Dojrzewanie win i nadawanie im charakteru dębowego za pomocą ultradźwięków

Dojrzewanie wina i nadawanie mu charakteru dębowego mają duży wpływ na jego ostateczny smak i jakość. Wiadomo, że oba procesy wymagają dużo czasu, a dojrzewanie często trwa kilka lat. Ultradźwięki stanowią wysoce skuteczną i szybką technologię, która intensyfikuje dojrzewanie wina i znacznie przyspiesza procesy takie jak ekstrakcja związków z drewna dębowego, mikrooksygenacja i procesy chemiczne (np. polimeryzacja). Dzięki sonikacji młode wina mogą w ciągu kilku minut dojrzeć do win o bukiecie odpowiadającym kilkuletniemu dojrzewaniu w beczkach dębowych.

Aromaty wina pochodzące z drewna dębowego dzięki ekstrakcji ultradźwiękowej

Związki fenolowe odpowiedzialne za cierpkość oraz związki aromatyczne, pochodzące z drewna dębowego, są przenoszone niezwykle szybko, gdy podczas dojrzewania wina stosuje się sonikację. Ultradźwięki skróciły ekstrakcję związków z drewna dębowego do kilku minut – w porównaniu z kilkoma latami tradycyjnego dojrzewania win w beczkach.

Nadawanie winu charakteru dębowego za pomocą ultradźwięków

Aby zintensyfikować nadawanie winu charakteru dębowego, wióry dębowe lub klepki poddaje się sonikacji w winie. Fale ultradźwiękowe otwierają i rozbijają ściany komórkowe materiału drzewnego, dzięki czemu związki wewnątrzkomórkowe, takie jak taniny, fenole, furones, laktony itp., są uwalniane do wina wskutek kawitacji ultradźwiękowej. Ponieważ drgania ultradźwiękowe i kawitacja wywołują intensywne turbulencje i mikroprzepływy, wymiana masy między wnętrzem komórki a otaczającym rozpuszczalnikiem ulega radykalnej intensyfikacji, dzięki czemu biomolekuły (tj. związki aromatyczne) są uwalniane skutecznie i szybko. Ponieważ sonikacja jest zabiegiem czysto mechanicznym, nie wprowadza do wina żadnych substancji chemicznych.

Porównanie jakości wina podczas tradycyjnego dojrzewania i dojrzewania wspomaganego ultradźwiękami. Wino dojrzewające z zastosowaniem ultradźwięków osiąga najwyższą jakość znacznie szybciej.
(grafika: ©Yıldırım i Dündar, 2017, na podstawie Leonhardt i Morabito, 2007).

Ultradźwięki – wyłącznie siły mechaniczne

Ultradźwięki o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości tworzą warunki o dużej gęstości energii, charakteryzujące się wysokimi ciśnieniami, temperaturami i dużymi siłami ścinającymi. Te siły fizyczne sprzyjają rozbijaniu struktur komórkowych w celu uwolnienia związków wewnątrzkomórkowych do ośrodka. Ponadto wspomagany ultradźwiękami proces dojrzewania wina sprzyja mikrooksygenacji i procesom utleniania. Dzięki temu kontrolowana sonikacja może korzystnie wpływać na reakcje chemiczne zachodzące w winie. Wina dojrzewające z zastosowaniem ultradźwięków osiągają najwyższą jakość znacznie szybciej niż wina dojrzewające tradycyjnie. Ponadto wina dojrzewające z zastosowaniem ultradźwięków wykazują większą trwałość, dzięki czemu wino poddane sonikacji utrzymuje najwyższą jakość dłużej niż w przypadku standardowego procesu dojrzewania.

Mechanizm rozbijania ściany komórkowej: (a) pękanie ściany komórkowej wskutek kawitacji. (b) dyfuzja rozpuszczalnika do struktury komórkowej.
(Grafika na podstawie Shirsath i in., 2012)

Zalety ultradźwiękowego dojrzewania wina w porównaniu z dojrzewaniem w beczkach dębowych

Dojrzewanie wina w beczkach dębowych jest powszechnym, tradycyjnym procesem. W beczkach dębowych utlenianie zachodzi w niewielkim stopniu przez długi okres przechowywania wina w beczce. Okres przechowywania wina klasy premium często wynosi kilka lat, co sprawia, że jest to kosztowny proces. Podczas dojrzewania w beczkach dębowych w winie powstają liczne wyjątkowe aromaty. Oprócz wieloletniego procesu dojrzewania i związanej z nim straty czasu, zakup i utrzymanie beczek dębowych są kosztowne. Niepożądane mikroorganizmy, takie jak gatunki drożdży (np. Brettanomyces i Dekkera), mogą zanieczyszczać beczki na wino. Wino zepsute przez drożdże jest znane z nieprzyjemnego smaku i zapachu.
Ze względu na te wady tradycyjnego nadawania winu charakteru dębowego w beczkach, ultradźwiękowe dojrzewanie wina i nadawanie mu charakteru dębowego stanowią opłacalną i naukowo potwierdzoną alternatywę dla tradycyjnego dojrzewania w beczkach. Sonikacja skraca czas dojrzewania i poprawia kilka parametrów jakości wina. Sonikację można stosować na różnych etapach produkcji wina, w tym podczas maceracji, ekstrakcji polifenoli, a także starzenia, dojrzewania i nadawania charakteru dębowego. Badania naukowe i wdrożenia przemysłowe potwierdzają zasadność stosowania sonikacji w produkcji wina, wykazując znaczną poprawę w postaci skrócenia okresów dojrzewania i bardziej wydajnej produkcji win wysokiej jakości.

Dojrzewanie wina przyspieszone ultradźwiękami: badanie prof. Th. Kleinschmidta wykazuje korzystną zmianę aromatu 3-Methyl-1Butanol w czerwonym winie poddawanym sonikacji w obecności wiórów drzewnych American Blend. (Sonikator UIP2000hdT, amplituda 43µm, powierzchnia sonotrody 9cm2)

Badania naukowe nad ultradźwiękowym dojrzewaniem win

Intensywność ultradźwięków lub gęstość energii akustycznej na stosunkowo umiarkowanym poziomie może sprzyjać szybkiej ekstrakcji i wymywaniu związków fenolowych z wiórów dębowych do wina, potencjalnie poprawiając jego smak i zwiększając wartość odżywczą przy znacznie skróconym czasie dojrzewania. Ponadto obróbka ultradźwiękowa umożliwia szybką zmianę składu wina, co przypuszczalnie wynika z działania kawitacji akustycznej. W związku z tym zakłada się, że wysoka gęstość energii akustycznej sprzyja ultradźwiękowej modyfikacji składu wina. (por. Yang i in., 2014)
Podobne efekty dojrzewania odnotowali Jiménez-Sánchez i in. (2020) w przypadku octu sherry z zastosowaniem wiórów dębowych i ultradźwięków. Sonikacja znacznie skróciła czas dojrzewania w porównaniu z dojrzewaniem tradycyjnym.

Ultradźwiękowe uwalnianie związków aromatycznych z drewna dębowego

Breniaux i współpracownicy badali wpływ ultradźwięków o dużej mocy na czyszczenie dębowych beczek na wino oraz późniejsze uwalnianie związków polifenolowych i innych związków, gdy po obróbce beczki wykorzystywano do dojrzewania wina. Polifenole i substancje fitochemiczne, takie jak elagotaniny, lignina i prekursory związków aromatycznych, mają duży wpływ na dojrzewanie i smak wina. Ogólnie badanie wykazało, że obróbka ultradźwiękowa zapewniała większy uzysk polifenoli i innych związków bioaktywnych w bardzo krótkim czasie obróbki. Na przykład stężenie furfuralu było wyższe w przypadku obróbki ultradźwiękowej po 8 i 12 miesiącach dojrzewania, przy wzroście stężenia od 18,8 do 92,6% w porównaniu z alternatywną obróbką parową. W przypadku 5-metylofurfuralu stężenie było znacznie wyższe po obróbce ultradźwiękowej beczek w wieku 1 roku (wino dojrzewające przez 12 miesięcy) i 2 lat (wino dojrzewające przez 2, 8 i 12 miesięcy), przy wzroście od 20,5 do 97%. W odniesieniu do diastereoizomerów laktonu whisky stężenie trans-laktonu whisky było znacznie wyższe w przypadku beczek w wieku 3 lat poddanych obróbce ultradźwiękowej: po 12 miesiącach dojrzewania stężenie w winie wynosiło 75,2 ± 5,6 μg/L, co oznacza wzrost o 46,9% w porównaniu z winem dojrzewającym w beczce poddanej obróbce parowej. W przypadku stężeń waniliny i aldehydu syryngowego wartości zmierzone w winie również były znacznie wyższe po obróbce ultradźwiękowej. W porównaniu z obróbką parową beczek całkowite zużycie energii wynosiło 0,38 kWh dla ultradźwięków o dużej mocy i 3 kWh dla pary wodnej, czyli było 7,89 razy niższe.
(por. Breniaux i in., 2021)

Reakcje chemiczne w winie wspomagane ultradźwiękami

Podczas dojrzewania wina zachodzą liczne reakcje chemiczne. Na przykład związki proantocyjanidynowe mają tendencję do polimeryzacji, kondensacji z antocyjanami i łączenia się z innymi polimerami, takimi jak białka i polisacharydy. Ta reakcja kondensacji z antocyjanami jest główną reakcją chemiczną odpowiedzialną za ciemnienie i stabilizację barwy czerwonego wina, która zmienia się z jasnoczerwonej na ciemnoczerwoną z brązowymi odcieniami.
Już wczesne badania Masuzawy i in., 2000 wykazały, że ultradźwięki sprzyjają polimeryzacji związków fenolowych i zwiększają zawartość polifenoli w czerwonym winie w miarę jego dojrzewania.
Podczas dojrzewania wina w beczkach setki związków mogą być ekstrahowane z drewna do wina, co bezpośrednio wpływa na smak, aromat i odczucia w ustach wywoływane przez gotowe wino. Skład włókien drewna dębowego odgrywa ważną rolę w procesie dojrzewania, ponieważ ekstrahowane są lotne fenole i aldehydy fenolowe pochodzące z ligniny oraz związki furfuralowe powstające wskutek rozkładu cukrów celulozy i hemiceluloz.
Chociaż tradycyjne dojrzewanie w beczkach dębowych jest szeroko stosowane od wieków, nadal ma pewne nieodłączne wady. Po pierwsze, proces dojrzewania w beczce trwa zwykle od kilku miesięcy do kilku lat, co jest bardzo czasochłonne. Po drugie, beczki są drogie, zajmują dużo miejsca w winiarni i z czasem wymagają wymiany. Po trzecie, w miarę starzenia się beczek dębowych mogą one zostać zanieczyszczone niepożądanymi mikroorganizmami, takimi jak drożdże z rodzajów Brettanomyces i Dekkera.
Dowiedz się więcej o ultradźwiękowej dezynfekcji i czyszczeniu beczek na wino!

Urządzenia ultradźwiękowe do starzenia i dojrzewania wina

Od kilkudziesięciu lat Hielscher Ultrasonics jest zaufanym dostawcą procesorów ultradźwiękowych o dużej mocy i niskiej częstotliwości dla przemysłu spożywczego i napojowego. Winiarnie i destylarnie wdrożyły technologię ultradźwiękową, aby produkować wysokiej jakości wina i napoje alkoholowe w bardziej wydajnych warunkach, tj. uzyskiwać wyniki wysokiej jakości w przyspieszonym procesie i w precyzyjnie kontrolowanych warunkach.
Sonikatory Hielscher są dostępne we wszystkich rozmiarach, od ręcznego urządzenia laboratoryjnego do badań i kontroli jakości, przez systemy stołowe i pilotażowe dla małych winnic specjalistycznych i średniej wielkości producentów wina, po sonikatory o dużej wydajności dla dużych komercyjnych producentów wina.
Wszystkie procesory ultradźwiękowe Hielscher wykorzystują najnowocześniejszą technologię, obejmującą cyfrowy kolorowy wyświetlacz, zaawansowane oprogramowanie, inteligentne ustawienia, automatyczne zapisywanie danych na zintegrowanej karcie SD oraz zdalne sterowanie przez przeglądarkę, zapewniając precyzyjną obsługę, powtarzalne i odtwarzalne wyniki oraz najwyższą łatwość użytkowania. Klienci na całym świecie wykorzystują technologię Hielscher Ultrasonics w winiarniach i destylarniach, osiągając doskonałe wyniki w dojrzewaniu, nadawaniu charakteru dębowego i aromatyzowaniu win oraz napojów spirytusowych poprzez infuzję.
Skontaktuj się z nami już teraz! Nasz dobrze wyszkolony personel z wieloletnim doświadczeniem udzieli Ci informacji technicznych, poleci idealny sonikator i przygotuje niewiążące oferty cenowe!

Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów: