Vini ricchi di polifenoli con gli ultrasuoni
L'ultrasonicazione migliora l'estrazione dei composti fenolici dall'uva al mosto, contribuendo al contenuto totale di polifenoli. – migliorando così l'ulteriore processo di invecchiamento del vino. L'applicazione degli ultrasuoni di potenza consente di ottenere rese di estrazione più elevate e di accelerare la maturazione dei vini. Pertanto, gli ultrasuoni sono un metodo approvato per il trattamento delle uve pigiate e vengono applicati per l'estrazione dei polifenoli, l'invecchiamento/maturazione del vino e l'oaking.
Ultrasuoni per l'estrazione di polifenoli e la maturazione del vino
Il meccanismo degli ultrasuoni nella vinificazione si basa sulla cavitazione ultrasonica/acustica. Le forze di taglio elevate della cavitazione rompono le strutture cellulari ed espandono i pori delle pareti cellulari. Ciò comporta il rilascio di materiale intracellulare (ad esempio amido, enzimi, proteine, componenti fenolici). Le forze sono-meccaniche delle onde ultrasonore favoriscono la distribuzione del solvente nel tessuto e la penetrazione del solvente nel materiale cellulare, con un conseguente aumento del trasferimento di massa. Inoltre, la sonicazione promuove reazioni biochimiche come la polimerizzazione e la condensazione dei polifenoli e induce una micro-ossigenazione. Tutti questi effetti degli ultrasuoni contribuiscono all'invecchiamento e alla maturazione dei vini.
Ultrasuoni di potenza per l'invecchiamento e la maturazione del vino: Il sistema a ultrasuoni UIP4000hdT è utilizzato nella vinificazione industriale.
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)
Estrazione ad ultrasuoni di polifenoli dall'uva
Polifenoli nel vino: nel vino, polifenoli e qualità del vino sono strettamente interconnessi. Questi metaboli secondari dell'uva influenzano in modo significativo le caratteristiche organolettiche del vino, incidendo su fattori di qualità come il colore, l'astringenza e l'amarezza. Gli ultrasuoni per l'estrazione dei polifenoli durante il processo di vinificazione (ad esempio, la sonicazione del mosto prima della fermentazione) e durante l'invecchiamento del vino (con o senza contatto con il legno) producono infinite reazioni che danno luogo a complesse trasformazioni (micro-ossigenazione, copigmentazione, cicloaddizione, polimerizzazione e ossidazione) di polifenoli e tannini.
Sonicazione del mosto prima della fermentazione del vino
Quando gli ultrasuoni vengono applicati al mosto d'uva, aumenta il rilascio di polifenoli dalla polpa d'uva. Poiché la cavitazione acustica – che è il principio di funzionamento della sonicazione – rompendo le strutture cellulari e aprendo le strutture intracellulari in modo molto efficace, vengono rilasciati molti più composti bioattivi dall'uva e dalla buccia rispetto alla pressatura tradizionale. Questi composti bioattivi comprendono composti aromatici, pigmenti e sostanze benefiche per la salute come tannini, antociani, flavan-3-oli, proantocianidine e flavonoli; stilbenoidi come il resveratrolo; acidi fenolici come l'acido benzoico, caffeico e cinnamico; catechine, nonché acido tartarico e acido malico, tra gli altri. Inoltre, vengono estratti zuccheri naturali come il glucosio e il fruttosio, fondamentali per il processo di fermentazione del vino. La sonicazione può essere applicata in diverse fasi della vinificazione. Nel loro studio, García-Martín e Sun (2013) presentano l'ultrasuono come una tecnica di affinamento rapido, in grado di fornire ai vini un contenuto più elevato di antociani e una diminuzione dei tannini, il che è considerato positivo per produrre vini di alta qualità. Molti studi hanno dimostrato gli effetti positivi degli ultrasuoni durante la vinificazione. Pertanto, la sonicazione è considerata una delle tecnologie più promettenti per diversi scopi nei processi di vinificazione. Inoltre, gli ultrasuoni sono un metodo ufficialmente approvato per l'uso nelle uve pigiate. (cfr. Natolino e Celotti, 2022)
Gli studi condotti sotto la supervisione del Prof. Thomas Kleinschmidt dell'università Hochschule Anhalt, Institut for Wine Research della Germania centrale, dimostrano chiaramente il significativo aumento dei polifenoli nel vino sonicato. Ad esempio, nel vino rosso tedesco del tipo Blauer Zweigelt il contenuto polifenolico è aumentato di oltre il 40%. Per lo studio, 1,5 litri di vino rosso Blauer Zweigelt sono stati sonicati con un'ampiezza impostata al 100% (ampiezza 43 μm, superficie del sonotrodo di 9 cm).2). L'estinzione è avvenuta a 520 nm per la colorazione rossa. Per misurare il contenuto di polifenoli totali come catechine è stato utilizzato il saggio di Folin-Ciocalteu, che ha mostrato un aumento del 40% dei polifenoli totali.
Il trattamento a ultrasuoni del mosto d'uva prima della fermentazione del vino aumenta il contenuto di polifenoli fino al 40%.
(Studio e grafico: © Prof. Th. Kleinschmidt, Hochschule Anhalt)
- sapori più intensi
- più polifenoli
- colore più scuro
- meno astringenza
- indice di HCl più elevato
- sensazione di bocca più morbida e rotonda
Gli ultrasuoni vengono utilizzati per aumentare la resa in polifenoli del mosto d'uva. Inoltre, gli ultrasuoni possono invecchiare il vino in pochi minuti.
Anche un altro studio di Natolino e Celotti (2022) ha dimostrato la qualità superiore del vino dopo il trattamento con ultrasuoni. I ricercatori dell'Università di Udine hanno utilizzato l'ultrasuonatore Hielscher UP200St con sonotrodo S26d14 per studiare gli effetti della sonicazione sul vino rosso. Come dimostrano i grafici sottostanti, gli ultrasuoni aumentano l'indice HCl per tutti i campioni sonicati, passando da 68,06 ± 1,72 del campione non trattato a 73,78 ± 1,52 come valore medio dei campioni trattati. Non è stato possibile evidenziare una chiara tendenza tra l'aumento dell'ampiezza e il tempo di sonicazione, anche se è possibile osservare un aumento significativo dell'indice HCl tra i campioni sonicati al 30% e 2 minuti (71,59 ± 1,06) e al 90% e 10 minuti (74,25 ± 1,53). Allo stesso tempo, gli ultrasuoni riducono l'astringenza da 91,8 ± 1,2 per il vino non trattato a 82,7 ± 3,7 come valore medio per i campioni sonicati (vedi grafici a destra).
La dimensione delle particelle delle sostanze colloidali, come tannini e polisaccaridi, viene ridotta dalla sonicazione, il che contribuisce a migliorare la stabilità e le percezioni sensoriali finali.
- bouquet di sapori più intenso
- più polifenoli
- colore più scuro
- meno astringenza
- indice di HCl più elevato
- sensazione di bocca più morbida e rotonda
Invecchiamento e maturazione del vino con gli ultrasuoni
Le onde ultrasoniche accelerano l'invecchiamento del vino applicando forze puramente fisiche, le cosiddette sono-meccaniche. Se adattati al tipo di uva e di vino, gli ultrasuoni possono aumentare il tasso di reazione di condensazione tra antociani e tannini, diminuendo i tempi convenzionali di sviluppo del colore naturale del vino e riducendo così il tempo necessario per l'invecchiamento del vino.
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)
Indice di HCl (A), Indice di astringenza (B) e Dimensione delle particelle (C) – box plots di campioni non trattati (controllo) e sonicati a diversi livelli di ampiezza (30, 60 e 90%) e di tempo di sonicazione (2, 6 e 10 min) usando il metodo ultrasuoni UP200St.
(Studio e tavola: © Natolino e Celotti, 2022)
Invecchiamento del vino a ultrasuoni con tannini enologici
I tannini enologici, estratti dal legno di quercia, dai semi e dalla buccia dell'uva, dalla galla, dal castagno, dal quebracho, dal gambier e dal mirobalano, possono essere aggiunti in diverse fasi della produzione del vino per migliorare il profilo aromatico e la durata del colore. Gli ultrasuoni possono favorire l'invecchiamento del vino utilizzando tannini enologici. La vinificazione a ultrasuoni è un processo significativamente accelerato di trasferimento dei tannini e dei composti aromatici derivati dal legno dalle doghe o dai trucioli di quercia. I vini invecchiati in rovere con gli ultrasuoni offrono un ottimo profilo aromatico, che si sviluppa in un breve trattamento di alcuni minuti rispetto ai diversi mesi di invecchiamento in botte. L'estrazione a ultrasuoni libera i composti aromatici della quercia (ad esempio, vanillano, eugenolo, isoeugenolo, furfurale, 5-metilfurfurale, guaiacolo, 4-metulguaiacolo) grazie a un maggiore trasferimento di massa.
Ultrasuonatori ad alte prestazioni per la vinificazione industriale
I processori Hielscher Ultrasonics sono ben consolidati nel campo della vinificazione e dell'invecchiamento delle acquaviti. Produttori di vino – sia, esclusivi vigneti di charme, sia produttori di vino su larga scala – nell'ampia gamma di attrezzature Hielscher trovano l'apparecchiatura a ultrasuoni ideale per le loro esigenze di produzione nell'estrazione e maturazione dei polifenoli del vino. Sono prontamente disponibili configurazioni di processo in linea, sia in batch che in continuo, che possono essere spedite in giornata.
Protocollaggio automatico dei dati
Per soddisfare gli standard di produzione dei prodotti alimentari e delle bevande, i processi produttivi devono essere monitorati e registrati in modo dettagliato. I dispositivi digitali a ultrasuoni Hielscher Ultrasonics sono dotati di protocollatura automatica dei dati. Grazie a questa funzione intelligente, tutti i parametri di processo più importanti, come l'energia ultrasonica (energia totale e netta), la temperatura, la pressione e il tempo, vengono automaticamente memorizzati su una scheda SD integrata non appena il dispositivo viene acceso. Il monitoraggio del processo e la registrazione dei dati sono importanti per la standardizzazione continua del processo e la qualità del prodotto. Accedendo ai dati di processo registrati automaticamente, è possibile rivedere i cicli di sonicazione precedenti e valutarne i risultati.
Un'altra caratteristica di facile utilizzo è il controllo remoto via browser dei nostri sistemi digitali a ultrasuoni. Tramite il controllo remoto via browser è possibile avviare, arrestare, regolare e monitorare il processore a ultrasuoni a distanza da qualsiasi luogo.
Soddisfare gli standard di qualità più elevati – Progettato & Prodotto in Germania
L'hardware sofisticato e il software intelligente degli ultrasuonatori Hielscher sono progettati per garantire risultati affidabili di estrazione a ultrasuoni dalle materie prime botaniche, con risultati riproducibili e un funzionamento facile e sicuro. La robustezza, l'affidabilità, il funzionamento a pieno carico 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e la semplicità d'uso dal punto di vista dell'operatore sono altri fattori di qualità che rendono gli ultrasonici Hielscher molto apprezzati.
Gli estrattori a ultrasuoni Hielscher sono utilizzati in tutto il mondo per l'estrazione di alta qualità di prodotti alimentari e bevande. Provati per dare rendimenti elevati e qualità superiore, gli estrattori a ultrasuoni Hielscher non sono utilizzati solo dai piccoli produttori di vino boutique, ma soprattutto nella produzione industriale di vini distribuiti in commercio. Grazie all'hardware robusto e al software intelligente, i processori a ultrasuoni Hielscher possono essere facilmente gestiti e monitorati.
Hielscher Ultrasonics di Teltow, Germania, è un'azienda familiare gestita dai proprietari. Hielscher Ultrasonics è certificata ISO. Naturalmente, gli ultrasuonatori Hielscher sono conformi alla normativa CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoH.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | Da 2 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsione ed estrazione su scala di laboratorio, pilota e industriale.
Letteratura / Riferimenti
- Parthey, Beatrix; Lenk, Matthias; Kleinschmidt, Thomas (2014): Ultraschallbehandlung von Traubenmaische und Wein. Präsentation der Hochschule Anhalt, Mitteldeutsches Institut für Weinforschung, 2014.
- Andrea Natolino, Emilio Celotti (2022): Ultrasound treatment of red wine: Effect on polyphenols, mathematical modeling, and scale-up considerations. LWT Volume 154, 2022.
- Ceferino Carrera; Ana Ruiz-Rodríguez; Miguel Palma; Carmelo G. Barroso (2012): Ultrasound assisted extraction of phenolic compounds from grapes. Analytica Chimica Acta 732, 2012. 100–104.
- Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
Particolarità / Cose da sapere
Sostanze bioattive nel vino
Il contenuto di fenoli nel vino si riferisce ai composti fenolici – fenoli e polifenoli naturali, che comprendono un ampio gruppo di diverse centinaia di composti chimici che influenzano il gusto, il colore e l'aroma del vino. Questi composti comprendono acidi fenolici, stilbenoidi, flavonoli, diidroflavonoli, antociani, monomeri di flavanoli (catechine) e polimeri di flavanoli (proantocianidine). Questo ampio gruppo di fenoli naturali può essere ampiamente separato in due categorie, i flavonoidi e i non flavonoidi. I flavonoidi comprendono gli antociani e i tannini che contribuiscono al colore e all'aroma del vino. I non flavonoidi comprendono gli stilbenoidi come il resveratrolo e gli acidi fenolici come l'acido benzoico, caffeico e cinnamico.
polifenoli
I polifenoli sono metaboliti secondari presenti nelle piante. Come sostanze bioattive, i polifenoli possono essere classificati come pigmenti vegetali, componenti di aromi, agenti protettivi per il sistema di fotosintesi o blocchi di costruzione per biopolimeri (ad esempio, lignina e suberina). La classe dei polifenoli comprende i flavonoidi e le antocianine, le procianidine, i derivati dell'acido benzoico (ad esempio gli acidi idrossibenzoici come l'acido vanillico, gli acidi triidrossibenzoici come l'acido gallico e gli acidi diidrossibenzoici come l'acido protocatecuico), i derivati dell'acido cinnamico (acidi idrossicinnamici come l'acido caffeico e l'acido p-cumarico) e i derivati dello stilbene (ad esempio il resveratrolo).
Oggi sono stati identificati più di 8000 composti polifenolici nelle piante.
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensioni industriali.