와인의 초음파 처리 – 와이너리에서 초음파의 혁신적인 응용

초음파는 비열처리 방법으로, 가벼운 적용으로 제품에 상당한 영향을 미치기 때문에 이미 식품 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 와이너리의 경우 초음파 처리는 풍미, 페놀 및 착색제 추출, 성숙과 같은 다양한 응용 분야를 제공합니다 & 노화, oaking 뿐 아니라 기체 제거.

와인은 가장 일반적으로 포도로 만들어지지만 다른 과일(예: 사과 와인, 엘더베리 와인) 또는 전분 기반 재료(예: 막걸리, 옥수수 와인)로 만든 알코올 음료입니다.
Wine is a favored consumer good whose production requires a sumptuous process. Making quality and high quality wines is known as a time-consuming and thereby cost-intensive business. Finally, it is in winemaker’s interest to speed up the 발효 (알코올로의 전환)과 숙성 (복잡한 맛과 향을 부여하기 위해)과 동시에 원하는 맛, 부케, 입맛 및 색상을 가진 고품질 술을 생산합니다.

와인 가공에서 초음파의 다양한 효과

와인에 적용된 파워 초음파는 많은 유익한 효과를 제공합니다. 가장 중요한 응용 프로그램은 다음과 같습니다. 풍미 강화 와인 부케의 페놀류와 방향족 화합물과 같은 풍미가 풍부한 성분을 추출하여 오크, 및 의 가속도 성숙 & 노화.

포도에서 방향족 및 페놀 화합물 추출

초음파는 세포 내 식물 물질 및 방향족 화합물의 추출을 위한 잘 알려져 있고 입증된 수단입니다. 초음파의 기계적 활동은 용매가 조직으로 확산되는 것을 지원합니다. 초음파는 캐비테이션 전단력에 의해 세포벽을 기계적으로 파괴하기 때문에 셀에서 용매로의 전달을 용이하게 합니다. 초음파 캐비테이션에 의한 입자 크기 감소는 고체와 액상 사이의 접촉 표면적을 증가시킵니다.
포도는 유명하며 폴리페놀이 풍부하여 수요가 많습니다. 포도의 이러한 페놀 화합물(예: 단량체 플라바놀, 디메르, 삼중체 및 고분자 프로시아니딘 및 페놀산)은 항라디칼 및 항산화 특성으로 알려져 있습니다. 화학적으로, 그들은 두 가지 하위 범주로 분리 될 수 있습니다 : 플라보노이드와 비 플라보노이드. 와인에서 가장 중요한 플라보노이드는 안토시아닌과 탄닌으로 색, 맛 및 입맛에 기여합니다. 비플라보노이드 중에는 레스베라트롤과 같은 스틸벤과 벤조산, 카페산 및 계피산과 같은 산성 화합물이 있습니다. 대부분의 이러한 페놀 화합물은 포도 껍질과 씨앗에 포함되어 있습니다. 강렬한 초음파력은 포도씨와 피부에서 귀중한 성분을 효율적으로 추출할 수 있습니다.
Cocito et al. (1995)의 연구에서 초음파는 머스트 및 와인에서 아로마 화합물을 추출하기위한 빠르고 반복 가능하며 선형 과정으로 나타났습니다. 초음파 추출에 의한 화합물 농도의 얻은 결과는 C18 컬럼 추출(수지 추출)의 결과보다 높았습니다.
초음파 추출의 장점을 요약하면 초음파는 높은 정수압(HP), 압축 이산화탄소(cCO2) 및 초임계 이산화탄소(ScCO2) 및 높은 전기장 펄스(HELP)와 같은 기존의 비열 추출 수단에 대한 저렴하고 간단하며 효율적인 대안입니다. 또 다른 이점은 초음파 추출이 위에서 언급 된 대안과 달리 쉽게 테스트 할 수 있다는 사실입니다. 랩 또는 벤치탑 스케일. 이러한 시험은 재현 가능한 결과를 제공하므로 후속 스케일 업은 최적의 설정을 찾는 데 추가 노력이 필요하지 않습니다. 완전한 상업 생산을 위해 신뢰할 수 있는 헤비 듀티 초음파 발생기 장치 당 최대 16,000 와트로 매우 많은 양의 스트림을 초음파 처리 할 수 있습니다.

와인 오크를 위한 초음파 보조 추출

During the stage of oaking, the wine comes in contact with the wood of the barrels (traditional oaking) or with added wood chips, wood sticks/ staves or oaking powder (alternative oaking). The most common wood for oaking (flavoring) is – according to the procedure’s term – oak (quercus). Other wood types, that are used more rarely, are e.g. chestnut, pine, redwood, cherry or acacia. The chemical properties of wood are used to obtain profound effects in respect of wine’s flavor and bouquet. The phenols contained in the oak interact with the wine producing flavors, such as vanilla, caramel, cream, spice or earthy flavors. A very important effect have the ellagitannins (hydrolyzable tannin), which are derived from lignin structures in wood, as they protect the wine from oxidation and reduction.
초음파 추출은 분말, 칩, 스틱 또는 지팡이의 나무 구조로의 액체 침투가 초음파에 의해 생성 된 고압 및 저압 사이클에 의해 향상된다는 사실 때문에 와인 오크 단계에 유용합니다. 따라서 질량 전달이 눈에 띄게 증가하기 때문에 이는 더 짧은 오크 기간과 풍미에 대한 더 높은 결과를 수반합니다. 오크 파우더 또는 우드 플레이버 증류 액 (대체 오크)을 와인에 적용하면 초음파력으로 입자 또는 방울이 와인에 매우 미세하게 분산되어 표면 습윤 및 노출을 개선합니다. 이것은 높은 맛과 식감을 달성하는 데 매우 중요하며 알코올 음료의 품질에 기여합니다. 배럴링 및 노화가 양조에서 장시간 및 비용 요소를 구성한다는 사실은 Hielscher 초음파 장치가 낮은 조사 비용, 쉬운 구현 및 뛰어난 구현으로 확신하므로 초음파를 매우 흥미로운 처리 방법으로 만듭니다. 에너지 효율.

와인 숙성 중 초음파 보조 응집 제거

와인의 전통적인 시간 집약적 숙성 과정에서 와인에서 다양한 분자의 반응이 발생합니다. 이것은 분자가 서로 간의 상호 작용에 따라 변화한다는 것을 의미합니다. 이 분자 변화의 시간과 결과는 와인의 성분과 환경에 따라 다릅니다. 일반적으로 알코올이 주류에 분산되는 것이 승인되지만 이것이 분자의 혼합이 달성된다는 것을 의미하지는 않습니다. 포도주에서 것과 같이 자연적으로 반응을 위한 단지 낮은 에너지 – 본딩(bonding)과 블렌딩(blending)이 가능하기 때문에 자연스러운 변화의 정도는 대부분 완료되지 않을 것입니다. 성분은 상호 작용, 부착 및 분자 특성을 변화시키는 경향이 있지만 존재하는 낮은 에너지로 인해 분자 수준에서 절대적인 상호 작용, 변환 또는 결합을 실현할 수 없습니다.
와인이 초음파 처리 (액체에 에너지를 입력하는 것을 의미)됨에 따라, 성분은보다 일관되고 균일 한 분산 등급을 제공합니다. 초음파 처리에 의해, 와인은 매우 짧은 처리 시간에 연장 된 유통 기한을 가진 균질 한 액체가됩니다. 균질성은 분자 간의 더 높은 상호 작용을 허용하여 더 완전한 분자 변화를 허용합니다. 이는 맛과 품질의 향상을 의미합니다.

분산액: 병입 이전에는 대부분의 와인을 방부제(예: 중설산칼륨, 중황산나트륨), 세척제, 착색제, 추가 청징제 및 개량제와 같은 첨가제로 처리합니다. 이러한 첨가제는 조기 갈변 및 부패를 방지하고, 와인 품질을 개선하고, 결핍을 제거하거나, 발효 과정을 지원하는 데 사용됩니다. 초음파에 의해, 이러한 첨가제는 와인에 매우 일관되게 분산되어 더 높은 가공 결과를 얻을 수 있습니다. 이것은 결국 더 높은 품질과 더 나은 맛으로 이어집니다 – 모든 와인 양조업자의 노력입니다.

활성 화합물의 초음파 추출

와인에는 탄닌, 페놀, 플라보노이드 등과 같은 건강에 유익한 활성 화합물이 다양하게 함유되어 있어 제약, 식품 및 화장품 산업에서 사용되는 귀중한 성분입니다.
포도와 포도 부산물에서 폴리페놀, 안토시아니딘, 프로안토시아니딘 및 기타 생체 활성 화합물과 같은 식물 화학 물질의 추출에 대해 자세히 알아보십시오!

Excursus (예고)

쌀 와인과 옥수수 와인의 숙성 : Chang et al. (2002)은 막걸리와 옥수수 와인에 대한 연구에서 와인의 초음파 처리의 숙성 효과가 와인의 종류에 따라 다르다는 것을 발견했습니다. pH 값, 알코올 함량, 아세트 알데히드, 풍미 및 감각적 품질과 관련하여 막걸리의 초음파 숙성은 옥수수 와인의 초음파 보조 숙성보다 훨씬 우수했습니다. 막걸리와 옥수수 와인 모두 숙성 시간이 상당히 단축되었습니다 (1 년에서 1 주 또는 3 일로 변경).

산업용 초음파 발생기 와인의 초음파 처리를 위한 플로우 스루 반응기로 즙.

Hielscher’s Ultrasonic Processors

Hielscher는 고품질 및 고성능 초음파 장치의 선도적 인 공급 업체입니다. Hielscher에서 만든 초음파 장치는 산업 및 연구의 다양한 범위에서 실험실 샘플, 파일럿 스케일 처리 또는 본격적인 생산에 사용됩니다. 각 공정에 대한 완벽한 성능과 조정을 위해 Hielscher는 수 마이크로 리터에서 시간당 수백 입방 미터에 이르는 모든 액체 부피의 초음파 처리를위한 광범위한 초음파 장치를 제공합니다. 초음파 장치는 더 작은 규모에서 공정 효율성을 쉽게 테스트 할 수 있습니다. 일반적으로 UIP1000hd 영어 (1kW)는 시간당 0.5L에서 1000L까지의 유량에 대한 공정 개발에 사용됩니다. 이 규모에서는 진폭, 압력 및 유량을 변경하여 처리 효율성을 최적화할 수 있습니다. 생산 라인에 초음파 시스템을 설치하거나 개조하는 것은 물론 운영 및 유지 보수가 간단하고 어려움이 없습니다.

액체의 초음파

고출력 초음파는 다음을 생성합니다. 공동 현상 into liquids. During the implosion of the cavitation bubbles, locally appear extremely high forces: in the cavitational “핫 스폿” very high temperatures (approx. 5,000K) and pressures (approx. 2,000atm) are reached. The implosion of the cavitation bubble also results in liquid jets of up to 280m/s velocity. When these intense forces go into the liquid, they cause different effects. In an alcoholic liquid, ultrasonication causes an acceleration of oxidation, polymerization, and condensation of the alcohol, aldehydes, esters, and olefins to build new compounds which create more and better flavor and bouquet.
포도주 만들기 (포도주 추출)를 위한 가장 재미있는 초음파 신청으로, 특히 초음파 원조하는 추출, 응집체 및 분산 이름을 지정해야 합니다. 이러한 영향으로 초음파 처리는 와인 및 기타 음료에 대한 효과적인 처리 방법입니다.
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.