Învechirea și aromatizarea cu stejar a vinurilor cu ultrasunete

Învechirea și aromatizarea cu stejar a vinului contribuie în mare măsură la gustul final și la calitatea vinului. Ambele procese sunt cunoscute ca fiind de lungă durată; adesea, procesul de maturare se întinde pe parcursul mai multor ani. Ultrasunetele reprezintă o tehnologie extrem de eficace și rapidă, care intensifică maturarea vinului și accelerează semnificativ procese precum extracția compușilor din stejar, micro-oxigenarea și procesele chimice (de ex., polimerizarea). Prin sonicare, vinurile tinere pot fi învechite în câteva minute până la vinuri maturate, cu buchetul a mai mulți ani de învechire în butoaie de stejar.

Arome de vin derivate din stejar prin extracție cu ultrasunete

Compușii fenolici asociați astringenței și compușii aromatici, ambii proveniți din lemnul de stejar, sunt transferați extrem de rapid atunci când sonicarea este aplicată în timpul învechirii vinului. Ultrasunetele au accelerat extracția compușilor din stejar la câteva minute – comparativ cu mai mulți ani de învechire tradițională a vinurilor în butoi.

Aromatizarea vinului cu stejar cu ajutorul ultrasunetelor

Pentru o aromatizare intensificată cu stejar, așchiile sau doagele de stejar sunt sonicate în vin. Undele ultrasonice deschid și distrug pereții celulari ai materialului lemnos, astfel încât compușii intracelulari, precum taninuri, fenoli, furones, lactone etc., sunt eliberați în vin prin cavitație ultrasonică. Deoarece oscilația ultrasonică și cavitația creează turbulențe intense și microcurenți, transferul de masă dintre interiorul celulei și solventul înconjurător este intensificat drastic, astfel încât biomoleculele (adică compușii de aromă) sunt eliberate eficient și rapid. Deoarece sonicarea este un tratament pur mecanic, aceasta nu adaugă nicio substanță chimică în vin.

Comparația calităților în învechirea tradițională a vinului și în învechirea cu ultrasunete a vinului. Vinul învechit cu ultrasunete își atinge calitatea maximă semnificativ mai rapid.
(grafic: ©Yıldırım și Dündar, 2017, adaptat după Leonhardt și Morabito, 2007).

Ultrasunete – exclusiv forțe mecanice

Ultrasunetele de intensitate ridicată și frecvență joasă creează condiții cu densitate energetică ridicată, caracterizate prin presiuni ridicate, temperaturi ridicate și forțe de forfecare ridicate. Aceste forțe fizice favorizează distrugerea structurilor celulare pentru a elibera compușii intracelulari în mediu. În plus, procesul de învechire a vinului asistat de ultrasunete favorizează procesele de micro-oxigenare și oxidare. Astfel, sonicarea controlată poate influența pozitiv reacțiile chimice din vin. Vinurile învechite cu ultrasunete își ating vârful calitativ semnificativ mai rapid decât vinurile învechite în mod tradițional. Mai mult, vinurile învechite cu ultrasunete prezintă un nivel de conservare mai ridicat, astfel încât vinul sonicat își menține calitatea maximă pentru o perioadă mai lungă decât în cazul procesului standard de învechire.

Mecanismul de distrugere a peretelui celular (a) ruperea peretelui celular din cauza cavitației. (b) difuzia solventului în structura celulară.
(Grafic adaptat după Shirsath et al., 2012)

Avantajele învechirii vinului cu ultrasunete față de învechirea în butoaie de stejar

Butoaiele de stejar reprezintă procesul obișnuit, tradițional, de învechire a vinului. În butoaiele de stejar, oxidarea are loc în cantitate mică pe parcursul unei perioade lungi de depozitare în butoi. Perioada de depozitare pentru vinurile premium durează adesea mai mulți ani și este, prin urmare, un proces costisitor. În timpul maturării în butoaie de stejar, vinul produce numeroase arome unice. Pe lângă procesul lung de maturare, de ani de zile, și pierderea de timp asociată, butoaiele de stejar sunt costisitoare la achiziție și întreținere. Microorganisme nedorite, cum ar fi speciile de drojdii (de ex., Brettanomyces și Dekkera), pot contamina butoaiele de vin. Vinul alterat de drojdii este cunoscut pentru gustul și mirosul neplăcute.
Datorită acestor dezavantaje ale aromatizării tradiționale cu stejar în butoi, învechirea și aromatizarea cu stejar a vinului cu ultrasunete reprezintă o alternativă rentabilă și dovedită științific la învechirea tradițională în butoaie. Sonicarea scurtează timpul de maturare și îmbunătățește mai mulți factori de calitate ai vinului. Sonicarea poate fi aplicată în diverse etape ale procesului de vinificație, inclusiv macerarea, extracția polifenolilor, precum și învechirea, maturarea și aromatizarea cu stejar. Studiile științifice și implementările industriale dovedesc validitatea sonicării în vinificație, cu îmbunătățiri majore în ceea ce privește scurtarea perioadelor de învechire și producția mai eficientă de vinuri de înaltă calitate.

Maturarea vinului accelerată cu ultrasunete: studiul prof. Th. Kleinschmidt arată modificarea benefică a aromei de 3-Methyl-1Butanol în vinul roșu atunci când acesta este sonicat în prezența așchiilor de lemn American Blend. (Ultrasonicator UIP2000hdT, amplitudine 43µm, suprafața sonotrodei 9cm2)

Studii științifice privind învechirea vinurilor cu ultrasunete

O intensitate ultrasonică sau un nivel al densității energiei acustice la un nivel relativ moderat poate favoriza extracția și levigarea rapidă a compușilor fenolici din așchiile de stejar în vin, crescând astfel potențial gustul și valoarea nutrițională a vinului într-un timp de maturare semnificativ scurtat. Mai mult, tratamentul cu ultrasunete este capabil să modifice rapid compoziția vinului, ceea ce se presupune că se datorează efectelor cavitației acustice. Astfel, se presupune că un nivel ridicat al densității energiei acustice favorizează modificarea ultrasonică a compoziției vinului. (cf. Yang et al., 2014)
Efecte similare de învechire au fost raportate de Jiménez-Sánchez et al. (2020) pentru oțetul de sherry, folosind așchii de stejar și ultrasunete. Sonicarea a redus semnificativ timpul de maturare în comparație cu maturarea tradițională.

Eliberarea cu ultrasunete a compușilor de aromă din stejar

Breniaux și colegii săi au investigat efectele ultrasunetelor de mare putere pentru curățarea butoaielor de vin din stejar și eliberarea ulterioară a compușilor polifenolici și a altor compuși, atunci când butoaiele au fost utilizate după tratament pentru învechirea vinului. Polifenolii și fitochimicalele, cum ar fi elagitaninurile, lignina și precursorii aromatici, contribuie în mare măsură la maturarea și gustul vinului. În ansamblu, studiul a arătat că tratamentul cu ultrasunete a oferit randamente mai mari de polifenoli și alți compuși bioactivi într-un timp de tratament foarte scurt. De exemplu, concentrația de furfural a fost mai mare în cazul tratamentului cu ultrasunete la 8 luni de învechire și la 12 luni de învechire, concentrația crescând între 18,8 și 92,6% comparativ cu tratamentul alternativ cu abur. Pentru 5-metilfurfural, concentrația a fost semnificativ mai mare la tratamentul cu ultrasunete pentru butoaiele de 1 an (vin învechit 12 luni) și butoaiele de 2 ani (vin învechit 2, 8 și 12 luni), cu o creștere între 20,5 și 97%. În ceea ce privește diastereoizomerii lactonei de whisky, trans-lactona de whisky a fost semnificativ mai mare pentru butoaiele de 3 ani tratate cu ultrasunete: după 12 luni de învechire, vinul are o concentrație de 75,2 ± 5,6 μg/L, ceea ce reprezintă o creștere de 46,9% comparativ cu vinul învechit într-un butoi tratat cu abur. În cazul concentrațiilor de vanilină și siringaldehidă, valorile măsurate în vin au fost, de asemenea, semnificativ mai mari după tratamentul cu ultrasunete. În comparație cu tratamentul butoaielor cu abur, consumul total de energie a fost de 0,38 kWh pentru ultrasunetele de putere și de 3 kWh pentru aburul apos, ceea ce este de 7,89 ori mai mic.
(cf. Breniaux et al., 2021)

Reacții chimice favorizate de ultrasunete în vin

În timpul învechirii vinului au loc numeroase reacții chimice. De exemplu, compușii proantocianidinici tind să polimerizeze, să se condenseze cu antocianii și să se combine cu alți polimeri, cum ar fi proteinele și polizaharidele. Această reacție de condensare cu antocianii este principala reacție chimică implicată în închiderea la culoare și stabilizarea culorii vinului roșu, care trece de la un roșu aprins la un roșu închis cu tonuri brune.
Studiile timpurii ale lui Masuzawa et al., 2000 au demonstrat deja că ultrasunetele favorizează polimerizarea compușilor fenolici și cresc conținutul polifenolic al vinului roșu pe măsură ce vinul se maturează.
În timpul învechirii vinului în butoaie, sute de compuși pot fi extrași din lemn în vin, ceea ce contribuie direct la gustul, aroma și senzațiile tactile în gură ale vinului final. Compoziția fibrelor lemnului de stejar joacă un rol important în procesul de învechire, deoarece sunt extrași fenoli volatili și aldehide fenolice din lignină, precum și compuși de tip furfural din degradarea zaharurilor celulozei și hemicelulozelor.
Deși învechirea tradițională în butoaie de stejar a fost utilizată pe scară largă timp de secole, aceasta prezintă încă unele dezavantaje inerente. În primul rând, procesul de învechire în butoi durează în mod normal de la câteva luni până la mai mulți ani, ceea ce consumă foarte mult timp. În al doilea rând, butoaiele sunt costisitoare, ocupă mult spațiu în cramă și trebuie înlocuite în timp. În al treilea rând, pe măsură ce butoaiele de stejar îmbătrânesc, acestea pot fi contaminate de microorganisme nedorite, cum ar fi drojdiile din genurile Brettanomyces și Dekkera.
Aflați mai multe despre igienizarea și curățarea cu ultrasunete a butoaielor de vin!

Echipamente cu ultrasunete pentru învechirea și maturarea vinului

De câteva decenii, Hielscher Ultrasonics este un furnizor de încredere de procesoare ultrasonice de mare putere și frecvență joasă pentru industria alimentară și a băuturilor. Cramele și distileriile au adoptat tehnologia cu ultrasunete pentru a produce vinuri și băuturi alcoolice de înaltă calitate în condiții mai eficiente, adică pentru a obține rezultate de înaltă calitate printr-un proces accelerat și în condiții controlabile cu precizie.
Ultrasonicatoarele Hielscher sunt disponibile în orice dimensiune, de la dispozitivul de laborator ținut în mână pentru cercetare și controlul calității, până la sisteme de banc și pilot pentru podgorii boutique și producători de vin de dimensiuni medii, precum și ultrasonicatoare de mare capacitate de procesare pentru marii producători comerciali de vin.
Toate procesoarele ultrasonice Hielscher dispun de tehnologie de ultimă generație, inclusiv afișaj digital color, software sofisticat, setări inteligente, înregistrarea automată a datelor pe card SD integrat și control de la distanță prin browser, pentru o operare precisă, rezultate repetabile și reproductibile, precum și cea mai înaltă ușurință în utilizare. Clienți din întreaga lume utilizează tehnologia Hielscher Ultrasonics în crame și distilerii, obținând rezultate excelente în învechirea, aromatizarea cu stejar și infuzarea vinurilor și a spirtoaselor.
Contactați-ne acum! Personalul nostru bine instruit și cu experiență îndelungată vă va oferi informații tehnice, recomandări privind ultrasonicatorul ideal și oferte fără obligații!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: