Sonicação do vinho – Aplicações inovadoras de ultrassom em vinícolas

O ultrassom é um método de processamento não térmico, que já é 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 aromas, fenólicos e corantes, a maturação & o envelhecimento, a estufagem e a desgaseificação.

O vinho é uma bebida alcoólica, mais comummente feita de uvas, mas também de outros frutos (por exemplo, vinho de maçã, vinho de sabugueiro) ou de materiais à base de amido (por exemplo, vinho de arroz, vinho de milho).
O vinho é um bem de consumo privilegiado cuja produção requer um processo sumptuoso. A produção de vinhos de qualidade e de alta qualidade é conhecida como uma atividade morosa e, por conseguinte, dispendiosa. Por conseguinte, é do interesse do vinicultor acelerar o processo de Fermentação (conversão em álcool) e a maturação (para conferir sabores e aromas complexos) e produzir ao mesmo tempo um licor de alta qualidade com o sabor, o bouquet, a sensação na boca e a cor desejados.

Diferentes efeitos dos ultra-sons no processamento do vinho

Os ultra-sons de potência aplicados ao vinho têm muitos efeitos benéficos. As aplicações mais importantes incluem intensificação do sabor do bouquet do vinho, através da extração dos componentes ricos em sabor, como os fenólicos e os aromáticos, a carvalhoe a aceleração do maturação & envelhecimento.

Extração de compostos aromáticos e fenólicos de uvas

Os ultra-sons são um meio bem conhecido e comprovado para a extração de material vegetal intracelular e de compostos aromáticos. A atividade mecânica dos ultra-sons favorece a difusão dos solventes no tecido. Como os ultra-sons quebram 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 ultra-sónica aumenta a área de superfície em contacto entre a fase sólida e a fase líquida.
As uvas são famosas e procuradas pela sua riqueza em polifenóis. Estes compostos fenólicos (como os flavanóis monoméricos, as procianidinas diméricas, triméricas e poliméricas, bem como os ácidos fenólicos) da uva são conhecidos pelas suas propriedades antioxidantes e antirradicais. Quimicamente, podem ser separados em duas subcategorias: os flavonóides e os não-flavonóides. Os flavonóides 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 flavonóides encontram-se os estilbenos, como o resveratrol, e os compostos ácidos, como os ácidos benzoico, cafeico e cinâmico. A maior parte destes compostos fenólicos está contida na pele e nas grainhas da uva. As forças ultra-sónicas intensas são capazes de extrair os ingredientes valiosos das sementes de uva e da pele de forma eficiente.
No estudo de Cocito et al. (1995), a ultrassonografia foi demonstrada como um processo rápido, repetível e linear para a extração de compostos aromáticos no mosto e no vinho. Os resultados obtidos das concentrações de compostos por extração ultra-sónica foram superiores aos da extração por coluna C18 (extração por resina).
Resumindo as vantagens da extração por ultra-sons, os ultra-sons são uma alternativa barata, simples e eficiente aos meios de extração não térmicos convencionais, como a pressão hidrostática elevada (HP), o dióxido de carbono comprimido (cCO2) e o dióxido de carbono supercrítico (ScCO2) e os impulsos de campo elétrico elevado (HELP). Uma outra vantagem é o facto de a extração por ultra-sons - ao contrário das alternativas acima referidas - poder ser facilmente testada em laboratório ou à escala de bancada. Estes ensaios fornecem resultados reprodutíveis para que um aumento de escala subsequente não exija esforços adicionais para encontrar a configuração óptima. Para uma produção comercial completa, é necessário ULTRASSONS PARA TRABALHOS PESADOS com até 16.000 watts por unidade permitem o tratamento por sonicação de fluxos de volume muito elevado.

Extração assistida por ultra-sons para a fermentação do vinho

Durante a fase de estufagem, o vinho entra em contacto com a madeira dos barris (estufagem tradicional) ou com aparas de madeira, paus/estacas de madeira ou pó de estufagem (estufagem alternativa). A madeira mais comum para a madeira de carvalho (aromatizante) é - de acordo com o termo do procedimento - o carvalho (quercus). Outros tipos de madeira, que são utilizados mais raramente, são, por exemplo, o castanheiro, o pinheiro, o pau-brasil, a cerejeira ou a acácia. As propriedades químicas da madeira são utilizadas para obter efeitos profundos no que respeita ao sabor e ao bouquet do vinho. Os fenóis contidos no carvalho interagem com o vinho produzindo aromas, como baunilha, caramelo, creme, especiarias ou aromas terrosos. Um efeito muito importante são os elagitaninos (tanino hidrolisável), que derivam das estruturas de lenhina da madeira, pois protegem o vinho da oxidação e da redução.
A extração por ultra-sons é útil para a fase de estágio do vinho devido ao facto de a penetração do líquido na estrutura de madeira do pó, lascas, varas ou aduelas ser melhorada pelos ciclos de alta e baixa pressão gerados pelos ultra-sons. Como assim a transferência de massa será aumentada de forma visível, isto implica um período de remolho mais curto e resultados mais elevados no que respeita ao sabor. Se o pó de carvalho ou os destilados com sabor a madeira (estufagem alternativa) forem aplicados no vinho, as forças ultra-sónicas proporcionam uma dispersão muito fina das partículas ou gotículas no vinho para melhorar a humidade e a exposição da superfície. Isto é muito importante para obter um sabor e uma sensação na boca elevados e contribui para a qualidade da bebida alcoólica. O facto de o envelhecimento e o envelhecimento em barril constituírem um fator de custo e de tempo prolongado na vinificação, torna os ultra-sons num método de processamento excecionalmente interessante, uma vez que os dispositivos ultra-sónicos da Hielscher convencem pelos baixos custos de investimento, pela fácil implementação e por uma excelente eficiência energética.

Desaglomeração assistida por ultra-sons durante o envelhecimento do vinho

Durante o processo tradicional de envelhecimento intensivo do vinho, ocorrem reacções de várias moléculas no vinho. Isto significa que as moléculas mudam de acordo com a interação entre si. O tempo e o resultado desta mudança molecular dependem dos ingredientes do vinho e do seu ambiente. É comummente aceite que o álcool está disperso em licores, mas isso não significa que se consiga uma mistura de moléculas. Como no vinho, naturalmente, só há pouca energia para as reacções – como a ligação e a mistura - está disponível, o grau de alterações naturais será maioritariamente incompleto. Embora os ingredientes tendam a interagir, a ligar-se e a alterar as propriedades moleculares, não conseguem realizar uma interação absoluta, conversão ou ligação a nível molecular devido à baixa energia presente.
Como o vinho é sonicado (o que significa uma entrada de energia no líquido), os ingredientes oferecem um grau de dispersão mais consistente e uniforme. Através da sonicação, o vinho torna-se um líquido homogéneo com um prazo de validade alargado num período de tratamento muito curto. A homogeneidade permite uma maior interação entre as moléculas e, portanto, uma mudança molecular mais completa. Isto significa uma melhoria do sabor e da qualidade.

Dispersão: Antes do engarrafamento, a maioria dos vinhos é tratada com aditivos, tais como conservantes (por exemplo, bissulfato de potássio, bissulfato de sódio), produtos de limpeza, corantes em pó e outros agentes de colagem e corretivos. Estes aditivos são utilizados para evitar o escurecimento prematuro e a deterioração, para melhorar a qualidade do vinho, para eliminar deficiências ou para apoiar o processo de fermentação. Por ultra-sons, estes aditivos podem ser dispersos de forma muito consistente no vinho, de modo a que sejam alcançados resultados mais elevados do processamento. Isto leva finalmente a uma maior qualidade e melhor sabor - o esforço de cada viticultor.

Extração ultra-sónica de compostos activos

O vinho possui uma grande variedade de compostos activos benéficos para a saúde, como taninos, fenólicos, flavonóides e outros, que são ingredientes valiosos utilizados na indústria farmacêutica, alimentar e cosmética.
Leia mais sobre a extração de fitoquímicos como polifenóis, antocianidinas, proantocianidina e outros compostos bioactivos das uvas e subprodutos da uva!

Excurso

Envelhecimento do vinho de arroz e do vinho de milho: Chang et al. (2002) descobriram no seu estudo sobre o vinho de arroz e o vinho de milho que os efeitos de envelhecimento da sonicação do vinho dependem do tipo de vinho. Assim, o envelhecimento por ultra-sons do vinho de arroz em relação ao valor do pH, ao teor alcoólico, ao acetaldeído, ao sabor e às qualidades sensoriais foi significativamente melhor do que o envelhecimento assistido por ultra-sons 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).

ultrassons industriais com reactores de fluxo para a sonicação de vinho e sumo.

Processadores ultra-sónicos da Hielscher

A Hielscher é o principal fornecedor de dispositivos ultra-sónicos de alta qualidade e elevado desempenho. Dispositivos ultra-sônicos feitos por Hielscher são usados para amostras de laboratório, processamento em escala piloto ou produção em escala real em alcances múltiplos da indústria e da pesquisa. Para um desempenho perfeito e ajuste a cada processo, Hielscher oferece uma ampla gama de dispositivos ultra-sônicos para a sonicação de qualquer volume de líquido, a partir de vários microlitros através de centenas de metros cúbicos por hora. Os dispositivos de ultra-sons pode ser facilmente testado para a sua eficiência de processo em escala menor. Tipicamente, os UIP1000hd (1kW) é utilizado para o desenvolvimento do processo para caudais de 0,5L a 1000L por hora. A esta escala, a eficiência do processamento pode ser optimizada variando a amplitude, a pressão e o caudal. A instalação ou reequipamento de um sistema de ultra-sons numa linha de produção, bem como o funcionamento e a manutenção são simples e sem dificuldades.

Ultra-sons em líquidos

O ultrassom de alta potência gera cavitação em líquidos. Durante a implosão das bolhas de cavitação, surgem localmente forças extremamente elevadas: no "ponto quente" cavitacional são atingidas temperaturas muito elevadas (aprox. 5.000K) e pressões (aprox. 2.000atm). A implosão da bolha de cavitação também resulta em jactos de líquido com uma velocidade de até 280m/s. Quando estas forças intensas penetram no líquido, provocam efeitos diferentes. Num líquido alcoólico, a ultra-sons provoca uma aceleração da oxidação, polimerização e condensação do álcool, aldeídos, ésteres e olefinas para construir novos compostos que criam mais e melhor sabor e bouquet.
Como as aplicações ultra-sónicas mais interessantes para a vinificação, especialmente a vinificação assistida por ultra-sons Extração, aglomeração, e Dispersão têm de ser nomeados. Estes impactos fazem da sonicação um método de processamento tão eficaz para o vinho e outras bebidas.
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons: