Rijping en behandeling van wijnen met eikenhout met behulp van ultrasoon geluid

De rijping van wijn en de behandeling met eikenhout dragen sterk bij aan de uiteindelijke smaak en kwaliteit van wijn. Van beide processen is bekend dat ze veel tijd vergen; het rijpingsproces duurt vaak meerdere jaren. Ultrasoon geluid is een zeer effectieve en snelle technologie die de wijnrijping intensiveert en processen zoals de extractie van verbindingen uit eikenhout, micro-oxygenatie en chemische processen (bijv. polymerisatie) aanzienlijk versnelt. Met sonicatie kunnen jonge wijnen binnen enkele minuten rijpen tot gerijpte wijnen met het bouquet van meerdere jaren rijping in eikenhouten vaten.

Wijnaroma’s uit eikenhout door ultrasone extractie

Fenolische verbindingen die verband houden met astringentie en aromatische verbindingen, beide afkomstig uit eikenhout, worden uiterst snel overgedragen wanneer sonicatie tijdens de wijnrijping wordt toegepast. Ultrasoon geluid versnelde de extractie van verbindingen uit eikenhout tot enkele minuten – vergeleken met meerdere jaren traditionele vatrijping van wijnen.

Behandeling van wijn met eikenhout met behulp van ultrasoon geluid

Voor een intensievere behandeling met eikenhout worden eikenhoutsnippers of duigen in wijn gesoniceerd. De ultrasone golven openen en breken de celwanden van het houtmateriaal, zodat de intracellulaire verbindingen zoals tanninen, fenolen, furones, lactonen enz. door ultrasone cavitatie in de wijn vrijkomen. Doordat ultrasone oscillatie en cavitatie intense turbulentie en microstromingen veroorzaken, wordt de massaoverdracht tussen het celinterieur en het omringende oplosmiddel drastisch geïntensiveerd, zodat de biomoleculen (d.w.z. aromaverbindingen) efficiënt en snel vrijkomen. Omdat sonicatie een zuiver mechanische behandeling is, worden er geen chemicaliën aan de wijn toegevoegd.

Vergelijking van de kwaliteit bij traditionele wijnrijping en ultrasone wijnrijping. Ultrasoon gerijpte wijn bereikt zijn optimale kwaliteit aanzienlijk sneller.
(grafiek: ©Yıldırım en Dündar, 2017, aangepast naar Leonhardt en Morabito, 2007).

Ultrasoon geluid – uitsluitend mechanische krachten

Ultrasoon geluid met een hoge intensiteit en lage frequentie creëert omstandigheden met een hoge energiedichtheid, gekenmerkt door hoge drukken, temperaturen en hoge afschuifkrachten. Deze fysieke krachten bevorderen het openbreken van celstructuren om intracellulaire verbindingen in het medium vrij te maken. Daarnaast bevordert het ultrasoon ondersteunde rijpingsproces van wijn micro-oxygenatie en oxidatieprocessen. Daardoor kan gecontroleerde sonicatie de chemische reacties in de wijn positief beïnvloeden. Ultrasoon gerijpte wijnen bereiken hun optimale kwaliteit aanzienlijk sneller dan traditioneel gerijpte wijnen. Bovendien blijven ultrasoon gerijpte wijnen beter behouden, zodat gesoniceerde wijn zijn optimale kwaliteit langer behoudt dan bij het standaardrijpingsproces.

Het mechanisme van celwandontsluiting: (a) het breken van de celwand door cavitatie. (b) diffusie van het oplosmiddel in de celstructuur.
(Afbeelding aangepast naar Shirsath et al., 2012)

Voordelen van ultrasone wijnrijping ten opzichte van rijping in eikenhouten vaten

Rijping in eikenhouten vaten is de gebruikelijke, traditionele methode voor wijnrijping. In de eikenhouten vaten vindt gedurende een lange opslagperiode in het vat in geringe mate oxidatie plaats. De opslagtijd voor premiumwijn bedraagt vaak meerdere jaren en is daardoor een kostbaar proces. Tijdens de rijping in eikenhouten vaten ontwikkelt de wijn talrijke unieke aroma’s. Naast het jarenlange rijpingsproces en het bijbehorende tijdverlies zijn eikenhouten vaten duur in aanschaf en onderhoud. Ongewenste micro-organismen zoals gistsoorten (bijv. Brettanomyces en Dekkera) kunnen wijnvaten besmetten. Door gisten bedorven wijn staat bekend om zijn slechte smaak en geur.
Vanwege deze nadelen van de traditionele behandeling met eikenhout in vaten zijn ultrasone wijnrijping en behandeling met eikenhout een kostenefficiënt en wetenschappelijk bewezen alternatief voor traditionele rijping in vaten. Sonicatie verkort de rijpingstijd en verbetert verschillende kwaliteitsfactoren van de wijn. Sonicatie kan tijdens verschillende fasen van het wijnbereidingsproces worden toegepast, waaronder maceratie, polyfenolextractie, evenals veroudering, rijping en behandeling met eikenhout. Wetenschappelijke studies en industriële toepassingen bewijzen de doeltreffendheid van sonicatie bij de wijnbereiding, met grote verbeteringen door kortere rijpingsperioden en een efficiëntere productie van hoogwaardige wijnen.

Ultrasoon versnelde wijnrijping: de studie van Prof. Th. Kleinschmidt toont de gunstige verandering van het aroma van 3-Methyl-1Butanol in rode wijn aan bij sonicatie in aanwezigheid van American Blend-houtsnippers. (Sonicator UIP2000hdT, amplitude 43µm, sonotrodeoppervlak 9cm2)

Wetenschappelijke studies naar ultrasone rijping van wijnen

Een ultrasone intensiteit of akoestische energiedichtheid op een relatief gematigd niveau kan een snelle extractie en uitloging van fenolische verbindingen uit eikenhoutsnippers in wijn bevorderen, waardoor de smaak en voedingswaarde van de wijn mogelijk toenemen binnen een aanzienlijk verkorte rijpingstijd. Bovendien kan ultrasone behandeling de samenstelling van wijn snel wijzigen, wat vermoedelijk te danken is aan de effecten van akoestische cavitatie. Daarbij wordt verondersteld dat een hoge akoestische energiedichtheid de ultrasone wijziging van de wijnsamenstelling bevordert. (vgl. Yang et al., 2014)
Vergelijkbare rijpingseffecten zijn door Jiménez-Sánchez et al. (2020) gemeld voor sherryazijn bij gebruik van eikenhoutsnippers en ultrasoon geluid. Sonicatie verkortte de rijpingstijd aanzienlijk ten opzichte van traditionele rijping.

Ultrasoon vrijmaken van aromaverbindingen uit eikenhout

Breniaux en collega’s onderzochten de effecten van ultrasoon geluid met een hoog vermogen voor het reinigen van eikenhouten wijnvaten en het daaropvolgende vrijkomen van polyfenolische en andere verbindingen wanneer de vaten na de behandeling voor wijnrijping werden gebruikt. Polyfenolen en fytochemicaliën zoals ellagitanninen, lignine en aromatische precursoren dragen sterk bij aan de rijping en smaak van wijn. Over het geheel genomen liet de studie zien dat ultrasone behandeling binnen een zeer korte behandeltijd hogere opbrengsten van polyfenolen en andere bioactieve verbindingen gaf. Zo was de concentratie furfural bij ultrasone behandeling hoger na 8 maanden rijping en 12 maanden rijping, met een concentratietoename tussen 18,8 en 92,6% ten opzichte van de alternatieve stoombehandeling. Voor 5-methylfurfural was de concentratie bij ultrasone behandeling aanzienlijk hoger voor vaten van 1 jaar oud (wijn die 12 maanden had gerijpt) en vaten van 2 jaar oud (wijn die 2, 8 en 12 maanden had gerijpt), met een toename tussen 20,5 en 97%. Wat de diastereoisomeren van whiskylacton betreft, was de concentratie trans-whiskylacton aanzienlijk hoger voor vaten van 3 jaar oud die met ultrasoon geluid waren behandeld: na 12 maanden rijping heeft de wijn een concentratie van 75,2 ± 5,6 μg/L, wat neerkomt op een toename van 46,9% ten opzichte van wijn die in een met stoom behandeld vat is gerijpt. Ook voor de concentraties van vanilline en syringaldehyde waren de in wijn gemeten waarden aanzienlijk hoger na de ultrasone behandeling. In vergelijking met de stoombehandeling van vaten bedroeg het totale energieverbruik 0,38 kWh voor ultrasoon geluid met een hoog vermogen en 3 kWh voor waterstoom, wat 7,89 keer lager is.
(vgl. Breniaux et al., 2021)

Ultrasoon bevorderde chemische reacties in wijn

Tijdens de wijnrijping vinden talrijke chemische reacties plaats. Zo hebben proanthocyanidineverbindingen de neiging te polymeriseren, met anthocyanen te condenseren en zich met andere polymeren, zoals eiwitten en polysachariden, te verbinden. Deze condensatiereactie met anthocyanen is de belangrijkste chemische reactie die betrokken is bij het donkerder worden en de stabilisatie van de kleur van rode wijn, die van helder rood naar donkerrood met bruine tinten verandert.
Vroege studies van Masuzawa et al., 2000 toonden al aan dat ultrasoon geluid de polymerisatie van fenolische verbindingen bevordert en het polyfenolgehalte in rode wijn verhoogt naarmate de wijn rijpt.
Tijdens de wijnrijping in vaten kunnen honderden verbindingen uit het hout in de wijn worden geëxtraheerd, wat rechtstreeks bijdraagt aan de smaak, het aroma en het mondgevoel van de uiteindelijke wijn. De vezelsamenstelling van het eikenhout speelt een belangrijke rol in het rijpingsproces, omdat vluchtige fenolen en fenolische aldehyden uit lignine en furfuralverbindingen uit de afbraak van suikers van cellulose en hemicellulosen worden geëxtraheerd.
Hoewel traditionele rijping in eikenhouten vaten al eeuwenlang op grote schaal wordt toegepast, zijn er nog steeds enkele inherente nadelen. Ten eerste duurt het rijpingsproces in een vat normaal gesproken enkele maanden tot meerdere jaren, wat zeer tijdrovend is. Ten tweede zijn vaten duur, nemen ze veel ruimte in de wijnmakerij in en moeten ze na verloop van tijd worden vervangen. Ten derde kunnen eikenhouten vaten naarmate ze ouder worden besmet raken met ongewenste micro-organismen, zoals gisten van de geslachten Brettanomyces en Dekkera.
Lees meer over ultrasone ontsmetting en reiniging van wijnvaten!

Ultrasone apparatuur voor wijnveroudering en -rijping

Hielscher Ultrasonics is al meerdere decennia een vertrouwde leverancier van ultrasone processoren met een hoog vermogen en lage frequentie voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie. Wijnmakerijen en distilleerderijen hebben de ultrasone technologie ingevoerd om hoogwaardige wijnen en alcoholische dranken onder efficiëntere omstandigheden te produceren, d.w.z. hoogwaardige resultaten te verkrijgen in een versneld proces en onder nauwkeurig regelbare omstandigheden.
Sonicatoren van Hielscher zijn verkrijgbaar in elk formaat, van het in de hand te houden laboratoriumapparaat voor onderzoek en kwaliteitscontrole tot tafelmodellen en pilotsystemen voor kleinschalige gespecialiseerde wijngaarden en middelgrote wijnproducenten, evenals sonicatoren met een hoge verwerkingscapaciteit voor grote commerciële wijnproducenten.
Alle ultrasone processoren van Hielscher beschikken over de modernste technologie, waaronder een digitaal kleurendisplay, geavanceerde software, slimme instellingen, automatische gegevensregistratie op een geïntegreerde SD-kaart en afstandsbediening via de browser voor nauwkeurige bediening, herhaalbare en reproduceerbare resultaten en de hoogste gebruiksvriendelijkheid. Klanten wereldwijd gebruiken de technologie van Hielscher Ultrasonics in wijnmakerijen en distilleerderijen en behalen uitstekende resultaten bij het rijpen, behandelen met eikenhout en op smaak brengen door infusie van wijnen en gedistilleerde dranken.
Neem nu contact met ons op! Onze goed opgeleide medewerkers met jarenlange ervaring helpen u met technische informatie, aanbevelingen voor de ideale sonicator en vrijblijvende offertes!

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren: