ღვინის ულტრაბგერითი დამუშავება – ულტრაბგერის ინოვაციური გამოყენება მეღვინეობაში
ულტრაბგერა არათერმული დამუშავების მეთოდია, რომელიც უკვე ფართოდ გამოიყენება საკვების მრეწველობაში მისი რბილი გამოყენებისა და პროდუქტზე მნიშვნელოვანი გავლენის გამო. მეღვინეობაში ულტრაბგერითი დამუშავება სთავაზობს სხვადასხვა გამოყენებას, როგორიცაა არომატების, ფენოლებისა და საღებავების ექსტრაქცია, დამწიფება და დაძველება, მუხით დამუშავება, ასევე გაზების მოცილება.
ღვინო ალკოჰოლური სასმელია, რომელიც უმეტესად ყურძნისგან მზადდება, მაგრამ ასევე სხვა ხილისგან (მაგ. ვაშლის ღვინო, ხეჭეჭურის ღვინო) ან სახამებლის შემცველი მასალებისგან (მაგ. ბრინჯის ღვინო, სიმინდის ღვინო).
ღვინო პოპულარული სამომხმარებლო პროდუქტია, რომლის წარმოება მოითხოვს ძვირადღირებულ პროცესს. ხარისხიანი და მაღალხარისხიანი ღვინის დამზადება ცნობილია, როგორც შრომატევადი და შესაბამისად, ხარჯებზე ინტენსიური საქმიანობა. საბოლოოდ, ღვინის მწარმოებლის ინტერესებშია დააჩქაროს დუღილი (ალკოჰოლად გარდაქმნა) და დაძველება (რთული არომატებისა და სუნების შესაძენად) და ამავდროულად წარმოქმნას მაღალხარისხიანი ალკოჰოლური სასმელი სასურველი გემოთი, ბუკეტით, პირის ღრუს შეგრძნებითა და ფერით.
ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატის UIP4000hdT ინსტალაცია მაღალი მოცულობითი ხარჯის მქონე ღვინის სამრეწველო დამუშავებისთვის.
ულტრაბგერის სხვადასხვა ეფექტები ღვინის დამუშავებაში
ღვინოზე გამოყენებული მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერა სთავაზობს მრავალ სასარგებლო ეფექტს. ყველაზე მნიშვნელოვანი გამოყენებები მოიცავს არომატის გაძლიერებას ღვინის ბუკეტში არომატით მდიდარი კომპონენტების, როგორიცაა ფენოლები და არომატული ნივთიერებები, ექსტრაქციის გზით, მუხის დამუშავებას, და დაძველების დაჩქარებას.
არომატული და ფენოლური კომპონენტების ექსტრაქცია ყურძნიდან
ულტრაბგერა არის უჯრედშიდა მცენარეული მასალისა და არომატული კომპონენტების ექსტრაქციის კარგად ცნობილი და დამტკიცებული საშუალება. ულტრაბგერის მექანიკური აქტივობა ხელს უწყობს გამხსნელების დიფუზიას ქსოვილში. ვინაიდან ულტრაბგერა მექანიკურად შლის უჯრედის კედელს კავიტაციის ძვრის ძალების მეშვეობით, ის აადვილებს გადატანას უჯრედიდან გამხსნელში. ულტრაბგერითი კავიტაციით ნაწილაკების ზომის შემცირება ზრდის მყარი და თხევადი ფაზების შორის კონტაქტის ზედაპირის ფართობს.
ყურძენი ცნობილია და მოთხოვნადია პოლიფენოლების სიმდიდრის გამო. ეს ფენოლური კომპონენტები (როგორიცაა მონომერული ფლავანოლები, დიმერული, ტრიმერული და პოლიმერული პროციანიდინები, ასევე ფენოლმჟავები) ცნობილია თავიანთი ანტირადიკალური და ანტიოქსიდანტური თვისებებით. ქიმიურად, ისინი შეიძლება დაიყოს ორ ქვეკატეგორიად: ფლავონოიდები და არაფლავონოიდები. ღვინოში ყველაზე მნიშვნელოვანი ფლავონოიდებია ანთოციანინები და ტანინები, რომლებიც ხელს უწყობენ ფერს, გემოსა და პირის ღრუს შეგრძნებას. არაფლავონოიდებს შორის არის სტილბენები, როგორიცაა რესვერატროლი და მჟავა კომპონენტები, როგორიცაა ბენზოის, კაფეისა და კინამონის მჟავა. ამ ფენოლური კომპონენტების უმეტესობა გვხვდება ყურძნის კანსა და მარცვლებში. ინტენსიური ულტრაბგერითი ძალები შეუძლიათ ეფექტურად ამოიღონ ღირებული ინგრედიენტები ყურძნის მარცვლებიდან და კანიდან.
Cocito et al. (1995)-ის კვლევაში ულტრაბგერითი დამუშავება აღმოჩნდა სწრაფ, გამეორებად და წრფივ პროცესად არომატული კომპონენტების ექსტრაქციისთვის ტკბილსა და ღვინოში. ულტრაბგერითი ექსტრაქციით მიღებული კომპონენტების კონცენტრაციები უფრო მაღალი იყო, ვიდრე C18 კოლონური ექსტრაქციის (ფისოვანი ექსტრაქციის) შედეგები.
ულტრაბგერითი ექსტრაქციის უპირატესობების შეჯამებით, ულტრაბგერა არის იაფი, მარტივი და ეფექტური ალტერნატივა ტრადიციული არათერმული ექსტრაქციის საშუალებების, როგორიცაა მაღალი ჰიდროსტატიკური წნევა (HP), შეკუმშული ნახშირორჟანგი (cCO2) და ზეკრიტიკული ნახშირორჟანგი (ScCO2) და მაღალი ელექტრული ველის იმპულსები (HELP). კიდევ ერთი უპირატესობა არის ის ფაქტი, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქცია – ზემოთ ჩამოთვლილი ალტერნატივებისგან განსხვავებით – მარტივად შეიძლება გატესტოს ლაბორატორიულ ან სამაგიდო მასშტაბში. ეს ცდები იძლევა გამეორებად შედეგებს, რის გამოც შემდგომი მასშტაბის გაზრდა არ მოითხოვს დამატებით ძალისხმევას ოპტიმალური პარამეტრების საპოვნელად. სრული კომერციული წარმოებისთვის, საიმედო მძიმე სამუშაოსთვის განკუთვნილი ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატები თითოეულ ერთეულზე მაქსიმუმ 16 000 ვატით საშუალებას აძლევს ულტრაბგერითი დამუშავების პროცესს ძალიან მაღალი მოცულობის ნაკადებზე.
ულტრაბგერითი დახმარებით ექსტრაქცია ღვინის მუხის დამუშავებისთვის
მუხით დამუშავების ეტაპზე ღვინო კონტაქტში შედის კასრების ხესთან (ტრადიციული მუხით დამუშავება) ან დამატებულ ხის ბურბუშელასთან, ხის ჩხირებთან/ფიცრებთან ან მუხის ფხვნილთან (ალტერნატიული მუხით დამუშავება). მუხით დამუშავებისთვის (არომატიზაციისთვის) ყველაზე გავრცელებული ხეა – პროცედურის დასახელების თანახმად – მუხა (quercus). სხვა ხის ჯიშები, რომლებიც უფრო იშვიათად გამოიყენება, მაგალითად, წაბლი, ფიჭვი, სეკვოია, ალუბალი ან აკაცია. ხის ქიმიური თვისებები გამოიყენება ღვინის არომატისა და ბუკეტის მნიშვნელოვანი ეფექტების მისაღებად. მუხაში შემავალი ფენოლები ურთიერთქმედებენ ღვინოსთან და ქმნიან ისეთ არომატებს, როგორიცაა ვანილი, კარამელი, ნაღები, სანელებლები ან მიწის არომატები. ძალიან მნიშვნელოვანი ეფექტი აქვთ ელაგიტანინებს (ჰიდროლიზებადი ტანინი), რომლებიც ხის ლიგნინის სტრუქტურებიდან მიიღება, რადგან ისინი იცავენ ღვინოს დაჟანგვისა და აღდგენისგან.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია სასარგებლოა ღვინის მუხის დამუშავების ეტაპისთვის იმის გამო, რომ სითხის შეღწევადობა ფქვილის, ნაჭრების, ღეროების ან ფიცრების ხის სტრუქტურაში გაიზრდება ულტრაბგერის მიერ გენერირებული მაღალი და დაბალი წნევის ციკლების გამო. ვინაიდან ამით მასის გადაცემა მნიშვნელოვნად გაიზრდება, ეს იწვევს მუხის დამუშავების უფრო მოკლე პერიოდს და უფრო მაღალ შედეგებს არომატის თვალსაზრისით. თუ მუხის ფქვილი ან ხის არომატის დისტილატები (ალტერნატიული მუხის დამუშავება) გამოიყენება ღვინოში, ულტრაბგერითი ძალები უზრუნველყოფენ ნაწილაკების ან წვეთების ძალიან წვრილ დისპერსიას ღვინოში ზედაპირული დატენიანებისა და ექსპოზიციის გასაუმჯობესებლად. ეს ძალიან მნიშვნელოვანია მაღალი გემოსა და პირის ღრუს შეგრძნების მისაღწევად და ხელს უწყობს ალკოჰოლური სასმელის ხარისხს. ის ფაქტი, რომ კასრში დასხმასა და დაძველებას წარმოადგენს გახანგრძლივებულ დროისა და ღირებულების ფაქტორს ღვინის წარმოებაში, ულტრაბგერას აქცევს უკიდურესად საინტერესო დამუშავების მეთოდად, რადგან Hielscher-ის ულტრაბგერითი მოწყობილობები გამოირჩევა დაბალი საინვესტიციო ხარჯებით, მარტივი დანერგვითა და გამორჩეული ენერგოეფექტურობით.
ულტრაბგერა გამოიყენება ყურძნის ტკბილის (must) წნეხით გამოსავლიანობის გასაზრდელად, რაც უფრო მაღალ პოლიფენოლების შემცველობას იძლევა. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი დამუშავებით ღვინის დაძველება შესაძლებელია რამდენიმე წუთში.
ულტრაბგერითი დახმარებით დეაგლომერაცია ღვინის დაძველების დროს
ღვინის ტრადიციული დროში ინტენსიური დაძველების პროცესის დროს, ღვინოში სხვადასხვა მოლეკულების რეაქციები მიმდინარეობს. ეს ნიშნავს, რომ მოლეკულები იცვლებიან შესაბამისად მათ შორის ურთიერთქმედების მიხედვით. ამ მოლეკულური ცვლილების დრო და შედეგი დამოკიდებულია ღვინის ინგრედიენტებზე და მის გარემოზე. ჩვეულებრივ, მიღებულია, რომ ალკოჰოლი დისპერსირებულია ალკოჰოლურ სასმელებში, მაგრამ ეს არ ნიშნავს, რომ მოლეკულების შერწყმა იქნება მიღწეული. ვინაიდან ღვინოში ბუნებრივად მხოლოდ დაბალი ენერგიაა რეაქციებისთვის – როგორიცაა შეკავშირება და შერწყმა – ხელმისაწვდომი, ბუნებრივი ცვლილებების ხარისხი უმეტესად არასრული იქნება. მიუხედავად იმისა, რომ ინგრედიენტები ეცდებიან ურთიერთქმედებას, მიმაგრებასა და მოლეკულური თვისებების ცვლილებას, ისინი ვერ ახერხებენ აბსოლუტურ ურთიერთქმედებას, გარდაქმნას ან შეკავშირებას მოლეკულურ დონეზე არსებული დაბალი ენერგიის გამო.
როდესაც ღვინო დამუშავდება ულტრაბგერით (რაც ნიშნავს ენერგიის შეტანას სითხეში), ინგრედიენტები უზრუნველყოფენ დისპერსიის უფრო მდგრად და ერთგვაროვან ხარისხს. ულტრაბგერითი დამუშავების შედეგად, ღვინო ხდება ერთგვაროვანი სითხე გახანგრძლივებული შენახვის ვადით დამუშავების ძალიან მოკლე დროში. ერთგვაროვნება საშუალებას აძლევს მოლეკულებს შორის უფრო მაღალ ურთიერთქმედებას და, შესაბამისად, უფრო სრულყოფილ მოლეკულურ ცვლილებას. ეს ნიშნავს გემოსა და ხარისხის გაუმჯობესებას.
დისპერსია: ჩამოსხმამდე, ღვინოების უმეტესობა დამუშავდება დამატებითი ნივთიერებებით, როგორიცაა კონსერვანტები (მაგ. კალიუმის ბისულფატი, ნატრიუმის ბისულფატი), საწმენდი საშუალებები, საღებავის ფქვილები და სხვა გასაწმენდი საშუალებები და გაუმჯობესებები. ეს დამატებები გამოიყენება ნაადრევი დაყავისფრებისა და გაფუჭების თავიდან ასაცილებლად, ღვინის ხარისხის გასაუმჯობესებლად, ნაკლოვანებების აღმოსაფხვრელად ან ფერმენტაციის პროცესის დასახმარებლად. ულტრაბგერითი დამუშავების შედეგად, ეს დამატებები შეიძლება ძალიან მდგრადად დისპერსირდეს ღვინოში, რათა მიღწეულ იქნას დამუშავების უფრო მაღალი შედეგები. ეს საბოლოოდ იწვევს უფრო მაღალ ხარისხს და უკეთეს გემოს – ყველა მეღვინის მიზანს.
აქტიური ნივთიერებების ულტრაბგერითი ექსტრაქცია
ღვინოში არსებობს ჯანმრთელობისთვის სასარგებლო აქტიური ნაერთების ფართო მრავალფეროვნება, როგორიცაა ტანინები, ფენოლები, ფლავონოიდები და სხვები, რომლებიც წარმოადგენს ფარმაცევტული, საკვები და კოსმეტიკური ინდუსტრიისთვის ღირებული ინგრედიენტები.
გაიგეთ მეტი ფიტოქიმიკატების, როგორიცაა პოლიფენოლები, ანთოციანიდინები, პროანთოციანიდინები და სხვა ბიოაქტიური ნაერთების ექსტრაქციის შესახებ ყურძნისა და ყურძნის გვერდითი პროდუქტებისგან!
MultiSonoReactor MSR-4 არის სამრეწველო ინლაინ ჰომოგენიზაციის რეაქტორი, რომელიც შესაფერისია მაღალი გამტარუნარიანობის სამრეწველო დამუშავებისთვის. MSR-4 შეიძლება აღიჭურვოს 4x UIP4000hdT ან 4x UIP6000hdT.
დამატებითი შენიშვნა
ბრინჯისა და სიმინდის ღვინის დაძველება: Chang et al. (2002) აღმოაჩინეს თავიანთ კვლევაში ბრინჯისა და სიმინდის ღვინის შესახებ, რომ ღვინის ულტრაბგერითი დამუშავების დაძველების ეფექტები დამოკიდებულია ღვინის ტიპზე. შესაბამისად, ბრინჯის ღვინის ულტრაბგერითი დაძველება pH მნიშვნელობის, ალკოჰოლის შემცველობის, აცეტალდეჰიდის, გემოსა და სენსორული თვისებების მიხედვით მნიშვნელოვნად უკეთესი იყო, ვიდრე სიმინდის ღვინის ულტრაბგერითი დახმარებითი დაძველება. ორივესთვის, ბრინჯისა და სიმინდის ღვინისთვის, დაძველების დრო მნიშვნელოვნად შემცირდა (1 წლიდან 1 კვირამდე ან 3 დღემდე).
სამრეწველო ულტრაბგერითი დამამუშავებლები ნაკადის გავლის რეაქტორებით ღვინისა და წვენის.
Hielscher-ის ულტრაბგერითი პროცესორები
Hielscher არის მაღალი ხარისხისა და მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი მოწყობილობების წამყვანი მომწოდებელი. Hielscher-ის მიერ დამზადებული ულტრაბგერითი მოწყობილობები გამოიყენება ლაბორატორიული ნიმუშებისთვის, საცდელი მასშტაბის დამუშავებისთვის ან სრული მასშტაბის წარმოებისთვის მრეწველობისა და კვლევის სხვადასხვა დარგში. იდეალური წარმადობისა და თითოეული პროცესისთვის მორგებისთვის, Hielscher გთავაზობთ ულტრაბგერითი მოწყობილობების ფართო არჩევანს ნებისმიერი სითხის მოცულობის ულტრაბგერითი დამუშავებისთვის, რამდენიმე მიკროლიტრიდან საათში ასობით კუბურ მეტრამდე. ულტრაბგერითი მოწყობილობების პროცესის ეფექტურობა მარტივად შეიძლება გამოიცადოს მცირე მასშტაბში. ჩვეულებრივ, UIP1000hd (1kW) გამოიყენება პროცესის შემუშავებისთვის საათში 0,5L-დან 1000L-მდე მოცულობითი ხარჯისთვის. ამ მასშტაბში დამუშავების ეფექტურობა შეიძლება ოპტიმიზირდეს ამპლიტუდის, წნევისა და მოცულობითი ხარჯის ცვლილებით. ულტრაბგერითი სისტემის საწარმოო ხაზში დამონტაჟება ან არსებულ ხაზში ინტეგრირება, ისევე როგორც მისი ექსპლუატაცია და ტექნიკური მომსახურება, მარტივია და სირთულეებს არ ქმნის.
ულტრაბგერა სითხეებში
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერა ქმნის კავიტაციას სითხეებში. კავიტაციის ბუშტების იმპლოზიის დროს, ლოკალურად ჩნდება უკიდურესად მაღალი ძალები: კავიტაციურ „ცხელ წერტილში“ მიიღწევა ძალიან მაღალი ტემპერატურა (დაახლოებით 5 000K) და წნევა (დაახლოებით 2 000atm). კავიტაციის ბუშტის იმპლოზია ასევე იწვევს სითხის ჯეტებს მაქსიმუმ 280m/s სიჩქარით. როდესაც ეს ინტენსიური ძალები შედის სითხეში, ისინი იწვევენ სხვადასხვა ეფექტებს. ალკოჰოლურ სითხეში, ულტრაბგერითი დამუშავება იწვევს ალკოჰოლის, ალდეჰიდების, ესტერებისა და ოლეფინების ჟანგვის, პოლიმერიზაციისა და კონდენსაციის აჩქარებას, რათა შეიქმნას ახალი ნაერთები, რომლებიც ქმნიან მეტ და უკეთეს გემოსა და ბუკეტს.
ღვინის წარმოებაში (ვინიფიკაციაში) ულტრაბგერის გამოყენების ყველაზე საინტერესო მეთოდებს შორის განსაკუთრებით ულტრაბგერის დახმარებით მიმდინარე ექსტრაქცია, აგლომერაცია და დისპერსია უნდა აღინიშნოს. ეს გავლენები ულტრაბგერით დამუშავებას ღვინისა და სხვა სასმელებისთვის ასეთ ეფექტურ დამუშავების მეთოდად აქცევს.
ქვემოთ მოცემული ცხრილი წარმოდგენას გაძლევთ ჩვენი ულტრაბგერითი დამამუშავებლების სავარაუდო წარმადობაზე:
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500mL-მდე | 10-დან 200mL/min-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000mL-მდე | 20-დან 400mL/min-მდე | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-დან 20L-მდე | 0,2-დან 4L/min-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100L-მდე | 2-დან 10L/min-მდე | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-დან 100L/min-მდე | UIP16000 |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000 |
დაგვიკავშირდით! / დაგვისვით შეკითხვა!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს შერევის, დისპერგირების, ემულგირებისა და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საცდელ და სამრეწველო მასშტაბებში.
ლიტერატურა / რეფერენსები
- Chang, Audrey Chingzu; et al. (2002): The application of 20kHz ultrasonic waves to accelerate the aging of different wines. Food Chemistry 79, 2002. 501–506.
- Cocito, C.; et al. (1995): Rapid extraction of aroma compounds in must and wine by means of ultrasound.
- Ghafoor, Kashif; et al. (2009): Optimization of an extraction method of aroma compounds in white wine using ultrasound.
- Hernanz Vila, Dolores; et al. (1999): Optimization of an extraction method of aroma compounds in white wine using ultrasound. Talanta 50(2), 13.Sept.1999. 413-21.
- Jiranek, Vladimir et al. (2007): High power ultrasonics as a novel tool offering new opportunities for managing wine microbiology. Biotechnology Letters 2008. 1-6.
- Vilkhu, Kamaljit; et al. (2008): Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry — A review. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2; 2008. 161-169.