Ultraschallbehandlung vu Wäin – Innovativ Uwendunge vun Ultraschall a Wäibetriber

Ultraschall ass eng netthermesch Veraarbechtungsmethod, déi wéinst hirer schounender Uwendung a gläichzäiteg däitlechen Auswierkungen op d’Produkt schonn an der Liewensmëttelindustrie wäit verbreet ass. Fir Wäibetriber bitt d’Ultraschallbehandlung verschidden Uwendungen, wéi d’Extraktioun vun Aromastoffer, phenolesche Verbindungen a Faarfstoffer, d’Reifung an d’Alterung, d’Aromatiséierung mat Eechenholz souwéi d’Entgasung.

Wäin ass en alkoholescht Gedrénks, dat meeschtens aus Drauwen, awer och aus aneren Uebstzorten (z. B. Äppelwäin, Hielännerwäin) oder aus stäerkebaséierte Materialien (z. B. Räiswäin, Maiswäin) hiergestallt gëtt.
Wäin ass e beléift Konsumgut, deem seng Hierstellung en opwännege Prozess erfuerdert. D’Hierstellung vu gudden a ganz héichwäertege Wäiner ass bekanntlech zäitopwänneg an domat käschtenintensiv. Schliisslech ass et am Interessi vum Wënzer, d’Fermentatioun (Ëmwandlung an Alkohol) an d’Reifung (fir komplex Goûten an Aromen ze vermëttelen) ze beschleunegen a gläichzäiteg en héichwäertegt alkoholescht Gedrénks mam gewënschte Goût, Bouquet, Mondgefill a mat der gewënschter Faarf hierzestellen.

Verschidden Auswierkunge vun Ultraschall bei der Wäiveraarbechtung

Leeschtungsultraschall, deen op Wäin applizéiert gëtt, huet vill positiv Auswierkungen. Zu de wichtegsten Uwendunge gehéieren d’ Intensivéierung vum Aroma vum Wäibouquet duerch d’Extraktioun vun aromaräiche Bestanddeeler, wéi phenolesche Verbindungen an Aromastoffer, d’ Aromatiséierung mat Eechenholz, an d’Beschleunegung vun der Reifung an Alterung.

Extraktioun vun aromateschen a phenolesche Verbindungen aus Drauwen

Ultraschall ass e bekannt a bewäert Mëttel fir d’Extraktioun vun intrazellulärem Planzematerial an aromatesche Verbindungen. Déi mechanesch Wierkung vum Ultraschall ënnerstëtzt d’Diffusioun vu Léisungsmëttelen an den Tissu. Well Ultraschall d’Zellwand duerch d’Schéierkräfte vun der Kavitatioun mechanesch opbrécht, erliichtert en den Iwwergank aus der Zell an d’Léisungsmëttel. D’Verklengerung vun de Partikelen duerch d’Ultraschallkavitatioun vergréissert d’Kontaktfläch tëscht der fester an der flësseger Phas.
Drauwe si bekannt a gefrot wéinst hirem héije Gehalt u Polyphenolen. Dës phenolesch Verbindunge vun den Drauwen (wéi monomer Flavanolen, dimer, trimer a polymer Procyanidinnen souwéi phenolesch Saieren) si fir hir antiradikal an antioxidativ Eegenschafte bekannt. Cheemesch loosse si sech an zwou Ënnerkategorien andeelen: d’Flavonoiden an d’Netflavonoiden. Déi wichtegst Flavonoiden am Wäin sinn d’Anthocyaner an d’Tanniner, déi zur Faarf, zum Goût an zum Mondgefill bäidroen. Zu den Netflavonoide gehéiere Stilbene wéi Resveratrol a sauer Verbindunge wéi Benzoesaier, Kaffissaier an Zimtsaier. Déi meescht vun all dëse phenolesche Verbindunge sinn an der Drauweschuel an an de Kären enthalen. Déi intensiv Ultraschallkräfte kënnen déi wäertvoll Inhaltsstoffer effizient aus den Drauwekären an de Schuelen extrahéieren.
An der Etüd vu Cocito et al. (1995) huet sech d’Ultraschallbehandlung als e séieren, widderhuelbaren a lineare Prozess fir d’Extraktioun vun Aromaverbindungen aus Mëscht a Wäin erwisen. Déi duerch Ultraschallextraktioun erreecht Konzentratioune vun de Verbindunge ware méi héich wéi déi bei der Extraktioun mat enger C18-Kolonn (Harzextraktioun).
Zesummegefaasst ass Ultraschall duerch d’Virdeeler vun der Ultraschallextraktioun eng käschtegënschteg, einfach an effizient Alternativ zu konventionellen netthermeschen Extraktiounsmethoden, wéi héijem hydrostateschen Drock (HP), kompriméiertem Kuelendioxid (cCO2), superkriteschem Kuelendioxid (ScCO2) a staarken elektresche Feldimpulser (HELP). E weidere Virdeel ass, datt d’Ultraschallextraktioun – am Géigesaz zu den uewe genannten Alternativen – einfach am Labo oder am klengen technesche Moossstaf um Aarbechtsdësch getest ka ginn. Dës Versich liwwere reproduzéierbar Resultater, sou datt eng uschléissend Iwwerdroung op e méi grousse Moossstaf kee weideren Opwand erfuerdert, fir déi optimal Astellung ze fannen. Fir d’Produktioun am volle kommerzielle Moossstaf erméiglechen zouverlässeg Ultraschallapparater fir schwéier Asazbedingungen mat bis zu 16.000 Watt pro Apparat d’Ultraschallbehandlung vu ganz héije Volumenstréim.

Ultraschallënnerstëtzt Extraktioun fir d’Aromatiséierung vu Wäin mat Eechenholz

An der Phas vun der Holzreifung kënnt de Wäin mam Holz vun de Fässer (traditionell Holzreifung) oder mat bäigefüügte Holzspéin, Holzstäb / Fassdauben oder Holzpolver (alternativ Holzreifung) a Kontakt. Dat Holz, dat am heefegste fir d’Holzreifung (Aromatiséierung) benotzt gëtt, ass – wéi de Begrëff vun dësem Verfare seet – Eechenholz (quercus). Aner Holzzorten, déi méi seele benotzt ginn, sinn z. B. Käscht, Kifer, Mammutbam, Kiischt oder Akazie. Déi cheemesch Eegenschafte vum Holz gi benotzt, fir staark Auswierkungen op de Goût an de Bouquet vum Wäin ze erreechen. D’Phenoler am Eechenholz wierke mam Wäin zesummen a bréngen dobäi Arome wéi Vanill, Karamell, Ram, Gewierzer oder äerdeg Aromen ervir. D’Ellagitanninen (hydrolyséierbaren Tannin), déi aus Ligninstrukturen am Holz ervirginn, hunn e ganz wichtegen Effekt, well si de Wäin virun Oxidatioun a Reduktioun schützen.
D’Ultraschallextraktioun ass fir d’Phas vun der Holzreifung vum Wäin nëtzlech, well d’Andrénge vun der Flëssegkeet an d’Holzstruktur vu Polver, Spéin, Stäb oder Dauben duerch déi vum Ultraschall erzeugten Héichdrock- an Déifdrockzyklen verstäerkt gëtt. Well doduerch de Stofftransport däitlech erhéicht gëtt, féiert dëst zu enger méi kuerzer Holzreifungszäit a bessere Resultater beim Goût. Wann Eechenholzpolver oder Holzaromadestillater (alternativ Holzreifung) an de Wäin bäigefüügt ginn, suergen d’Ultraschallkräfte fir eng ganz fein Dispersioun vun de Partikelen oder Drëpsen am Wäin, fir d’Benetzung an d’Expositioun vun der Uewerfläch ze verbesseren. Dëst ass ganz wichteg, fir en héichwäertege Goût an e gutt Mondgefill ze erreechen, an dréit zur Qualitéit vum alkoholesche Gedrénks bäi. D’Tatsaach, datt d’Lagerung am Faass an d’Alterung bei der Wäibereedung e groussen Zäit- a Käschtefaktor duerstellen, mécht Ultraschall zu enger aussergewéinlech interessanter Veraarbechtungsmethod, well d’Ultraschallapparater vun Hielscher duerch niddreg Investitiounskäschten, eng einfach Ëmsetzung an eng aussergewéinlech Energieeffizienz.

Ultraschallënnerstëtzt Deagglomeratioun wärend der Wäinalterung

Beim traditionellen, zäitintensiven Alterungsprozess vum Wäin fanne Reaktioune vu verschiddene Moleküllen am Wäin statt. Dëst bedeit, datt d’Moleküllen sech entspriechend hire géigesäitege Wiesselwierkunge veränneren. D’Dauer an d’Resultat vun dëser molekularer Verännerung hänke vun de Bestanddeeler vum Wäin a senger Ëmgéigend of. Allgemeng gëtt unerkannt, datt Alkohol an alkoholesche Gedrénks dispergéiert ass, mä dat bedeit net, datt eng Vermëschung vu Moleküllen erreecht gëtt. Well am Wäin vun Natur aus nëmme wéineg Energie fir Reaktioune wéi Bindung a Vermëschung zur Verfügung steet, bleiwen déi natierlech Verännerunge gréisstendeels onvollstänneg. Obwuel d’Bestanddeeler dozou tendéieren, mateneen a Wiesselwierkung ze trieden, sech uneneen unzelageren a molekular Eegenschaften ze veränneren, kënne si wéinst der gerénger disponibeler Energie keng vollstänneg Wiesselwierkung, Ëmwandlung oder Bindung op molekularem Niveau erreechen.
Wann de Wäin mat Ultraschall behandelt gëtt (wat en Energieantrag an d’Flëssegkeet bedeit), weisen d’Bestanddeeler e méi konstante a gläichméissegen Dispersiounsgrad. Duerch d’Ultraschallbehandlung gëtt de Wäin bannent enger ganz kuerzer Behandlungszäit zu enger homogener Flëssegkeet mat enger méi laanger Haltbarkeet. D’Homogenitéit erméiglecht eng méi staark Wiesselwierkung tëscht de Moleküllen an domat eng méi vollstänneg molekular Verännerung. Dëst bedeit eng Verbesserung vum Goût a vun der Qualitéit.

Dispersioun: Virum Offëlle ginn déi meescht Wäiner mat Zousazstoffer behandelt, wéi Konservéierungsmëttelen (z. B. Kaliumhydrogensulfat, Natriumhydrogensulfat), Botzmëttelen, Faarfpolver an anere Klärungs- a Verbesserungsmëttelen. Dës Zousazstoffer gi benotzt, fir e virzäitegt Brongginn a Verderwen ze verhënneren, d’Wäinqualitéit ze verbesseren, Mängel ze behiewen oder de Gärungsprozess z’ënnerstëtzen. Duerch d’Ultraschallbehandlung kënnen dës Zousazstoffer ganz gläichméisseg am Wäin dispergéiert ginn, sou datt besser Veraarbechtungsresultater erreecht ginn. Dëst féiert schlussendlech zu enger méi héijer Qualitéit an engem bessere Goût – d’Bestriewe vun all Wënzer.

Ultraschallextraktioun vu Wierkstoffer

Wäin enthält eng grouss Villfalt u gesondheetsfërdernde Wierkstoffer wéi Tanninnen, phenolesch Verbindungen, Flavonoiden an anerer, déi wäertvoll Inhaltsstoffer fir d’Pharma-, Liewensmëttel- a Kosmetikindustrie sinn.
Liest méi iwwer d’Extraktioun vu sekundäre Planzestoffer wéi Polyphenolen, Anthocyanidinnen, Proanthocyanidin an anere bioaktive Verbindungen aus Drauwen an Nieweprodukter vun der Drauweveraarbechtung!

Exkurs

Alterung vu Räiswäin a Maiswäin: Chang et al. (2002) hunn an hirer Etüd iwwer Räiswäin a Maiswäin festgestallt, datt d’Auswierkunge vun der Ultraschallbehandlung op d’Alterung vum Wäin vun der Wäinzort ofhänken. Sou war d’Alterung vu Räiswäin duerch Ultraschall am Hibléck op de pH-Wäert, den Alkoholgehalt, den Acetaldehyd, de Goût an déi sensoresch Eegenschafte wesentlech besser wéi déi ultraschallënnerstëtzt Alterung vu Maiswäin. Souwuel beim Räiswäin wéi och beim Maiswäin gouf d’Alterungszäit däitlech verkierzt (vun 1 Joer op 1 Woch oder 3 Deeg).

Industriell Ultraschallapparater mat Duerchflossreaktere fir d’Ultraschallbehandlung vu Wäin a Jus.

Ultraschallprozessoren vun Hielscher

Hielscher ass de féierende Fournisseur vun héichwäertegen a leeschtungsstaarken Ultraschallapparater. Ultraschallapparater vun Hielscher gi fir Labo-Echantillonen, d’Veraarbechtung am Pilotmoossstaf oder d’Produktioun am volle Moossstaf a ville Beräicher vun der Industrie an der Fuerschung agesat. Fir eng perfekt Leeschtung an Upassung un all Prozess bitt Hielscher eng breet Palett vun Ultraschallapparater fir d’Ultraschallbehandlung vu beliebeg grousse Flëssegkeetsvolumenen, vun e puer Mikroliter bis zu Honnerte vu Kubikmeter pro Stonn. D’Prozesseffizienz vun den Ultraschallapparater kann einfach a méi klengem Moossstaf getest ginn. Normalerweis gëtt den UIP1000hd (1kW) fir d’Prozessentwécklung bei Duerchflossrate vun 0,5L bis 1000L pro Stonn agesat. An dësem Moossstaf kann d’Veraarbechtungseffizienz duerch d’Variéiere vun der Amplitud, dem Drock an der Duerchflossrate optiméiert ginn. D’Installatioun oder d’Norüste vun engem Ultraschallsystem an enger Produktiounslinn souwéi de Betrib an den Ënnerhalt sinn einfach an ouni Schwieregkeeten.

Ultraschall a Flëssegkeeten

Héichleeschtungsultraschall generéiert Kavitatioun a Flëssegkeeten. Bei der Implosioun vun de Kavitatiounsblosen triede lokal extrem héich Kräften op: Am „Hotspot“ vun der Kavitatioun gi ganz héich Temperaturen (ongeféier 5.000K) an Drécker (ongeféier 2.000atm) erreecht. D’Implosioun vun der Kavitatiounsblos féiert och zu Flëssegkeetsstrale mat enger Vitess vu bis zu 280m/s. Wann dës intensiv Kräften op d’Flëssegkeet awierken, verursaache si verschidden Effekter. An enger alkoholescher Flëssegkeet beschleunegt d’Ultraschallbehandlung d’Oxidatioun, d’Polymerisatioun an d’Kondensatioun vum Alkohol, den Aldehyden, den Esteren an den Olefinen, fir nei Verbindungen ze bilden, déi méi a bessere Goût a Bouquet ervirbréngen.
Als déi interessantst Ultraschallapplikatioune fir d’Wäinproduktioun (Vinifikatioun) si besonnesch d’ultraschallënnerstëtzt Extraktioun, d’Agglomeratioun an d’ Dispersioun ze nennen. Dës Auswierkunge maachen d’Ultraschallbehandlung zu enger esou effektiver Veraarbechtungsmethod fir Wäin an aner Gedrénks.
Déi follgend Tabell gëtt Iech en Unhaltspunkt fir déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater: