utilizzate dopo il trattamento per l'invecchiamento del vino. I polifenoli e le sostanze fitochimiche come gli ellagitannini, la lignina e i precursori aromatici contribuiscono fortemente alla maturazione e al sapore del vino. Nel complesso, lo studio ha dimostrato che il trattamento a ultrasuoni ha fornito rese più elevate di polifenoli e altri composti bioattivi in un tempo di trattamento molto breve. Ad esempio, la concentrazione di furfurolo è risultata più elevata nel caso del trattamento a ultrasuoni a 8 mesi di invecchiamento e a 12 mesi di invecchiamento, con un aumento della concentrazione tra il 18,8 e il 92,6% rispetto al trattamento alternativo a vapore. Per il 5-metilfurfurale, la concentrazione è risultata significativamente più elevata nel caso del trattamento a ultrasuoni per le botti di 1 anno (vino invecchiato 12 mesi) e di 2 anni (vino invecchiato 2, 8 e 12 mesi), con un aumento compreso tra il 20,5 e il 97%. Per quanto riguarda i diastereoisomeri del lattone del whisky, il lattone trans-whisky è risultato significativamente più elevato per le botti di 3 anni trattate con ultrasuoni: dopo 12 mesi di invecchiamento, il vino ha una concentrazione di 75,2 ± 5,6 μg/L, con un aumento del 46,9% rispetto al vino invecchiato in una botte trattata con vapore. Anche per quanto riguarda le concentrazioni di vanillina e siringaldeide, i valori misurati nel vino sono risultati significativamente più elevati dopo il trattamento a ultrasuoni. Rispetto al trattamento con vapore in botte, il consumo energetico totale è stato di 0,38 kWh per gli ultrasuoni e di 3 kWh per il vapore acqueo, ossia 7,89 volte inferiore.
(cfr. Breniaux et al., 2021)

Reazioni chimiche promosse dagli ultrasuoni nel vino

Durante l'invecchiamento del vino avvengono numerose reazioni chimiche. Ad esempio, i composti proantocianidinici tendono a polimerizzare, a condensarsi con gli antociani e a combinarsi con altri polimeri, come proteine e polisaccaridi. Questa reazione di condensazione con gli antociani è la principale reazione chimica coinvolta nell'imbrunimento e nella stabilizzazione del colore del vino rosso, che passa da un rosso brillante a un rosso scuro con toni marroni.
I primi studi di Masuzawa et al., 2000, avevano già dimostrato che gli ultrasuoni favoriscono la polimerizzazione dei composti fenolici e aumentano il contenuto polifenolico del vino rosso con la maturazione.
Durante l'invecchiamento del vino nelle botti, centinaia di composti possono essere estratti dal legno al vino, contribuendo direttamente al sapore, all'aroma e alle sensazioni in bocca del vino finale. La composizione fibrosa del legno di quercia svolge un ruolo importante nel processo di invecchiamento, poiché vengono estratti fenoli volatili e aldeidi fenoliche dalla lignina e composti furanici dalla degradazione degli zuccheri della cellulosa e delle emicellulose.
Sebbene l'invecchiamento tradizionale in botte di rovere sia stato ampiamente utilizzato per secoli, vi sono ancora alcuni svantaggi intrinseci. In primo luogo, il processo di invecchiamento in botte richiede normalmente da alcuni mesi a diversi anni, con un notevole dispendio di tempo. In secondo luogo, le botti sono costose, occupano molto spazio in cantina e devono essere sostituite nel tempo. In terzo luogo, man mano che le botti di rovere invecchiano, possono essere contaminate da microrganismi indesiderati come i lieviti dei generi Brettanomyces e Dekkera.
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