高出力超音波によるポリフェノール豊富なワイン

超音波処理は、ブドウから果汁へのフェノール化合物の抽出を改善し、総ポリフェノール含有量の増加に寄与します。これにより、その後のワインの熟成過程が改善されます。高出力超音波の適用により抽出収率が高まり、ワインの熟成が加速されます。そのため、高出力超音波は破砕ブドウの処理に認められた方法であり、ポリフェノールの抽出、ワインの熟成、およびオーク材による香味付けに用いられています。

ポリフェノール抽出とワイン熟成のための高出力超音波

ワイン醸造における超音波の作用機構は、超音波キャビテーション、すなわち音響キャビテーションに基づいています。キャビテーションによる強いせん断力が細胞構造を破壊し、細胞壁の細孔を広げます。その結果、細胞内物質（デンプン、酵素、タンパク質、フェノール成分など）が放出されます。超音波による機械的な力は、組織内での溶媒の分布と細胞物質への溶媒の浸透を促し、物質移動を大幅に増加させます。さらに、超音波処理はポリフェノールの重合や縮合などの生化学反応を促進し、微量酸素添加を誘発します。こうした超音波の作用はすべて、ワインの熟成に寄与します。

ブドウからの超音波ポリフェノール抽出

ワイン中のポリフェノール：ワインでは、ポリフェノールとワインの品質が密接に関連しています。ブドウのこれらの二次代謝産物は、ワインの官能特性に大きな影響を与え、その結果、色、渋味、苦味などの品質要因に影響します。ワイン醸造工程（例えば、発酵前の果汁の超音波処理）およびワインの熟成中（木材との接触の有無を問わず）にポリフェノールを抽出するための超音波処理は、無数の反応を生じさせ、ポリフェノールやタンニンの複雑な変化（微量酸素添加、コピグメンテーション、環化付加、重合、酸化）を引き起こします。

ワイン発酵前の果汁の超音波処理

ブドウ果汁に超音波を適用すると、ブドウの果肉からのポリフェノールの放出が増加します。超音波処理の作用原理である音響キャビテーションは、細胞構造を破壊し、細胞内部の構造を非常に効果的に開放するため、従来の圧搾と比較して、ブドウおよびブドウの果皮からはるかに多くの生理活性化合物が放出されます。これらの生理活性化合物には、香味化合物、色素、ならびにタンニン、アントシアニン、flavan-3-ols、プロアントシアニジン、フラボノールなどの健康増進物質、レスベラトロールなどのスチルベノイド、安息香酸、コーヒー酸、桂皮酸などのフェノール酸、カテキン、さらに酒石酸やリンゴ酸などが含まれます。また、ワイン醸造の発酵工程に不可欠なグルコースやフルクトースなどの天然の糖も抽出されます。超音波処理は、ワイン醸造のさまざまな段階で適用できます。García-Martín and Sun (2013)は、その研究で超音波を迅速な熟成技術として紹介しており、ワインのアントシアニン含有量を高め、タンニンを減少させる可能性があるとしています。これは、高品質なワインの生産に好ましいと考えられています。多くの研究が、ワイン醸造中の高出力超音波の好ましい効果を実証しています。そのため、超音波処理はワイン醸造工程におけるいくつかの目的に対し、最も有望な技術の一つと考えられています。さらに、超音波は破砕ブドウへの使用が正式に認められた方法です。（参照：Natolino and Celotti, 2022）

Hochschule Anhaltの中央ドイツワイン研究所に所属するThomas Kleinschmidt教授の監督下で行われた研究は、超音波処理したワインでポリフェノールが大幅に増加することを明確に示しています。例えば、ドイツのBlauer Zweigelt種の赤ワインでは、ポリフェノール含有量が40%を超えて増加しました。この研究では、1.5LのBlauer Zweigelt赤ワインを振幅設定100%で超音波処理しました（振幅43 μm、ソノトロード表面積9 cm²）。赤色の吸光度は520 nmで測定しました。総ポリフェノール含有量をカテキン換算で測定するためにFolin-Ciocalteu法を用いたところ、総ポリフェノールが40%増加したことが示されました。

超音波は、ワイン醸造工程におけるいくつかの目的に対し、最も有望な技術の一つと考えられ、破砕ブドウの処理への使用が正式に認められています。
Natolino and Celotti (2022)による別の研究でも、超音波処理後のワインの優れた品質が実証されました。イタリアのウディネ大学の研究者は、ソノトロードS26d14を備えたHielscherの超音波装置UP200Stを使用し、赤ワインに対する超音波処理の効果を調べました。下のグラフが示すように、超音波はすべての超音波処理サンプルのHCl指数を高め、未処理サンプルの68.06 ± 1.72から、処理サンプルの平均値である73.78 ± 1.52へと増加させます。振幅の増加と超音波処理時間の間には明確な傾向を見いだせませんでしたが、30%で2 min処理したサンプル（71.59 ± 1.06）と90%で10 min処理したサンプル（74.25 ± 1.53）の間には、HCl指数の有意な増加が認められます。同時に、超音波は渋味を未処理ワインの91.8 ± 1.2から、超音波処理サンプルの平均値である82.7 ± 3.7へと低下させます（右のグラフを参照）。
タンニンや多糖類などのコロイド物質の粒径は超音波処理によって小さくなり、安定性と最終的な官能特性の改善に寄与します。

超音波によるワインの熟成

超音波は、純粋に物理的な、いわゆる超音波による機械的な力を加えることで、ワインの熟成を加速します。ブドウおよびワインの種類に合わせて調整すると、超音波処理はアントシアニンとタンニンの縮合反応速度を高めることができ、ワインの色が自然に形成される従来の所要時間を短縮し、それによってワインの熟成に必要な時間を短縮します。

醸造用タンニンを用いた超音波によるワイン熟成

オーク材、ブドウの種子と果皮、植物の虫こぶ、クリ、ケブラチョ、ガンビール、ミロバランの果実から抽出される醸造用タンニンは、ワイン生産のさまざまな段階で添加でき、香味プロファイルと色の持続性を改善します。超音波処理は、醸造用タンニンを用いたワインの熟成を促進できます。超音波によるオーク材の香味付けは、オークの板材やチップから木材由来のタンニンと香味化合物を移行させる工程を大幅に加速します。超音波でオーク熟成させたワインは優れた香味プロファイルを呈し、数か月にわたる樽熟成と比較して、数分間の短い処理でこれを形成できます。超音波抽出は物質移動の増加によって、オークの香気化合物（例えば、vanillan、オイゲノール、イソオイゲノール、フルフラール、5-methylfurfural、グアイアコール、4-methulguaiacol）を放出させます。

工業的なワイン醸造のための高性能超音波装置

Hielscher Ultrasonicsの処理装置は、ワイン醸造および蒸留酒の熟成の分野で広く定着しています。高級な小規模ワイナリーから大規模なワイン生産者まで、ワイン醸造者はHielscherの幅広い装置ラインナップから、ワインのポリフェノール抽出と熟成に関する生産要件に最適な超音波処理装置を見つけることができます。バッチ処理および連続インライン処理の構成をすぐに提供でき、当日中に出荷できます。

データの自動記録

食品および飲料製品の生産基準を満たすためには、製造工程を詳細に監視し、記録する必要があります。Hielscher Ultrasonicsのデジタル超音波装置には、データの自動記録機能が備わっています。このインテリジェントな機能により、装置の電源を入れるとすぐに、超音波エネルギー（総エネルギーおよび正味エネルギー）、温度、圧力、時間など、すべての重要な工程パラメータが内蔵SDカードに自動保存されます。工程の監視とデータの記録は、継続的な工程の標準化と製品品質にとって重要です。自動記録された工程データにアクセスすることで、過去の超音波処理を見直し、その結果を評価できます。
もう一つの使いやすい機能は、当社のデジタル超音波システムのブラウザによる遠隔操作です。ブラウザでの遠隔操作により、どこからでも超音波処理装置の起動、停止、調整、監視を行えます。

最高の品質基準を満たす – ドイツで設計・製造

Hielscherの超音波装置の高度なハードウェアとインテリジェントなソフトウェアは、植物原料からの信頼できる超音波抽出結果、再現性のある成果、使いやすく安全な操作を保証するように設計されています。堅牢性、信頼性、全負荷での24/7運転、作業者にとって簡単な操作も、Hielscherの超音波装置が選ばれる品質要因です。
Hielscher Ultrasonicsの抽出装置は、食品および飲料製品の高品質な抽出に世界中で使用されています。高い収率と優れた品質をもたらすことが実証されたHielscherの超音波装置は、小規模なブティックワイナリーだけでなく、主に市販ワインの工業生産で使用されています。堅牢なハードウェアとインテリジェントなソフトウェアにより、Hielscherの超音波処理装置は簡単に操作・監視できます。
ドイツのTeltowにあるHielscher Ultrasonicsは、所有者が経営する同族企業です。Hielscher UltrasonicsはISO認証を取得しています。当然ながら、Hielscherの超音波装置はCEに適合し、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています：