Sonicação do vinho – Aplicações inovadoras dos ultrassons nas adegas

Os ultrassons são um método de processamento não térmico, já amplamente utilizado na indústria alimentar devido à sua aplicação suave, mas com efeitos significativos no produto. Para as adegas, a sonicação oferece várias aplicações, como a extração de sabores, compostos fenólicos e corantes, a maturação e o envelhecimento, o tratamento com madeira de carvalho, bem como a desgaseificação.

O vinho é uma bebida alcoólica, geralmente produzida a partir de uvas, mas também de outros frutos (por exemplo, vinho de maçã, vinho de bagas de sabugueiro) ou de matérias-primas à base de amido (por exemplo, vinho de arroz, vinho de milho).
O vinho é um bem de consumo apreciado cuja produção exige um processo dispendioso. A produção de vinhos de qualidade e de elevada qualidade é reconhecida como uma atividade demorada e, por isso, onerosa. Assim, é do interesse do produtor de vinho acelerar a fermentação (conversão em álcool) e a maturação (para conferir sabores e aromas complexos) e produzir, simultaneamente, uma bebida alcoólica de elevada qualidade com o sabor, o bouquet, a sensação na boca e a cor pretendidos.

Diferentes efeitos dos ultrassons no processamento do vinho

Os ultrassons de potência aplicados ao vinho oferecem muitos efeitos benéficos. As aplicações mais importantes incluem a intensificação do sabor do bouquet do vinho através da extração de componentes ricos em sabor, como compostos fenólicos e aromáticos, o tratamento com madeira de carvalho, e a aceleração da maturação e do envelhecimento.

Extração de compostos aromáticos e fenólicos das uvas

Os ultrassons são um meio bem conhecido e comprovado para a extração de material vegetal intracelular e de compostos aromáticos. A atividade mecânica dos ultrassons favorece a difusão dos solventes para o interior do tecido. Como os ultrassons rompem mecanicamente a parede celular através das forças de cisalhamento da cavitação, facilitam a transferência da célula para o solvente. A redução do tamanho das partículas pela cavitação ultrassónica aumenta a área de superfície de contacto entre as fases sólida e líquida.
As uvas são conhecidas e procuradas pela sua riqueza em polifenóis. Estes compostos fenólicos das uvas (como flavanóis monoméricos, procianidinas diméricas, triméricas e poliméricas, bem como ácidos fenólicos) são conhecidos pelas suas propriedades antirradicalares e antioxidantes. Quimicamente, podem ser divididos em duas subcategorias: os flavonoides e os não flavonoides. Os flavonoides mais importantes no vinho são as antocianinas e os taninos, que contribuem para a cor, o sabor e a sensação na boca. Entre os não flavonoides encontram-se os estilbenos, como o resveratrol, e compostos ácidos, como os ácidos benzoico, cafeico e cinâmico. A maioria destes compostos fenólicos encontra-se na película e nas grainhas das uvas. As intensas forças ultrassónicas são capazes de extrair eficientemente os componentes valiosos das grainhas e da película das uvas.
No estudo de Cocito et al. (1995), demonstrou-se que a sonicação é um processo rápido, repetível e linear para a extração de compostos aromáticos no mosto e no vinho. Os resultados obtidos para as concentrações dos compostos por extração ultrassónica foram superiores aos da extração em coluna C18 (extração com resina).
Resumindo as vantagens da extração ultrassónica, os ultrassons constituem uma alternativa económica, simples e eficiente aos meios convencionais de extração não térmica, como a alta pressão hidrostática (HP), o dióxido de carbono comprimido (cCO2), o dióxido de carbono supercrítico (ScCO2) e os impulsos de campo elétrico elevado (HELP). Outra vantagem é o facto de a extração ultrassónica – ao contrário das alternativas acima mencionadas – poder ser facilmente testada à escala laboratorial ou de bancada. Estes ensaios fornecem resultados reprodutíveis, pelo que um aumento de escala subsequente não exige esforços adicionais para encontrar a configuração ideal. Para a produção comercial em grande escala, os sonicadores robustos e fiáveis, com até 16 000 watts por unidade, permitem o tratamento por sonicação de fluxos de volume muito elevado.

Extração assistida por ultrassons para o tratamento do vinho com madeira de carvalho

Durante a fase de tratamento com madeira de carvalho, o vinho entra em contacto com a madeira das barricas (tratamento tradicional com madeira de carvalho) ou com aparas de madeira, segmentos de madeira/aduelas ou pó de carvalho adicionados (tratamento alternativo com madeira de carvalho). A madeira mais comum para este tratamento (aromatização) é – como indica a designação do procedimento – o carvalho (quercus). Outros tipos de madeira, utilizados mais raramente, são, por exemplo, o castanheiro, o pinheiro, a sequoia, a cerejeira ou a acácia. As propriedades químicas da madeira são utilizadas para obter efeitos profundos no sabor e no bouquet do vinho. Os fenóis contidos no carvalho interagem com o vinho, produzindo sabores como baunilha, caramelo, natas, especiarias ou notas terrosas. Os elagitaninos (taninos hidrolisáveis), derivados de estruturas de lignina na madeira, têm um efeito muito importante, pois protegem o vinho da oxidação e da redução.
A extração ultrassónica é útil para a fase de tratamento do vinho com madeira de carvalho, uma vez que os ciclos de alta e baixa pressão gerados pelos ultrassons intensificam a penetração do líquido na estrutura lenhosa do pó, das aparas, dos segmentos de madeira ou das aduelas. Como a transferência de massa aumenta assim de forma evidente, o período de tratamento com madeira de carvalho é mais curto e os resultados em termos de sabor são superiores. Se forem adicionados ao vinho pó de carvalho ou destilados aromáticos de madeira (tratamento alternativo com madeira de carvalho), as forças ultrassónicas proporcionam uma dispersão muito fina das partículas ou gotículas no vinho, melhorando a molhagem e a exposição da superfície. Isto é muito importante para obter um sabor e uma sensação na boca de elevada qualidade e contribui para a qualidade da bebida alcoólica. O facto de a colocação em barricas e o envelhecimento representarem um fator de tempo e custo considerável na vinificação torna os ultrassons um método de processamento excecionalmente interessante, pois os dispositivos ultrassónicos Hielscher destacam-se pelos baixos custos de investimento, pela facilidade de implementação e por uma excelente eficiência energética.

Desaglomeração assistida por ultrassons durante o envelhecimento do vinho

Durante o processo tradicional e demorado de envelhecimento do vinho, ocorrem reações de várias moléculas no vinho. Isto significa que as moléculas se alteram em função da interação entre si. O tempo e o resultado desta alteração molecular dependem dos componentes do vinho e do seu ambiente. Geralmente, aceita-se que o álcool está disperso nas bebidas alcoólicas, mas isso não significa que se consiga uma mistura de moléculas. Como no vinho existe naturalmente apenas pouca energia disponível para as reações – como a ligação e a mistura –, o grau de alterações naturais será, na sua maior parte, incompleto. Embora os componentes tendam a interagir, a ligar-se e a alterar as propriedades moleculares, não conseguem realizar uma interação, conversão ou ligação completa ao nível molecular devido à pouca energia presente.
Quando o vinho é submetido a sonicação (o que significa uma introdução de energia no líquido), os componentes apresentam um grau de dispersão mais consistente e uniforme. Através da sonicação, o vinho torna-se um líquido homogéneo com um prazo de conservação prolongado num tempo de tratamento muito curto. A homogeneidade permite uma maior interação entre as moléculas e, assim, uma alteração molecular mais completa. Isto significa uma melhoria do sabor e da qualidade.

Dispersão: Antes do engarrafamento, a maioria dos vinhos é tratada com aditivos, como conservantes (por exemplo, bissulfato de potássio, bissulfato de sódio), agentes de limpeza, corantes em pó e outros agentes de colagem e melhoradores. Estes aditivos são utilizados para evitar o acastanhamento prematuro e a deterioração, melhorar a qualidade do vinho, eliminar deficiências ou apoiar o processo de fermentação. Através da sonicação, estes aditivos podem ser dispersos de forma muito uniforme no vinho, obtendo-se assim melhores resultados de processamento. Isto conduz, por fim, a uma qualidade superior e a um melhor sabor – o objetivo de todos os viticultores.

Extração ultrassónica de compostos ativos

O vinho contém uma grande variedade de compostos ativos benéficos para a saúde, como taninos, compostos fenólicos, flavonoides e outros, que são ingredientes valiosos utilizados nas indústrias farmacêutica, alimentar e cosmética.
Leia mais sobre a extração de fitoquímicos, como polifenóis, antocianidinas, proantocianidina e outros compostos bioativos, das uvas e dos subprodutos das uvas!

Digressão

Envelhecimento do vinho de arroz e do vinho de milho: Chang et al. (2002) verificaram, no seu estudo sobre vinho de arroz e vinho de milho, que os efeitos de envelhecimento da sonicação do vinho dependem do tipo de vinho. Assim, o envelhecimento ultrassónico do vinho de arroz, no que respeita ao valor de pH, ao teor alcoólico, ao acetaldeído, ao sabor e às qualidades sensoriais, foi significativamente melhor do que o envelhecimento assistido por ultrassons do vinho de milho. Tanto para o vinho de arroz como para o vinho de milho, o tempo de envelhecimento foi consideravelmente reduzido (de 1 ano para 1 semana ou 3 dias).

Sonicadores industriais com reatores de fluxo contínuo para a sonicação de vinho e sumo.

Processadores ultrassónicos Hielscher

A Hielscher é o principal fornecedor de dispositivos ultrassónicos de elevada qualidade e elevado desempenho. Os dispositivos ultrassónicos fabricados pela Hielscher são utilizados para amostras laboratoriais, processamento à escala piloto ou produção à escala industrial em múltiplos setores da indústria e da investigação. Para um desempenho perfeito e uma adaptação a cada processo, a Hielscher oferece uma vasta gama de dispositivos ultrassónicos para a sonicação de qualquer volume de líquido, desde vários microlitros até centenas de metros cúbicos por hora. A eficiência dos dispositivos ultrassónicos nos processos pode ser facilmente testada a uma escala menor. Normalmente, o UIP1000hd (1kW) é utilizado no desenvolvimento de processos para caudais de 0,5L a 1000L por hora. A esta escala, a eficiência do processamento pode ser otimizada variando a amplitude, a pressão e o caudal. A instalação ou a integração de um sistema de ultrassons numa linha de produção existente, bem como a operação e a manutenção, são simples e não apresentam dificuldades.

Ultrassons em líquidos

Os ultrassons de alta potência geram cavitação nos líquidos. Durante a implosão das bolhas de cavitação, surgem localmente forças extremamente elevadas: no «ponto quente» da cavitação, atingem-se temperaturas muito elevadas (aprox. 5 000K) e pressões muito elevadas (aprox. 2 000atm). A implosão da bolha de cavitação também resulta em jatos de líquido com velocidades de até 280m/s. Quando estas forças intensas atuam no líquido, provocam diferentes efeitos. Num líquido alcoólico, a sonicação provoca uma aceleração da oxidação, da polimerização e da condensação do álcool, dos aldeídos, dos ésteres e das olefinas, formando novos compostos que proporcionam mais sabor e bouquet e melhoram a sua qualidade.
Entre as aplicações ultrassónicas mais interessantes para a produção de vinho (vinificação), devem ser destacadas, em particular, a extração, a aglomeração e a dispersão assistidas por ultrassons. Estes efeitos tornam a sonicação um método de processamento tão eficaz para o vinho e outras bebidas.
A tabela abaixo apresenta uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores: