Выдержка и дубирование вин с помощью ультразвука

Выдержка вина и выдержка в дубе вносят большой вклад в конечный вкус и качество вина. Оба процесса, как известно, занимают длительное время, часто процесс созревания длится более многих лет. Ультразвук является высокоэффективной и быстрой технологией, которая интенсифицирует созревание вина и значительно ускоряет такие процессы, как экстракция соединений дуба, микрооксигенация и химические процессы (например, полимеризация). С помощью ультразвука молодые вина могут выдерживаться в течение нескольких минут до зрелых вин с букетом из нескольких лет выдержки в дубовых бочках.

Ароматизаторы вина, полученные из дуба с использованием ультразвуковой экстракции

Фенольные соединения, связанные с терпкостью, и ароматические соединения, полученные из древесины дуба, переносятся чрезвычайно быстро при нанесении ультразвука во время выдержки вина. УЗИ ускорило экстракцию соединений дуба до нескольких минут – по сравнению с несколькими годами традиционной выдержки вин в бочках.

Дубирование вина с помощью ультразвука

Для интенсификации дуба дубовую щепу или клепки обмазывают ультразвуком в вине. Ультразвуковые волны открывают и разрушают клеточные стенки деревянного материала, так что внутриклеточные соединения, такие как дубильные вещества, фенолы, фуроны, лактоны и т.д., высвобождаются путем ультразвуковой кавитации в вино. Поскольку ультразвуковые колебания и кавитация создают интенсивные турбулентности и микропотоки, массоперенос между внутренней частью клетки и окружающим растворителем резко усиливается, так что биомолекулы (т.е. ароматические соединения) становятся эффективными и быстро высвобождаются. Поскольку ультразвук является чисто механической обработкой, он не добавляет в вино никаких химических веществ.

Сравнение качеств при традиционной выдержке в вине и ультразвуковой выдержке в вине. Вино, выдержанное ультразвуком, достигает своего пикового качества значительно быстрее.
(графика: ©Yıldırım and Dündar, 2017, адаптировано из Leonhardt and Morabito, 2007).

Ультразвук – Исключительно механические силы

Высокоинтенсивный низкочастотный ультразвук создает энергоемкие условия с высоким давлением, температурой и высокой силой сдвига. Эти физические силы способствуют разрушению клеточных структур с целью высвобождения внутриклеточных соединений в среду. Кроме того, процесс старения вина с помощью ультразвука способствует процессам микрооксигенации и окисления. Таким образом, контролируемое ультразвуковое воздействие может положительно повлиять на химические реакции в вине. Вина ультразвуковой выдержки достигают своего пика качества значительно быстрее, чем вина традиционной выдержки. Кроме того, вина ультразвуковой выдержки имеют более высокий уровень сохранности, так что вино, выдержанное ультразвуком, сохраняет свое пиковое качество в течение более длительного времени, чем стандартный процесс выдержки.

Механизм разрушения клеточной стенки (а) разрушение клеточной стенки вследствие кавитации. (b) диффузия растворителя в структуру клетки.
(График адаптирован из Shirsath et al., 2012)

Преимущества ультразвуковой выдержки вина по сравнению с выдержкой в дубовых бочках

Дубовые бочки являются распространенным традиционным процессом выдержки вина. В дубовых бочках окисление происходит в небольшом количестве в течение длительного времени хранения в бочке. Время хранения в винной печи премиум-класса занимает несколько лет, что является дорогостоящим процессом. Во время выдержки в дубовых бочках вино выделяет множество неповторимых ароматов. Помимо длительного многолетнего процесса созревания и связанной с этим потери времени, дубовые бочки дороги в покупке и обслуживании. Нежелательные микроорганизмы, такие как виды дрожжей (например, Brettanomyces и Dekkera), могут загрязнять винные бочки. Испорченное дрожжами вино известно своим плохим вкусом и запахом.
Благодаря этим недостаткам традиционного бочкового дуба, ультразвуковая выдержка вина и дуба является экономически выгодной и научно доказанной альтернативой традиционной выдержке в бочках. Ультразвуковое воздействие сокращает время созревания и улучшает несколько качественных показателей вина. Ультразвуковое воздействие может применяться на различных этапах процесса виноделия, включая мацерацию, экстракцию полифенолов, а также выдержку, созревание и выдержанность. Научные исследования и промышленное применение доказывают эффективность ультразвуковой обработки в виноделии, что приводит к значительному сокращению периодов выдержки и повышению эффективности производства высококачественных вин.

Ультразвуковое ускорение созревания вина: исследование профессора Т. Кляйншмидта показало благотворное изменение аромата 3-метил-1бутанола в красном вине при ультразвуковой обработке в присутствии древесной щепы American Blend. (Ультразвуковой аппарат UIP2000hdT, амплитуда 43μм, поверхность сонотрода 9см2)

Научные исследования по ультразвуковой выдержке вин

Ультразвуковая интенсивность или плотность акустической энергии на относительно умеренном уровне могут способствовать быстрой экстракции и выщелачиванию фенольных соединений из дубовой щепы в вино, тем самым потенциально увеличивая вкус и пищевую ценность вина при значительно более коротком времени созревания. Кроме того, ультразвуковая обработка способна быстро изменять состав вина, что, как предполагается, происходит из-за эффектов акустической кавитации. Таким образом, предполагается, что высокий уровень плотности акустической энергии будет способствовать ультразвуковому изменению состава вина. (см. Yang et al., 2014)
Аналогичные эффекты старения были описаны Jiménez-Sánchez et al. (2020) для хересного уксуса с использованием дубовой стружки и ультразвука. Ультразвуковое исследование значительно сократило время созревания по сравнению с традиционным созреванием.

Ультразвуковое высвобождение ароматических соединений из дуба

Бреньо и его коллеги исследовали эффекты мощного ультразвука для очистки дубовых винных бочек и последующее выделение полифенольных и других соединений, когда бочки использовались после обработки для выдержки вина. Полифенолы и фитохимические вещества, такие как эллагитанины, лигнин и ароматические предшественники, вносят значительный вклад в созревание вина и его вкус. В целом, исследование показало, что ультразвуковая обработка дает более высокие выходы полифенолов и других биологически активных соединений в течение очень короткого времени обработки. Например, концентрация фурфурола была выше в случае ультразвуковой обработки через 8 месяцев старения и 12 месяцев старения, при этом концентрация увеличивалась от 18,8 до 92,6% по сравнению с альтернативной паровой обработкой. Для 5-метилфурфурола концентрация была значительно выше при ультразвуковой обработке для бочек 1-летней выдержки (вино 12-месячной выдержки) и 2-летних бочек (вино 2, 8 и 12-месячной выдержки) с увеличением от 20,5 до 97%. Что касается лактонных диастереоизомеров виски, то транс-виски лактон был значительно выше для 3-летних бочек, обработанных ультразвуком: после 12 месяцев выдержки вино имеет концентрацию 75,2 ± 5,6 мкг/л, что приводит к увеличению на 46,9% по сравнению с вином, выдержанным в бочках, обработанных паром. Что касается концентраций ванилина и сирингальдегида, значения, измеренные в вине, также были значительно выше после ультразвуковой обработки. По сравнению с бочковой обработкой паром суммарное потребление электроэнергии составило 0,38 кВт·ч для силового ультразвука и 3 кВт•ч для водного пара, что в 7,89 раза ниже.
(ср. Breniaux et al., 2021)

Ультразвуковые химические реакции в вине

Во время выдержки вина происходят многочисленные химические реакции. Например, проантоцианидиновые соединения имеют тенденцию 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 от ярко-красного до темно-красного с коричневыми тонами.
Ранние исследования Masuzawa et al., 2000 уже показали, что ультразвук способствует полимеризации фенольных соединений и увеличивает содержание полифенолов в красном вине по мере созревания вина.
Во время выдержки вина в бочках из древесины в вино могут быть извлечены сотни соединений, которые напрямую влияют на вкус, аромат и ощущения во рту конечного вина. Волокнистый состав древесины дуба играет важную роль в процессе старения, так как при этом экстрагируются летучие фенолы и фенольные альдегиды из лигнина, а также фурфуроловые соединения из целлюлозы и гемицеллюлозы, которые разлагают сахар.
Несмотря на то, что традиционная выдержка в дубовых бочках широко используется на протяжении веков, все же существуют некоторые неотъемлемые недостатки. Во-первых, процесс выдержки в бочке обычно занимает от нескольких месяцев до нескольких лет, что очень трудоемко. Во-вторых, бочки стоят дорого, занимают много места на винодельне и со временем нуждаются в замене. В-третьих, по мере того, как дубовые бочки стареют, они могут быть загрязнены 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 мощных низкочастотных ультразвуковых процессоров для пищевой промышленности и производства напитков. Винодельни и винокурни внедрили ультразвуковую технологию для производства высококачественных вин и алкогольных напитков в более эффективных условиях, т.е. получения высококачественных результатов в ускоренном процессе и в точно контролируемых условиях.
Ультразвуковые аппараты Hielscher доступны в любом размере, от ручных лабораторных устройств для исследований и контроля качества до настольных и пилотных систем для бутиковых виноградников и виноделов среднего размера, а также высокопроизводительных ультразвуковых аппаратов для крупных коммерческих производителей вина.
Все ультразвуковые процессоры Hielscher оснащены самыми современными технологиями, включая цифровой цветной дисплей, сложное программное обеспечение, интеллектуальные настройки, автоматическое протоколирование данных на встроенной SD-карте и дистанционное управление через браузер для точной работы, воспроизводимых и воспроизводимых результатов, а также высочайшего удобства для пользователя. Клиенты по всему миру используют технологию Hielscher Ultrasonics на винодельнях и винокурнях, достигая отличных результатов при выдержке, выдержании и настаивании вин и спиртных напитков.
Свяжитесь с нами прямо сейчас! Наш хорошо обученный и опытный персонал поможет вам технической информацией, рекомендациями по идеальному ультразвуковому аппарату и расценками!

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: