Выдержка вин и их обогащение дубовыми компонентами с помощью ультразвука

Выдержка вина и его обогащение дубовыми компонентами в значительной степени определяют конечный вкус и качество вина. Известно, что оба процесса занимают много времени; зачастую созревание длится несколько лет. Ультразвук – высокоэффективная и быстрая технология, которая интенсифицирует созревание вина и значительно ускоряет такие процессы, как экстракция соединений из дуба, микрооксигенация и химические процессы (например, полимеризация). Благодаря обработке ультразвуком молодые вина можно за считанные минуты превратить в зрелые вина с букетом, характерным для нескольких лет выдержки в дубовых бочках.

Придание вину вкуса и аромата дуба с помощью ультразвуковой экстракции

Фенольные соединения, связанные с терпкостью, и ароматические соединения, содержащиеся в древесине дуба, переходят в вино чрезвычайно быстро при обработке ультразвуком во время выдержки. Ультразвук сократил время экстракции соединений из дуба до нескольких минут – по сравнению с несколькими годами традиционной выдержки вин в бочках.

Обогащение вина дубовыми компонентами с помощью ультразвука

Для интенсификации обогащения дубовыми компонентами дубовую щепу или клепки обрабатывают ультразвуком в вине. Ультразвуковые волны вскрывают и разрушают клеточные стенки древесного материала, благодаря чему внутриклеточные соединения, такие как танины, фенолы, furones, лактоны и т. д., высвобождаются в вино под действием ультразвуковой кавитации. Поскольку ультразвуковые колебания и кавитация создают интенсивную турбулентность и микропотоки, массоперенос между внутренним содержимым клеток и окружающим растворителем резко усиливается, обеспечивая эффективное и быстрое высвобождение биомолекул (то есть ароматических соединений). Поскольку обработка ультразвуком является исключительно механическим воздействием, она не добавляет в вино никаких химических веществ.

Сравнение качества вина при традиционной и ультразвуковой выдержке. Вино, выдержанное с помощью ультразвука, значительно быстрее достигает пика качества.
(график: ©Yıldırım and Dündar, 2017, адаптирован по Leonhardt and Morabito, 2007).

Ультразвук – исключительно механические силы

Высокоинтенсивный низкочастотный ультразвук создает условия с высокой плотностью энергии, характеризующиеся высокими давлениями, температурами и высокими сдвиговыми усилиями. Эти физические силы способствуют разрушению клеточных структур для высвобождения внутриклеточных соединений в среду. Кроме того, процесс выдержки вина с помощью ультразвука способствует микрооксигенации и процессам окисления. Таким образом, контролируемая обработка ультразвуком может положительно влиять на химические реакции в вине. Вина, выдержанные с помощью ультразвука, значительно быстрее достигают пика качества, чем вина традиционной выдержки. Кроме того, вина, выдержанные с помощью ультразвука, демонстрируют более высокую сохранность, поэтому обработанное ультразвуком вино дольше сохраняет пиковое качество, чем при стандартном процессе выдержки.

Механизм разрушения клеточной стенки: (a) разрушение клеточной стенки вследствие кавитации. (b) диффузия растворителя в клеточную структуру.
(схема адаптирована по Shirsath et al., 2012)

Преимущества ультразвуковой выдержки вина перед выдержкой в дубовых бочках

Выдержка в дубовых бочках – распространенный традиционный способ выдержки вина. В дубовых бочках окисление происходит в небольшом объеме в течение длительного хранения вина в бочке. Срок хранения вина премиального качества часто составляет несколько лет, поэтому этот процесс является дорогостоящим. Во время созревания в дубовых бочках в вине образуются многочисленные уникальные ароматы. Помимо многолетнего процесса созревания и связанных с ним временных затрат, дубовые бочки дорого приобретать и обслуживать. Нежелательные микроорганизмы, такие как виды дрожжей (например, Brettanomyces и Dekkera), могут загрязнять винные бочки. Вино, испорченное дрожжами, известно своим плохим вкусом и запахом.
Из-за этих недостатков традиционного обогащения дубовыми компонентами в бочках ультразвуковая выдержка вина и его обогащение дубовыми компонентами представляют собой экономически эффективную и научно подтвержденную альтернативу традиционной выдержке в бочках. Обработка ультразвуком сокращает время созревания и улучшает ряд показателей качества вина. Обработку ультразвуком можно применять на различных этапах виноделия, включая мацерацию, экстракцию полифенолов, а также выдержку, созревание и обогащение дубовыми компонентами. Научные исследования и промышленное применение подтверждают обоснованность использования обработки ультразвуком в виноделии, обеспечивающей существенные улучшения за счет сокращения сроков выдержки и более эффективного производства высококачественных вин.

Созревание вина, ускоренное ультразвуком: исследование проф. Th. Kleinschmidt показывает благоприятное изменение аромата 3-Methyl-1Butanol в красном вине при обработке ультразвуком в присутствии древесной щепы American Blend. (Ультразвуковой аппарат UIP2000hdT, амплитуда 43µm, площадь поверхности сонотрода 9cm2)

Научные исследования ультразвуковой выдержки вин

Относительно умеренный уровень интенсивности ультразвука или плотности акустической энергии может способствовать быстрой экстракции и вымыванию фенольных соединений из дубовой щепы в вино, тем самым потенциально улучшая вкус и аромат вина и повышая его пищевую ценность при значительно сокращенном времени созревания. Кроме того, обработка ультразвуком способна быстро изменять состав вина, что, как предполагается, обусловлено воздействием акустической кавитации. Таким образом, предполагается, что высокий уровень плотности акустической энергии способствует ультразвуковому изменению состава вина. (см. Yang et al., 2014)
Аналогичные эффекты выдержки были описаны Jiménez-Sánchez et al. (2020) для хересного уксуса с использованием дубовой щепы и ультразвука. Обработка ультразвуком значительно сократила время созревания по сравнению с традиционным созреванием.

Ультразвуковое высвобождение ароматических соединений из дуба

Breniaux и коллеги исследовали воздействие ультразвука высокой мощности при очистке дубовых винных бочек и последующее высвобождение полифенольных и других соединений, когда бочки после обработки использовались для выдержки вина. Полифенолы и фитохимические вещества, такие как эллаготанины, лигнин и предшественники ароматических соединений, в значительной степени влияют на созревание, вкус и аромат вина. В целом исследование показало, что обработка ультразвуком обеспечивала более высокий выход полифенолов и других биоактивных соединений за очень короткое время обработки. Например, концентрация фурфурола была выше при обработке ультразвуком после 8 и 12 месяцев выдержки, причем увеличение концентрации составляло от 18,8 до 92,6% по сравнению с альтернативной обработкой паром. Для 5-methylfurfural концентрация была значительно выше при ультразвуковой обработке бочек возрастом 1 год (вино, выдержанное 12 месяцев) и бочек возрастом 2 года (вино, выдержанное 2, 8 и 12 месяцев), с увеличением от 20,5 до 97%. Что касается диастереоизомеров виски-лактона, содержание транс-виски-лактона было значительно выше в бочках возрастом 3 года, обработанных ультразвуком: после 12 месяцев выдержки его концентрация в вине составляла 75,2 ± 5,6 μg/L, что соответствует увеличению на 46,9% по сравнению с вином, выдержанным в бочке, обработанной паром. Значения концентраций ванилина и сиреневого альдегида, измеренные в вине, также были значительно выше после обработки ультразвуком. При сравнении с обработкой бочек паром общее энергопотребление составило 0,38 kWh для ультразвука высокой мощности и 3 kWh для водяного пара, что в 7,89 раза ниже.
(см. Breniaux et al., 2021)

Химические реакции в вине, стимулируемые ультразвуком

Во время выдержки вина происходят многочисленные химические реакции. Например, проантоцианидиновые соединения склонны полимеризоваться, конденсироваться с антоцианами и соединяться с другими полимерами, такими как белки и полисахариды. Эта реакция конденсации с антоцианами является основной химической реакцией, участвующей в потемнении и стабилизации цвета красного вина, который меняется с ярко-красного на темно-красный с коричневыми оттенками.
Ранние исследования Masuzawa et al., 2000 уже продемонстрировали, что ультразвук способствует полимеризации фенольных соединений и повышает содержание полифенолов в красном вине по мере его созревания.
Во время выдержки вина в бочках из древесины в вино могут экстрагироваться сотни соединений, которые непосредственно влияют на вкус, аромат и ощущения во рту от готового вина. Состав волокон древесины дуба играет важную роль в процессе выдержки, поскольку экстрагируются летучие фенолы и фенольные альдегиды из лигнина, а также фурфурольные соединения, образующиеся при разложении сахаров целлюлозы и гемицеллюлоз.
Хотя традиционная выдержка в дубовых бочках широко применяется на протяжении столетий, ей по-прежнему присущи некоторые недостатки. Во-первых, процесс выдержки в бочке обычно занимает от нескольких месяцев до нескольких лет, что требует очень много времени. Во-вторых, бочки дороги, занимают много места на винодельне и со временем требуют замены. В-третьих, по мере старения дубовые бочки могут загрязняться нежелательными микроорганизмами, такими как дрожжи родов Brettanomyces и Dekkera.
Узнайте больше об ультразвуковой санитарной обработке и очистке винных бочек!

Ультразвуковое оборудование для выдержки и созревания вина

На протяжении нескольких десятилетий Hielscher Ultrasonics является надежным поставщиком низкочастотных ультразвуковых процессоров высокой мощности для пищевой промышленности и производства напитков. Винодельни и предприятия по производству дистиллированных спиртных напитков внедрили ультразвуковую технологию для производства высококачественных вин и алкогольных напитков в более эффективных условиях, то есть для получения результатов высокого качества в ускоренном процессе и при точно контролируемых условиях.
Ультразвуковые аппараты Hielscher доступны в любых размерах: от ручного лабораторного прибора для исследований и контроля качества до настольных и пилотных систем для небольших специализированных винодельческих хозяйств и виноделов среднего масштаба, а также высокопроизводительных ультразвуковых аппаратов для крупных коммерческих производителей вина.
Все ультразвуковые процессоры Hielscher оснащены самыми современными технологиями, включая цифровой цветной дисплей, продвинутое программное обеспечение, интеллектуальные настройки, автоматическое протоколирование данных на встроенную SD-карту и дистанционное управление через браузер для точной работы, повторяемых и воспроизводимых результатов, а также наивысшего удобства использования. Клиенты по всему миру используют технологию Hielscher Ultrasonics на винодельнях и предприятиях по производству дистиллированных спиртных напитков, получая отличные результаты при выдержке, обогащении дубовыми компонентами и настаивании вин и крепких спиртных напитков.
Свяжитесь с нами прямо сейчас! Наши квалифицированные сотрудники с многолетним опытом предоставят вам техническую информацию, рекомендации по выбору идеального ультразвукового аппарата и коммерческие предложения, не налагающие обязательств!

Таблица ниже дает представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов: