Wina bogate w polifenole dzięki ultradźwiękom dużej mocy

Sonikacja poprawia ekstrakcję związków fenolowych z winogron do moszczu, co zwiększa całkowitą zawartość polifenoli – tym samym usprawniając dalszy proces starzenia wina. Zastosowanie ultradźwięków dużej mocy zapewnia wyższą wydajność ekstrakcji i przyspiesza dojrzewanie win. Dlatego ultradźwięki dużej mocy są zatwierdzoną metodą obróbki rozgniecionych winogron i stosuje się je do ekstrakcji polifenoli, starzenia / dojrzewania wina oraz nadawania mu cech dębowych.

Ultradźwięki dużej mocy do ekstrakcji polifenoli i dojrzewania wina

Mechanizm działania ultradźwięków w produkcji wina opiera się na kawitacji ultradźwiękowej / akustycznej. Duże siły ścinające powstające wskutek kawitacji rozbijają struktury komórkowe i poszerzają pory w ścianach komórkowych. Powoduje to uwalnianie materiału wewnątrzkomórkowego (np. skrobi, enzymów, białek, składników fenolowych). Siły sonomechaniczne fal ultradźwiękowych wspomagają rozprowadzanie rozpuszczalnika w tkance i jego przenikanie do materiału komórkowego, co prowadzi do znacznego zwiększenia transportu masy. Ponadto sonikacja sprzyja reakcjom biochemicznym, takim jak polimeryzacja i kondensacja polifenoli, oraz wywołuje mikrooksydację. Wszystkie te efekty działania ultradźwięków przyczyniają się do starzenia i dojrzewania win.

Ultradźwiękowa ekstrakcja polifenoli z winogron

Polifenole w winie: W winach polifenole i jakość wina są ze sobą ściśle powiązane. Te wtórne metabolity winogron znacząco wpływają na właściwości organoleptyczne wina, a tym samym na czynniki jakościowe, takie jak barwa, cierpkość i gorycz. Sonikacja stosowana do ekstrakcji polifenoli podczas produkcji wina (np. sonikacja moszczu przed fermentacją) oraz podczas starzenia wina (z kontaktem z drewnem lub bez niego) wywołuje niekończące się reakcje prowadzące do złożonych przemian polifenoli i tanin (mikrooksydacji, kopigmentacji, cykloaddycji, polimeryzacji i utleniania).

Sonikacja moszczu przed fermentacją wina

Zastosowanie ultradźwięków do moszczu winogronowego zwiększa uwalnianie polifenoli z miąższu winogron. Ponieważ kawitacja akustyczna – stanowiąca zasadę działania sonikacji – bardzo skutecznie rozbija struktury komórkowe i otwiera struktury wewnątrzkomórkowe, z winogron i ich skórek uwalnia się znacznie więcej związków bioaktywnych niż przy tradycyjnym tłoczeniu. Do tych związków bioaktywnych należą związki smakowo-aromatyczne, barwniki oraz substancje korzystne dla zdrowia, takie jak taniny, antocyjany, flawan-3-ole, proantocyjanidyny i flawonole; stilbenoidy, takie jak resweratrol; kwasy fenolowe, takie jak kwas benzoesowy, kawowy i cynamonowy; katechiny, a także między innymi kwas winowy i kwas jabłkowy. Ponadto ekstrahowane są naturalne cukry, takie jak glukoza i fruktoza, które mają kluczowe znaczenie dla procesu fermentacji w produkcji wina. Sonikację można stosować na różnych etapach produkcji wina. García-Martín i Sun (2013) przedstawiają w swoim badaniu ultradźwięki jako technikę szybkiego starzenia, która mogłaby zapewnić winom wyższą zawartość antocyjanów i obniżoną zawartość tanin, co uznaje się za korzystne dla produkcji win wysokiej jakości. Liczne badania wykazały pozytywne efekty stosowania ultradźwięków dużej mocy podczas produkcji wina. Dlatego sonikacja jest uważana za jedną z najbardziej obiecujących technologii do różnych zastosowań w procesach produkcji wina. Ponadto ultradźwięki są oficjalnie zatwierdzoną metodą obróbki rozgniecionych winogron. (por. Natolino i Celotti, 2022)

Badania prowadzone pod nadzorem prof. Thomasa Kleinschmidta z uczelni Hochschule Anhalt, Środkowoniemieckiego Instytutu Badań nad Winem, jednoznacznie wykazują znaczny wzrost zawartości polifenoli w winie poddanym sonikacji. Na przykład w niemieckim czerwonym winie odmiany Blauer Zweigelt zawartość polifenoli wzrosła o ponad 40%. W badaniu 1,5L czerwonego wina Blauer Zweigelt poddano sonikacji przy ustawieniu amplitudy na 100% (amplituda 43 μm, powierzchnia sonotrody 9 cm²). Ekstynkcję dla czerwonego zabarwienia mierzono przy 520 nm. Do pomiaru całkowitej zawartości polifenoli w przeliczeniu na katechiny zastosowano metodę Folina-Ciocalteu, która wykazała wzrost całkowitej zawartości polifenoli o 40%.

Ultradźwięki można uznać za jedną z najbardziej obiecujących technologii do różnych zastosowań w procesach produkcji wina i są one oficjalnie zatwierdzone do obróbki rozgniecionych winogron.
Inne badanie Natolino i Celottiego (2022) również wykazało wyższą jakość wina po obróbce ultradźwiękowej. Naukowcy z Uniwersytetu w Udine we Włoszech wykorzystali sonikator Hielscher UP200St z sonotrodą S26d14 do zbadania wpływu sonikacji na czerwone wino. 
Jak pokazują poniższe wykresy, ultradźwięki zwiększają wskaźnik HCl we wszystkich próbkach poddanych sonikacji z 68,06 ± 1,72 dla próbki niepoddanej obróbce do 73,78 ± 1,52 jako średniej wartości dla próbek poddanych obróbce. Nie udało się wykazać wyraźnej tendencji związanej ze wzrostem amplitudy i wydłużaniem czasu sonikacji, choć można zaobserwować znaczący wzrost wskaźnika HCl między próbkami poddanymi sonikacji przy 30% przez 2 min (71,59 ± 1,06) a próbkami poddanymi sonikacji przy 90% przez 10 min (74,25 ± 1,53). Jednocześnie ultradźwięki zmniejszają cierpkość z 91,8 ± 1,2 dla wina niepoddanego obróbce do 82,7 ± 3,7 jako średniej wartości dla próbek poddanych sonikacji (zob. wykresy po prawej).
Sonikacja zmniejsza wielkość cząstek substancji koloidalnych, takich jak taniny i polisacharydy, co przyczynia się do poprawy stabilności i końcowych wrażeń sensorycznych.

Ultradźwiękowe starzenie i dojrzewanie wina

Fale ultradźwiękowe przyspieszają starzenie wina poprzez działanie sił o charakterze wyłącznie fizycznym, tak zwanych sił sonomechanicznych. Po dostosowaniu do odmiany winogron i rodzaju wina sonikacja może zwiększyć szybkość reakcji kondensacji między antocyjanami a taninami, skracając typowy czas naturalnego rozwoju barwy wina, a tym samym zmniejszając czas potrzebny na jego starzenie.

Ultradźwiękowe starzenie wina z wykorzystaniem tanin enologicznych

Taniny enologiczne, ekstrahowane z drewna dębowego, pestek i skórek winogron, galasów roślinnych, kasztanowca, quebracho, gambiru oraz owoców myrobalanu, można dodawać na różnych etapach produkcji wina w celu poprawy profilu smakowo-aromatycznego i trwałości barwy. Sonikacja może wspomagać starzenie wina z wykorzystaniem tanin enologicznych. Ultradźwiękowe nadawanie winu cech dębowych to znacznie przyspieszony proces przenoszenia tanin i związków smakowo-aromatycznych pochodzących z drewna z klepek lub zrębków dębowych. Wina starzone z udziałem dębu przy użyciu ultradźwięków oferują znakomity profil smakowo-aromatyczny, który rozwija się podczas krótkiej, kilkuminutowej obróbki w porównaniu z wielomiesięcznym starzeniem w beczkach. Ekstrakcja ultradźwiękowa uwalnia związki aromatyczne dębu (np. vanillan, eugenol, izoeugenol, furfural, 5-metylofurfural, gwajakol, 4-methulguaiacol) dzięki zwiększonemu transportowi masy.

Sonikatory o wysokiej wydajności do przemysłowej produkcji wina

Procesory Hielscher Ultrasonics mają ugruntowaną pozycję w dziedzinie produkcji wina i starzenia napojów spirytusowych. Winiarze – zarówno ekskluzywne winnice butikowe, jak i producenci wina na dużą skalę – znajdują w szerokiej gamie urządzeń Hielscher idealny sprzęt do sonikacji, spełniający ich wymagania produkcyjne w zakresie ekstrakcji polifenoli z wina i jego dojrzewania. Dostępne są zarówno instalacje do procesów wsadowych, jak i ciągłych procesów w linii, które mogą zostać wysłane tego samego dnia.

Automatyczna rejestracja danych

Aby spełniać standardy produkcji żywności i napojów, procesy produkcyjne muszą być szczegółowo monitorowane i rejestrowane. Cyfrowe urządzenia ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics oferują automatyczną rejestrację danych. Dzięki tej inteligentnej funkcji wszystkie ważne parametry procesu, takie jak energia ultradźwiękowa (energia całkowita i netto), temperatura, ciśnienie i czas, są automatycznie zapisywane na wbudowanej karcie SD od chwili włączenia urządzenia. Monitorowanie procesu i rejestracja danych są ważne dla ciągłej standaryzacji procesu i jakości produktu. Dostęp do automatycznie zarejestrowanych danych procesowych pozwala analizować wcześniejsze przebiegi sonikacji i oceniać ich wyniki.
Kolejną przyjazną dla użytkownika funkcją jest zdalne sterowanie naszymi cyfrowymi systemami ultradźwiękowymi przez przeglądarkę. Dzięki zdalnemu sterowaniu przez przeglądarkę można z dowolnego miejsca uruchamiać, zatrzymywać, regulować i monitorować procesor ultradźwiękowy.

Spełnianie najwyższych standardów jakości – zaprojektowane i wyprodukowane w Niemczech

Zaawansowane rozwiązania sprzętowe i inteligentne oprogramowanie sonikatorów Hielscher zostały zaprojektowane tak, aby zapewniać niezawodne wyniki ekstrakcji ultradźwiękowej z surowców roślinnych, powtarzalność rezultatów oraz przyjazną dla użytkownika, bezpieczną obsługę. Wytrzymałość, niezawodność, praca 24/7 pod pełnym obciążeniem oraz prosta obsługa z perspektywy pracownika to kolejne czynniki jakościowe, które czynią sonikatory Hielscher korzystnym wyborem.
Ekstraktory Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie do wysokiej jakości ekstrakcji produktów spożywczych i napojów. Sonikatory Hielscher, których zdolność do zapewniania wysokiej wydajności i doskonałej jakości została potwierdzona, są wykorzystywane nie tylko przez mniejszych winiarzy butikowych, lecz przede wszystkim w przemysłowej produkcji win przeznaczonych do dystrybucji handlowej. Dzięki wytrzymałym rozwiązaniom sprzętowym i inteligentnemu oprogramowaniu procesory ultradźwiękowe Hielscher można łatwo obsługiwać i monitorować.
Hielscher Ultrasonics w Teltow w Niemczech to firma rodzinna zarządzana przez właścicieli. Hielscher Ultrasonics posiada certyfikat ISO. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA oraz RoHs.

Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów: