Vīnu nogatavināšana un bagātināšana ar ozolkoksnes vielām, izmantojot ultraskaņu

Vīna nogatavināšana un bagātināšana ar ozolkoksnes vielām būtiski ietekmē vīna galīgo garšu un kvalitāti. Ir zināms, ka abi procesi prasa ilgu laiku, un nogatavināšana bieži ilgst vairākus gadus. Ultraskaņa ir ļoti efektīva un ātra tehnoloģija, kas intensificē vīna nogatavināšanu un ievērojami paātrina tādus procesus kā ozolkoksnes savienojumu ekstrakcija, mikrooksigenācija un ķīmiskie procesi (piemēram, polimerizācija). Ar ultraskaņas palīdzību jaunus vīnus dažu minūšu laikā var nogatavināt līdz nobriedušiem vīniem ar buķeti, kas raksturīga vairākus gadus ozolkoka mucās izturētiem vīniem.

Ozolkoksnes piešķirtās vīna garšas un aromāta nianses, izmantojot ultraskaņas ekstrakciju

Gan ar savelkošo garšu saistītie fenolu savienojumi, gan aromāta savienojumi no ozolkoksnes pāriet vīnā ārkārtīgi ātri, ja vīna nogatavināšanas laikā izmanto apstrādi ar ultraskaņu. Ultraskaņa saīsināja ozolkoksnes savienojumu ekstrakcijas laiku līdz dažām minūtēm – salīdzinājumā ar vairākiem gadiem, kas nepieciešami tradicionālai vīnu izturēšanai mucās.

Vīna bagātināšana ar ozolkoksnes vielām, izmantojot ultraskaņu

Lai intensificētu vīna bagātināšanu ar ozolkoksnes vielām, ozolkoka skaidas vai mucu dēlīšus vīnā apstrādā ar ultraskaņu. Ultraskaņas viļņi atver un sagrauj koksnes materiāla šūnu sieniņas, tādējādi ultraskaņas kavitācijas ietekmē šūnās esošie savienojumi, piemēram, tanīni, fenoli, furoni, laktoni u. c., izdalās vīnā. Tā kā ultraskaņas svārstības un kavitācija rada intensīvu turbulenci un mikroplūsmas, masas pārnese starp šūnu iekšieni un apkārtējo šķīdinātāju tiek krasi pastiprināta, tādēļ biomolekulas (t. i., aromāta savienojumi) izdalās efektīvi un ātri. Tā kā apstrāde ar ultraskaņu ir pilnībā mehāniska, tās laikā vīnam netiek pievienotas nekādas ķīmiskas vielas.

Vīna kvalitātes salīdzinājums, izmantojot tradicionālo nogatavināšanu un nogatavināšanu ar ultraskaņu. Ar ultraskaņu nogatavināts vīns savu augstāko kvalitāti sasniedz ievērojami ātrāk.
(attēls: ©Yıldırım un Dündar, 2017, pielāgots no Leonhardt un Morabito, 2007).

Ultraskaņa – tikai mehāniski spēki

Augstas intensitātes zemfrekvences ultraskaņa rada apstākļus ar augstu enerģijas blīvumu, kuriem raksturīgs augsts spiediens, augsta temperatūra un lieli bīdes spēki. Šie fizikālie spēki veicina šūnu struktūru sagraušanu, lai šūnās esošie savienojumi izdalītos vidē. Turklāt vīna nogatavināšana ar ultraskaņas palīdzību veicina mikrooksigenāciju un oksidēšanās procesus. Tādējādi kontrolēta apstrāde ar ultraskaņu var pozitīvi ietekmēt ķīmiskās reakcijas vīnā. Ar ultraskaņu nogatavināti vīni savu augstāko kvalitāti sasniedz ievērojami ātrāk nekā tradicionāli nogatavināti vīni. Turklāt ar ultraskaņu nogatavināti vīni uzrāda labāku saglabāšanos, tādēļ ar ultraskaņu apstrādāts vīns saglabā savu augstāko kvalitāti ilgāk nekā standarta nogatavināšanas procesā.

Šūnas sieniņas sagraušanas mehānisms: (a) šūnas sieniņas pārraušana kavitācijas ietekmē; (b) šķīdinātāja difūzija šūnas struktūrā.
(Attēls pielāgots no Shirsath et al., 2012)

Vīna nogatavināšanas ar ultraskaņu priekšrocības salīdzinājumā ar izturēšanu ozolkoka mucās

Izturēšana ozolkoka mucās ir ierasts, tradicionāls vīna izturēšanas paņēmiens. Ilgstoši uzglabājot vīnu ozolkoka mucās, nelielā apjomā notiek oksidēšanās. Augstākās kvalitātes vīna uzglabāšana bieži ilgst vairākus gadus un tādējādi ir dārgs process. Nogatavināšanas laikā ozolkoka mucās vīnā veidojas daudzi unikāli aromāti. Papildus gadiem ilgajam nogatavināšanas procesam un ar to saistītajam laika patēriņam ozolkoka mucu iegāde un uzturēšana ir dārga. Nevēlami mikroorganismi, piemēram, raugu sugas (piemēram, Brettanomyces un Dekkera), var piesārņot vīna mucas. Raugu sabojātam vīnam raksturīga slikta garša un smarža.
Šo tradicionālās izturēšanas ozolkoka mucās trūkumu dēļ vīna izturēšana un apstrāde ar ozolkoksni, izmantojot ultraskaņu, ir izmaksu ziņā efektīva un zinātniski pierādīta alternatīva tradicionālajai izturēšanai mucās. Apstrāde ar ultraskaņu saīsina nogatavināšanas laiku un uzlabo vairākus vīna kvalitātes rādītājus. Apstrādi ar ultraskaņu var izmantot dažādos vīna darīšanas posmos, tostarp macerācijā, polifenolu ekstrakcijā, kā arī izturēšanā, nogatavināšanā un apstrādē ar ozolkoksni. Zinātniskie pētījumi un ieviešana rūpniecībā pierāda apstrādes ar ultraskaņu lietderību vīna darīšanā, būtiski saīsinot izturēšanas laiku un padarot augstas kvalitātes vīnu ražošanu efektīvāku.

Ar ultraskaņu paātrināta vīna nogatavināšana: Prof. Th. Kleinschmidt pētījums parāda labvēlīgas 3-Methyl-1Butanol aromāta izmaiņas sarkanvīnā, to apstrādājot ar ultraskaņu American Blend koksnes šķeldu klātbūtnē. (Ultraskaņas apstrādes ierīce UIP2000hdT, amplitūda 43µm, sonotrodes virsmas laukums 9cm2)

Zinātniskie pētījumi par vīnu izturēšanu ar ultraskaņu

Relatīvi mērena ultraskaņas intensitāte vai akustiskās enerģijas blīvums var veicināt strauju fenola savienojumu ekstrakciju un izskalošanos no ozolkoksnes šķeldām vīnā, tādējādi potenciāli uzlabojot vīna garšu un palielinot tā uzturvērtību ievērojami saīsinātā nogatavināšanas laikā. Turklāt apstrāde ar ultraskaņu spēj strauji mainīt vīna sastāvu, kas, kā tiek pieņemts, ir saistīts ar akustiskās kavitācijas iedarbību. Tādējādi tiek pieņemts, ka liels akustiskās enerģijas blīvums veicina vīna sastāva izmaiņas ultraskaņas iedarbībā. (sk. Yang et al., 2014)
Par līdzīgu izturēšanas ietekmi, izmantojot ozolkoksnes šķeldas un ultraskaņu, attiecībā uz heresa etiķi ir ziņojuši Jiménez-Sánchez et al. (2020). Apstrāde ar ultraskaņu ievērojami saīsināja nogatavināšanas laiku salīdzinājumā ar tradicionālo nogatavināšanu.

Aromātisko savienojumu izdalīšana no ozolkoksnes ar ultraskaņu

Breniaux un kolēģi pētīja lieljaudas ultraskaņas ietekmi uz vīna ozolkoka mucu tīrīšanu un turpmāko polifenolu un citu savienojumu izdalīšanos, kad mucas pēc apstrādes izmantoja vīna izturēšanai. Polifenoli un fitoķīmiskās vielas, piemēram, ellagitanīni, lignīns un aromātisko savienojumu prekursori, būtiski veicina vīna nobriešanu un garšas veidošanos. Kopumā pētījums parādīja, ka apstrāde ar ultraskaņu nodrošināja lielāku polifenolu un citu bioaktīvo savienojumu iznākumu ļoti īsā apstrādes laikā. Piemēram, pēc apstrādes ar ultraskaņu furfurola koncentrācija bija augstāka gan pēc 8, gan pēc 12 mēnešu izturēšanas, koncentrācijai palielinoties par 18,8 līdz 92,6% salīdzinājumā ar alternatīvo apstrādi ar tvaiku. 5-metilfurfurola koncentrācija pēc mucu apstrādes ar ultraskaņu bija ievērojami augstāka 1 gadu vecās mucās (12 mēnešus izturētā vīnā) un 2 gadus vecās mucās (2, 8 un 12 mēnešus izturētā vīnā), pieaugumam sasniedzot 20,5 līdz 97%. Attiecībā uz viskija laktona diastereoizomēriem trans-viskija laktona koncentrācija bija ievērojami augstāka ar ultraskaņu apstrādātās 3 gadus vecās mucās: pēc 12 mēnešu izturēšanas tā koncentrācija vīnā bija 75,2 ± 5,6 μg/L, kas atbilst 46,9% pieaugumam salīdzinājumā ar vīnu, kas izturēts ar tvaiku apstrādātā mucā. Arī vīnā izmērītā vanilīna un siringaldehīda koncentrācija pēc apstrādes ar ultraskaņu bija ievērojami augstāka. Salīdzinot ar mucu apstrādi ar tvaiku, kopējais enerģijas patēriņš lieljaudas ultraskaņas gadījumā bija 0,38 kWh, bet ūdens tvaika gadījumā – 3 kWh, tātad tas bija 7,89 reizes mazāks.
(sal. Breniaux et al., 2021)

Ultraskaņas veicinātas ķīmiskās reakcijas vīnā

Vīna izturēšanas laikā notiek daudzas ķīmiskās reakcijas. Piemēram, proantocianidīnu savienojumiem ir tendence polimerizēties, kondensēties ar antocianīniem un savienoties ar citiem polimēriem, piemēram, olbaltumvielām un polisaharīdiem. Šī kondensācijas reakcija ar antocianīniem ir galvenā ķīmiskā reakcija, kas izraisa sarkanvīna krāsas kļūšanu tumšākai un tās stabilizēšanos, krāsai mainoties no spilgti sarkanas uz tumši sarkanu ar brūniem toņiem.
Jau agrīnie Masuzawa et al., 2000 pētījumi parādīja, ka ultraskaņa veicina fenolu savienojumu polimerizāciju un palielina polifenolu saturu sarkanvīnā tā nobriešanas laikā.
Vīna izturēšanas laikā mucās no koksnes vīnā var ekstrahēt simtiem savienojumu, kas tieši ietekmē gatavā vīna garšu, aromātu un sajūtas mutē. Ozolkoksnes šķiedru sastāvam ir svarīga nozīme izturēšanas procesā, jo tiek ekstrahēti gaistošie fenoli un fenolu aldehīdi no lignīna, kā arī furfurola savienojumi, kas rodas celulozes un hemiceluložu cukuru noārdīšanās rezultātā.
Lai gan tradicionālā izturēšana ozolkoka mucās tiek plaši izmantota jau gadsimtiem ilgi, tai joprojām ir daži raksturīgi trūkumi. Pirmkārt, izturēšanas process mucā parasti ilgst no dažiem mēnešiem līdz vairākiem gadiem, tāpēc tas ir ļoti laikietilpīgs. Otrkārt, mucas ir dārgas, aizņem daudz vietas vīna darītavā un laika gaitā ir jānomaina. Treškārt, ozolkoka mucām novecojot, tās var tikt piesārņotas ar nevēlamiem mikroorganismiem, piemēram, Brettanomyces un Dekkera ģinšu raugiem.
Lasiet vairāk par vīna mucu sanitāro apstrādi un tīrīšanu ar ultraskaņu!

Ultraskaņas iekārtas vīna izturēšanai un nobriešanai

Hielscher Ultrasonics jau vairākus gadu desmitus ir uzticams lieljaudas zemfrekvences ultraskaņas procesoru piegādātājs pārtikas un dzērienu rūpniecībai. Vīna darītavas un spirta dzērienu ražotnes ir ieviesušas ultraskaņas tehnoloģiju, lai efektīvāk ražotu augstas kvalitātes vīnus un alkoholiskos dzērienus, proti, iegūtu augstas kvalitātes rezultātus paātrinātā procesā un precīzi kontrolējamos apstākļos.
Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas ir pieejamas jebkurā izmērā – no rokā turamām laboratorijas ierīcēm pētniecībai un kvalitātes kontrolei līdz galda un pilotiekārtām nelielām specializētām vīna saimniecībām un vidēja lieluma vīna ražotājiem, kā arī augstas ražības ultraskaņas apstrādes iekārtām lieliem komerciāliem vīna ražotājiem.
Visi Hielscher ultraskaņas procesori ir aprīkoti ar vismodernākajām tehnoloģijām, tostarp digitālu krāsu displeju, izsmalcinātu programmatūru, viediem iestatījumiem, automātisku datu reģistrēšanu iebūvētā SD kartē un attālinātu vadību pārlūkā, kas nodrošina precīzu darbību, atkārtojamus un reproducējamus rezultātus, kā arī visaugstāko lietošanas ērtumu. Klienti visā pasaulē izmanto Hielscher Ultrasonics tehnoloģiju vīna darītavās un spirta dzērienu ražotnēs, sasniedzot lieliskus rezultātus vīnu un stipro alkoholisko dzērienu izturēšanā, ozolkoksnes īpašību piešķiršanā tiem un aromatizēšanā ar uzlējuma metodi.
Sazinieties ar mums jau tagad! Mūsu labi apmācītie darbinieki ar ilggadēju pieredzi sniegs jums tehnisko informāciju, ieteikumus par ideāli piemērotu ultraskaņas apstrādes iekārtu un nesaistošus cenu piedāvājumus!

Tālāk esošajā tabulā ir sniegts priekšstats par mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtu aptuveno apstrādes jaudu: