Sonicazione del vino – Applicazioni innovative degli ultrasuoni nelle cantine

Gli ultrasuoni sono un metodo di trattamento non termico già ampiamente utilizzato nell’industria alimentare grazie alla delicatezza del trattamento e ai suoi effetti significativi sul prodotto. Per le cantine, la sonicazione offre diverse applicazioni, tra cui l’estrazione di aromi, composti fenolici e coloranti, la maturazione e l’invecchiamento, l’affinamento con legno di quercia e il degasaggio.

Il vino è una bevanda alcolica prodotta più comunemente dall’uva, ma anche da altri frutti (ad esempio vino di mele, vino di sambuco) o da materie prime a base di amido (ad esempio vino di riso, vino di mais).
Il vino è un bene di consumo molto apprezzato, la cui produzione richiede un processo elaborato. È noto che produrre vini di qualità e di alta qualità richiede molto tempo e comporta quindi costi elevati. In definitiva, è nell’interesse del vinificatore accelerare la fermentazione (conversione in alcol) e la maturazione (per conferire sapori e aromi complessi), producendo al contempo una bevanda alcolica di alta qualità con il gusto, il bouquet, la sensazione al palato e il colore desiderati.

Diversi effetti degli ultrasuoni nel trattamento del vino

Gli ultrasuoni di potenza applicati al vino offrono numerosi effetti benefici. Le applicazioni più importanti comprendono l’ intensificazione aromatica del bouquet del vino mediante l’estrazione dei componenti ricchi di aromi, come i composti fenolici e aromatici, l’ affinamento con legno di quercia e l’accelerazione della maturazione e dell’invecchiamento.

Estrazione di composti aromatici e fenolici dall’uva

Gli ultrasuoni sono un mezzo ben noto e comprovato per l’estrazione di materiale vegetale intracellulare e di composti aromatici. L’azione meccanica degli ultrasuoni favorisce la diffusione dei solventi nel tessuto. Poiché gli ultrasuoni rompono meccanicamente la parete cellulare mediante le forze di taglio generate dalla cavitazione, facilitano il trasferimento dalla cellula al solvente. La riduzione delle dimensioni delle particelle dovuta alla cavitazione ultrasonica aumenta la superficie di contatto tra la fase solida e quella liquida.
L’uva è nota e ricercata per la sua ricchezza di polifenoli. Questi composti fenolici dell’uva (come i flavanoli monomerici, le procianidine dimeriche, trimeriche e polimeriche, nonché gli acidi fenolici) sono noti per le loro proprietà antiradicaliche e antiossidanti. Dal punto di vista chimico, possono essere suddivisi in due sottocategorie: flavonoidi e non flavonoidi. I flavonoidi più importanti nel vino sono gli antociani e i tannini, che contribuiscono al colore, al gusto e alla sensazione al palato. Tra i non flavonoidi figurano stilbeni come il resveratrolo e composti acidi come l’acido benzoico, caffeico e cinnamico. La maggior parte di questi composti fenolici è contenuta nella buccia e nei vinaccioli dell’uva. Le intense forze ultrasoniche sono in grado di estrarre efficacemente i preziosi componenti dai vinaccioli e dalla buccia dell’uva.
Nello studio di Cocito et al. (1995), la sonicazione si è dimostrata un processo rapido, ripetibile e lineare per l’estrazione di composti aromatici nel mosto e nel vino. Le concentrazioni dei composti ottenute mediante estrazione a ultrasuoni erano superiori a quelle ottenute mediante estrazione su colonna C18 (estrazione su resina).
Riassumendo i vantaggi dell’estrazione a ultrasuoni, gli ultrasuoni rappresentano un’alternativa economica, semplice ed efficiente ai metodi convenzionali di estrazione non termica, come l’alta pressione idrostatica (HP), l’anidride carbonica compressa (cCO2), l’anidride carbonica supercritica (ScCO2) e gli impulsi di campo elettrico ad alta intensità (HELP). Un ulteriore vantaggio consiste nel fatto che l’estrazione a ultrasuoni – a differenza delle alternative sopra indicate – può essere facilmente sperimentata in laboratorio o su scala da banco. Queste prove forniscono risultati riproducibili, per cui il successivo passaggio a una scala maggiore non richiede ulteriori sforzi per individuare le impostazioni ottimali. Per la produzione commerciale su vasta scala, affidabili sonicatori per impieghi gravosi con potenze fino a 16.000 watt per unità consentono il trattamento mediante sonicazione di flussi volumetrici molto elevati.

Estrazione assistita da ultrasuoni per l’affinamento del vino con legno di quercia

Durante la fase di affinamento con legno, il vino entra in contatto con il legno delle botti (affinamento tradizionale) oppure con trucioli, bastoncini o doghe di legno aggiunti, o con polvere di legno di quercia (affinamento alternativo). Il legno più comune per questo affinamento (aromatizzazione) è – come indica il termine inglese del procedimento, «oaking» – la quercia (quercus). Altri tipi di legno utilizzati più raramente sono, ad esempio, castagno, pino, sequoia, ciliegio o acacia. Le proprietà chimiche del legno vengono sfruttate per ottenere effetti profondi sul gusto e sul bouquet del vino. I fenoli contenuti nella quercia interagiscono con il vino producendo aromi, come quelli di vaniglia, caramello, panna, spezie o terra. Un effetto molto importante è esercitato dagli ellagitannini (tannini idrolizzabili), che derivano dalle strutture della lignina nel legno, poiché proteggono il vino dall’ossidazione e dalla riduzione.
L’estrazione a ultrasuoni è utile nella fase di affinamento del vino con legno, perché i cicli di alta e bassa pressione generati dagli ultrasuoni favoriscono la penetrazione del liquido nella struttura legnosa di polvere, trucioli, bastoncini o doghe. Il conseguente aumento significativo del trasferimento di massa comporta un periodo di affinamento con legno più breve e risultati migliori in termini di aroma. Se al vino vengono aggiunti polvere di quercia o distillati aromatici del legno (affinamento alternativo), le forze ultrasoniche producono una dispersione molto fine delle particelle o delle goccioline nel vino, migliorando la bagnabilità e l’esposizione delle superfici. Questo è molto importante per ottenere un gusto e una sensazione al palato di qualità elevata e contribuisce alla qualità della bevanda alcolica. Poiché la permanenza in botte e l’invecchiamento comportano tempi lunghi e costi elevati nella vinificazione, gli ultrasuoni rappresentano un metodo di trattamento particolarmente interessante: i dispositivi a ultrasuoni Hielscher si distinguono per i bassi costi di investimento, la facilità di implementazione e un’eccezionale efficienza energetica.

Deagglomerazione assistita da ultrasuoni durante l’invecchiamento del vino

Durante il tradizionale processo di invecchiamento del vino, che richiede molto tempo, nel vino si verificano reazioni tra diverse molecole. Ciò significa che le molecole cambiano in funzione delle interazioni reciproche. I tempi e i risultati di questo cambiamento molecolare dipendono dai componenti del vino e dal suo ambiente. È generalmente riconosciuto che l’alcol è disperso nelle bevande alcoliche, ma questo non significa che si ottenga una miscelazione delle molecole. Poiché nel vino è naturalmente disponibile solo poca energia per reazioni quali la formazione di legami e la miscelazione, i cambiamenti naturali rimangono perlopiù incompleti. Sebbene i componenti tendano a interagire, a legarsi e a modificare le proprietà molecolari, non possono realizzare un’interazione, una conversione o una formazione di legami completa a livello molecolare a causa della scarsa energia disponibile.
Quando il vino viene sottoposto a sonicazione (che comporta l’apporto di energia al liquido), i componenti raggiungono un grado di dispersione più costante e uniforme. Mediante la sonicazione, il vino diventa un liquido omogeneo con una durata di conservazione prolungata in un tempo di trattamento molto breve. L’omogeneità consente una maggiore interazione tra le molecole e quindi un cambiamento molecolare più completo. Questo si traduce in un miglioramento del gusto e della qualità.

Dispersione: prima dell’imbottigliamento, la maggior parte dei vini viene trattata con additivi, come conservanti (ad esempio bisolfato di potassio, bisolfato di sodio), agenti di pulizia, coloranti in polvere e altri chiarificanti e miglioratori. Questi additivi vengono utilizzati per evitare l’imbrunimento prematuro e l’alterazione, migliorare la qualità del vino, eliminare difetti o favorire il processo di fermentazione. Mediante la sonicazione, questi additivi possono essere dispersi nel vino in modo molto uniforme, ottenendo risultati migliori dal trattamento. Ciò porta infine a una qualità superiore e a un gusto migliore – l’obiettivo di ogni vinificatore.

Estrazione a ultrasuoni di composti attivi

Il vino contiene un’ampia varietà di composti attivi benefici per la salute, come tannini, composti fenolici, flavonoidi e altri, che costituiscono ingredienti preziosi utilizzati nell’industria farmaceutica, alimentare e cosmetica.
Scopri di più sull’estrazione di composti fitochimici come polifenoli, antocianidine, proantocianidina e altri composti bioattivi dall’uva e dai suoi sottoprodotti!

Approfondimento

Invecchiamento del vino di riso e del vino di mais: Chang et al. (2002) hanno riscontrato, nel loro studio sul vino di riso e sul vino di mais, che gli effetti della sonicazione sull’invecchiamento del vino dipendono dal tipo di vino. L’invecchiamento a ultrasuoni del vino di riso ha quindi prodotto risultati significativamente migliori rispetto all’invecchiamento assistito da ultrasuoni del vino di mais per quanto riguarda il valore di pH, il contenuto alcolico, l’acetaldeide, l’aroma e le qualità sensoriali. Sia per il vino di riso sia per il vino di mais, il tempo di invecchiamento è stato notevolmente ridotto (da 1 anno a 1 settimana o 3 giorni).

Sonicatori industriali con reattori a flusso continuo per la sonicazione del vino e del succo.

Processori a ultrasuoni Hielscher

Hielscher è il principale fornitore di dispositivi a ultrasuoni di alta qualità e ad alte prestazioni. I dispositivi a ultrasuoni prodotti da Hielscher vengono utilizzati per campioni di laboratorio, trattamenti su scala pilota o produzioni su scala industriale in molteplici settori dell’industria e della ricerca. Per garantire prestazioni ottimali e l’adattamento a ogni processo, Hielscher offre un’ampia gamma di dispositivi a ultrasuoni per la sonicazione di qualsiasi volume di liquido, da alcuni microlitri fino a centinaia di metri cubi all’ora. L’efficienza di processo dei dispositivi a ultrasuoni può essere facilmente verificata su scala ridotta. Tipicamente, l’ UIP1000hd (1kW) viene utilizzato per lo sviluppo di processi con portate da 0,5L a 1000L all’ora. A questa scala, l’efficienza del trattamento può essere ottimizzata variando l’ampiezza, la pressione e la portata. L’installazione o l’integrazione di un sistema a ultrasuoni in una linea di produzione esistente, così come il funzionamento e la manutenzione, sono semplici e privi di difficoltà.

Ultrasuoni nei liquidi

Gli ultrasuoni ad alta potenza generano cavitazione nei liquidi. Durante l’implosione delle bolle di cavitazione si manifestano localmente forze estremamente elevate: nel «punto caldo» di cavitazione si raggiungono temperature molto alte (circa 5.000K) e pressioni molto elevate (circa 2.000atm). L’implosione della bolla di cavitazione produce inoltre getti di liquido con velocità fino a 280m/s. Quando queste intense forze agiscono sul liquido, provocano diversi effetti. In un liquido alcolico, la sonicazione accelera l’ossidazione, la polimerizzazione e la condensazione dell’alcol, delle aldeidi, degli esteri e delle olefine, formando nuovi composti che rendono il gusto e il bouquet più intensi e migliori.
Tra le applicazioni degli ultrasuoni più interessanti per la produzione del vino (vinificazione) vanno citate in particolare l’ estrazione, l’agglomerazione e la dispersione assistite da ultrasuoni. Questi effetti rendono la sonicazione un metodo di trattamento molto efficace per il vino e altre bevande.
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: