Rijping en rijping van wijnen met ultrageluid

Wijnrijping en oaking dragen in grote mate bij tot de uiteindelijke smaak en kwaliteit van wijn. Van beide processen is bekend dat ze veel tijd in beslag nemen, vaak duurt het rijpingsproces meerdere jaren. Ultrasoon geluid is een zeer efficiënte en snelle technologie die de rijping van wijn intensiveert en processen zoals de extractie van eikenhouten verbindingen, micro-oxygenatie en chemische processen (bijv. polymerisatie) aanzienlijk versnelt. Met ultrasone trillingen kunnen jonge wijnen binnen enkele minuten rijpen tot gerijpte wijnen met het bouquet van meerdere jaren rijping in eiken vaten.

Van eikenhout afgeleide wijnaroma's met ultrasone extractie

Met astringentie samenhangende fenolische verbindingen en aromatische verbindingen, beide afkomstig van eikenhout, worden extreem snel overgedragen wanneer sonicatie wordt toegepast op wijn tijdens rijping. Ultrasoon geluid versnelde de extractie van eikverbindingen tot een paar minuten. – in vergelijking met enkele jaren traditionele vatrijping van wijnen.

Oaking van wijn met ultrageluid

Voor intensievere oaking worden eikenhouten spaanders of duigen in wijn gesoneerd. De ultrasone golven openen en verstoren de celwanden van het houten materiaal, zodat de intracellulaire verbindingen zoals tannines, fenolen, furonen, lactonen enz. door ultrasone cavitatie vrijkomen in de wijn. Aangezien ultrasone trilling en cavitatie intense turbulenties en microstromingen creëren, wordt de massaoverdracht tussen het inwendige van de cel en het omringende oplosmiddel drastisch geïntensiveerd, zodat de biomoleculen (d.w.z. aromatische verbindingen) efficiënt en snel vrijkomen. Omdat sonicatie een puur mechanische behandeling is, worden er geen chemicaliën aan de wijn toegevoegd.

Vergelijking van kwaliteiten bij traditionele rijping van wijn en ultrasone rijping van wijn. Ultrasoon gerijpte wijn bereikt zijn topkwaliteit aanzienlijk sneller.
(grafiek: ©Yıldırım en Dündar, 2017, aangepast van Leonhardt en Morabito, 2007).

Echografie – Uitsluitend mechanische krachten

Ultrasoon geluid met een hoge intensiteit en lage frequentie creëert omstandigheden met een hoge energiedichtheid, met hoge drukken, temperaturen en hoge schuifkrachten. Deze fysieke krachten bevorderen de verstoring van celstructuren zodat intracellulaire verbindingen vrijkomen in het medium. Daarnaast bevordert het ultrasoon ondersteunde verouderingsproces van wijn micro-oxygenatie en oxidatieprocessen. Daardoor kan gecontroleerde ultrasoonbehandeling de chemische reacties in de wijn positief beïnvloeden. Ultrasoon gerijpte wijnen bereiken hun kwaliteitspiek aanzienlijk sneller dan traditioneel gerijpte wijnen. Bovendien vertonen ultrasoon gerijpte wijnen een hoger conserveringsniveau, zodat gesonctioneerde wijn zijn topkwaliteit langer behoudt dan het standaard rijpingsproces.

Het mechanisme van celwandverstoring (a) breken van de celwand door cavitatie. (b) diffusie van oplosmiddel in de celstructuur.
(Grafiek aangepast van Shirsath et al., 2012)

Voordelen van ultrasone wijnrijping ten opzichte van rijping op eiken vaten

Eiken vaten zijn het gebruikelijke, traditionele proces voor het rijpen van wijn. In de eikenhouten vaten vindt oxidatie plaats in een kleine hoeveelheid gedurende een lange opslagtijd in het vat. De opslagtijd voor een premium wijnoven duurt meerdere jaren en is daardoor een kostbaar proces. Tijdens de rijping in eiken vaten produceert de wijn tal van unieke aroma's. Naast het lange rijpingsproces van jaren en het daarmee gepaard gaande tijdverlies, zijn eiken vaten duur in aanschaf en onderhoud. Ongewenste micro-organismen zoals gistsoorten (bijvoorbeeld Brettanomyces en Dekkera) kunnen wijnvaten verontreinigen. Door gist bedorven wijn staat bekend om zijn slechte smaak en geur.
Vanwege deze nadelen van traditionele rijping in vaten is ultrasone wijnrijping en oaking een kostenefficiënt en wetenschappelijk bewezen alternatief voor traditionele rijping in vaten. Ultrasoon effect verkort de rijpingstijd en verbetert verschillende kwaliteitsfactoren van de wijn. Ultrasoon kan worden toegepast tijdens verschillende stadia van het wijnmaakproces, waaronder maceratie, polyfenol-extractie, maar ook rijping, rijping en oaking. Wetenschappelijke studies en industriële toepassingen bewijzen de validiteit van ultrasoon in de wijnbereiding met belangrijke verbeteringen in verkorte rijpingsperioden en de efficiëntere productie van wijnen van hoge kwaliteit.

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

Wetenschappelijk onderzoek naar ultrasone veroudering van wijn

Een relatief gematigd niveau van ultrasone intensiteit of akoestische energiedichtheid kan een snelle extractie en uitloging van fenolen uit eikenhouten spaanders in wijn bevorderen, waardoor de smaak en voedingswaarde van wijn kunnen toenemen binnen een aanzienlijk kortere rijpingstijd. Bovendien is ultrasone behandeling in staat om de samenstelling van wijn snel te wijzigen, wat verondersteld wordt te wijten te zijn aan de effecten van akoestische cavitatie. Daarbij wordt verondersteld dat een hoog niveau van akoestische energiedichtheid de ultrasone verandering van de wijnsamenstelling bevordert. (Zie Yang et al., 2014)
Jiménez-Sánchez et al. (2020) rapporteerden vergelijkbare verouderingseffecten voor sherryazijn met gebruik van eikenhouten chips en ultrasoon geluid. Ultrasoon geluid verkortte de rijpingstijd aanzienlijk in vergelijking met traditionele rijping.

Ultrasone afgifte van aromatische verbindingen uit eikenhout

Breniaux en collega's onderzochten de effecten van ultrageluid met een hoog vermogen voor het reinigen van eiken wijnvaten en het vrijkomen van polyfenolische en andere verbindingen, wanneer de vaten na de behandeling werden gebruikt voor het rijpen van wijn. Polyfenolen en fytochemicaliën zoals ellagitannines, lignine en aromatische precursoren dragen sterk bij aan de rijping en smaak van wijn. In het algemeen toonde het onderzoek aan dat ultrasone behandeling een hogere opbrengst van polyfenolen en andere bioactieve verbindingen gaf binnen een zeer korte behandelingstijd. De concentratie furfural was bijvoorbeeld hoger bij ultrasone behandeling na 8 maanden rijping en na 12 maanden rijping, waarbij de concentratie tussen 18,8 en 92,6% toenam in vergelijking met alternatieve stoombehandeling. Voor 5-methylfurfural was de concentratie significant hoger bij ultrasone behandeling voor vaten van 1 jaar oud (12 maanden gerijpte wijn) en 2 jaar oude vaten (2, 8 en 12 maanden gerijpte wijn) met een toename tussen 20,5 en 97%. Wat betreft de diastereoisomeren van het whiskylacton, was het trans-whiskylacton significant hoger voor vaten van 3 jaar oud die met ultrasoon zijn behandeld: na 12 maanden rijping heeft de wijn een concentratie van 75,2 ± 5,6 μg/L, wat resulteert in een toename van 46,9% vergeleken met de wijn die is gerijpt in een vat dat met stoom is behandeld. Voor de concentraties vanilline en syringaldehyde waren de in de wijn gemeten waarden ook significant hoger na de ultrasone behandeling. Vergeleken met de stoombehandeling in vaten was het totale energieverbruik 0,38 kWh voor power ultrasound en 3 kWh voor waterige stoom, wat 7,89 keer lager is.
(cf. Breniaux et al., 2021)

Ultrasoon gestimuleerde chemische reacties in wijn

Tijdens het rijpen van wijn vinden er talloze chemische reacties plaats. Proanthocyanidineverbindingen hebben bijvoorbeeld de neiging om te polymeriseren, te condenseren met anthocyanen en te combineren met andere polymeren, zoals proteïnen en polysacchariden. Deze condensatiereactie met anthocyanen is de belangrijkste chemische reactie die betrokken is bij het donkerder worden en stabiliseren van de kleur van rode wijn, die verandert van helderrood naar donkerrood met bruine tinten.
Vroege onderzoeken door Masuzawa et al., 2000 toonden al aan dat ultrageluid de polymerisatie van fenolverbindingen bevordert en het polyfenolgehalte in rode wijn verhoogt naarmate de wijn rijpt.
Tijdens het rijpen van wijn in vaten kunnen honderden verbindingen worden geëxtraheerd van hout naar wijn, wat direct bijdraagt aan de smaak, het aroma en het mondgevoel van de uiteindelijke wijn. De vezelsamenstelling van het eikenhout speelt een belangrijke rol in het verouderingsproces, omdat vluchtige fenolen en fenolische aldehyden uit lignine en furfuralverbindingen uit de suikerafbraak van cellulose en hemicellulose worden geëxtraheerd.
Hoewel de traditionele rijping in eiken vaten al eeuwenlang op grote schaal wordt toegepast, zijn er toch enkele inherente nadelen. Ten eerste duurt het rijpingsproces in vaten normaal gesproken enkele maanden tot meerdere jaren, wat erg tijdrovend is. Ten tweede zijn vaten duur, nemen ze veel ruimte in beslag in de wijnmakerij en moeten ze na verloop van tijd vervangen worden. Ten derde kunnen eiken vaten, naarmate ze ouder worden, besmet raken met ongewenste micro-organismen, zoals gisten van de geslachten Brettanomyces en Dekkera.
Lees meer over ultrasoon reinigen en reinigen van wijnvaten!

Ultrasone apparatuur voor veroudering en rijping van wijn

Hielscher Ultrasonics is al tientallen jaren een vertrouwde leverancier van krachtige, laagfrequente ultrasone processoren voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie. Wijnmakerijen en distilleerderijen gebruiken de ultrasone technologie om wijnen en alcoholische dranken van hoge kwaliteit te produceren onder efficiëntere omstandigheden, d.w.z. om resultaten van hoge kwaliteit te verkrijgen in een versneld proces en onder nauwkeurig controleerbare omstandigheden.
Hielscher ultrasone machines zijn verkrijgbaar in elke maat, van een handbediend laboratoriumapparaat voor onderzoek en kwaliteitscontrole tot laboratorium- en pilot-systemen voor boetiekwijngaarden en middelgrote wijnboeren en ultrasone machines met een hoge verwerkingscapaciteit voor grote commerciële wijnproducenten.
Alle Hielscher ultrasoonprocessoren zijn voorzien van de allernieuwste technologie, waaronder een digitaal kleurenscherm, geavanceerde software, slimme instellingen, automatische dataprotocollering op een geïntegreerde SD-kaart en browserafstandsbediening voor een nauwkeurige bediening, reproduceerbare en reproduceerbare resultaten en de hoogste gebruiksvriendelijkheid. Klanten over de hele wereld gebruiken de Hielscher Ultrasonics technologie in wijnmakerijen en distilleerderijen om geweldige resultaten te bereiken bij het rijpen, oaken en infuseren van wijnen en gedistilleerde dranken.
Neem nu contact met ons op! Onze goed opgeleide en ervaren medewerkers zullen u helpen met technische informatie, aanbevelingen voor de ideale ultrasoonmachine en vrijblijvende offertes!

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: