Vína bohaté na polyfenoly s ultrazvukom
Ultrazvuk zlepšuje extrakciu fenolových zlúčenín z hrozna na mušt, čo prispieva k celkovému obsahu polyfenolov – čím sa zlepší ďalší proces zrenia vína. Aplikácia silového ultrazvuku poskytuje vyššie výťažky extrakcie a urýchľuje dozrievanie vín. Preto je výkonový ultrazvuk schválenou metódou na ošetrenie drveného hrozna a používa sa na extrakciu polyfenolov, zrenie / dozrievanie vína a dubovanie.
Výkonový ultrazvuk na extrakciu polyfenolov a dozrievanie vína
Mechanizmus ultrazvuku vo vinárstve je založený na ultrazvukovej / akustickej kavitácii. Kavitačné vysoké šmykové sily rozbíjajú bunkové štruktúry a rozširujú póry v bunkových stenách. Výsledkom je uvoľňovanie intracelulárneho materiálu (napr. škrobu, enzýmov, bielkovín, fenolových zložiek). Sono-mechanické sily ultrazvukových vĺn podporujú distribúciu rozpúšťadla v tkanive a prenikanie rozpúšťadla do bunkového materiálu, čo vedie k výrazne zvýšenému prenosu hmoty. Okrem toho sonikácia podporuje biochemické reakcie, ako je polymerizácia a kondenzácia polyfenolov, a indukuje mikrookysličenie. Všetky tieto účinky ultrazvuku prispievajú k dozrievaniu a dozrievaniu vín.
Výkonný ultrazvuk na zrenie a dozrievanie vína: Ultrazvukový systém UIP4000hdT sa používa v priemyselnom vinárstve.
Mechanizmus narušenia bunkovej steny (a) rozbitie bunkovej steny v dôsledku kavitácie. b) difúzia rozpúšťadla do bunkovej štruktúry.
(Grafika upravená podľa Shirsath et al., 2012)
Ultrazvuková extrakcia polyfenolov z hrozna
Polyfenoly vo víne: Vo vínach sú polyfenoly a kvalita vína úzko prepojené. Tieto sekundárne metavary hrozna významne ovplyvňujú organoleptické vlastnosti vína a tým ovplyvňujú kvalitatívne faktory, ako je farba, trpkosť a horkosť. Ultrazvuk na extrakciu polyfenolov počas procesu výroby vína (napr. sonikácia muštu pred fermentáciou) a počas zrenia vína (s kontaktom s drevom alebo bez neho) spôsobuje nekonečné reakcie, ktoré vedú ku komplexným transformáciám (mikrookysličovanie, kopigmentácia, cykloadícia, polymerizácia a oxidácia) polyfenolov a trieslovín.
Sonikácia muštu pred kvasením vína
Keď sa ultrazvuk aplikuje na hroznový mušt, zvyšuje sa uvoľňovanie polyfenolov z hroznovej dužiny. Keďže akustická kavitácia – čo je pracovný princíp sonikácie – Veľmi efektívne rozbíja bunkové štruktúry a otvára vnútrobunkové štruktúry, v porovnaní s tradičným lisovaním sa z hrozna a hroznovej šupky uvoľňuje oveľa viac bioaktívnych zlúčenín. Tieto bioaktívne zlúčeniny zahŕňajú aromatické zlúčeniny, pigmenty a zdraviu prospešné látky, ako sú triesloviny, antokyány, flavan-3-oly, proantokyanidíny a flavonoly; stilbenoidy ako resveratrol; fenolové kyseliny, ako je kyselina benzoová, kávová a škoricová; okrem iného katechíny, ako aj kyselina vínna a kyselina jablčná. Okrem toho sa extrahujú prírodné cukry, ako je glukóza a fruktóza, ktoré sú kľúčové pre proces fermentácie pri výrobe vína. Sonikáciu je možné aplikovať v rôznych krokoch počas výroby vína. García-Martín a Sun (2013) vo svojej štúdii uvádzajú ultrazvuk ako techniku rýchleho zrenia, ktorá by mohla poskytnúť vínam vyšší obsah antokyánov a zníženie trieslovín, čo sa považuje za pozitívne pre výrobu vysokokvalitných vín. Mnoho štúdií preukázalo pozitívne účinky výkonového ultrazvuku pri výrobe vína. Preto je sonikácia považovaná za jednu z najsľubnejších technológií na niekoľko účelov vo vinárskych procesoch. Okrem toho je ultrazvuk oficiálne schválenou metódou na použitie v drvenom hrozne. (porovnaj Natolino a Celotti, 2022)
Štúdie pod vedením prof. Thomasa Kleinschmidta z univerzity Hochschule Anhalt, Inštitút pre výskum vína v strednom Nemecku jasne demonštrujú významný nárast polyfenolov v sonikovanom víne. Napríklad v nemeckom červenom víne typu Blauer Zweigelt sa obsah polyfenolov zvýšil o viac ako 40 %. Pre štúdiu bolo 1,5 l červené víno Blauer Zweigelt sonikované pri nastavení 100 % amplitúdy (amplitúda 43 μm, povrch sonotródy 9 cm2). Vyhynutie bolo pri 520 nm pre červené sfarbenie. Na meranie celkového obsahu polyfenolov vo forme katechínov sa použil Folin-Ciocalteuov test, ktorý preukázal 40% nárast celkových polyfenolov.
Ultrazvukové ošetrenie hroznového muštu pred kvasením vína zvyšuje obsah polyfenolov až o 40%.
(Štúdia a graf: © Prof. Th. Kleinschmidt, Hochschule Anhalt)
- intenzívnejšie chute
- viac polyfenolov
- tmavšia farba
- menšia trpkosť
- vyšší HCl index
- mäkší, guľatejší pocit v ústach
Ultrazvuk sa používa na zvýšenie výťažku polyfenolov z hroznového muštu. Ultrazvuk navyše dokáže dozrieť víno v priebehu niekoľkých minút.
Ďalšia štúdia od Natolino a Celotti (2022) tiež preukázala vynikajúcu kvalitu vína po ultrazvukovom ošetrení. Vedci z univerzity v Udine v Taliansku použili Hielscherov ultrazvuk UP200St so sonotródom S26d14 na skúmanie účinkov sonikácie na červené víno. Ako ukazujú nižšie uvedené grafy, ultrazvuk zvyšuje index HCl pre všetky sonikované vzorky zo 68,06 ± 1,72 neošetrenej vzorky na 73,78 ± 1,52 ako priemernú hodnotu ošetrených vzoriek. Nebolo možné zdôrazniť žiadny jasný trend medzi zvyšujúcou sa amplitúdou a časom sonikácie, hoci je možné pozorovať významný nárast indexu HCl medzi sonikovanými vzorkami po 30 % a 2 minútach (71,59 ± 1,06) a pri 90 % a 10 minútach (74,25 ± 1,53). Ultrazvuk zároveň znižuje adstringenciu z 91,8 ± 1,2 pre neošetrené víno na 82,7 ± 3,7 ako priemernú hodnotu pre sonikované vzorky (Pozrite si grafy vpravo).
Veľkosť častíc koloidných látok, ako sú triesloviny a polysacharidy, sa zmenšuje sonikáciou, čo prispieva k zlepšeniu stability a konečného zmyslového vnímania.
- intenzívnejší chuťový buket
- viac polyfenolov
- tmavšia farba
- menšia trpkosť
- vyšší HCl index
- mäkší, guľatejší pocit v ústach
Ultrazvukové zrenie a dozrievanie vína
Ultrazvukové vlny urýchľujú zrenie vína pôsobením čisto fyzikálnych, tzv. sonomechanických síl. Ak sa ultrazvuk prispôsobí druhu hrozna a vína, môže zvýšiť rýchlosť kondenzačnej reakcie medzi antokyánmi a trieslovinami, čím sa skráti konvenčný čas prirodzeného vývoja farby vína, čím sa skráti čas potrebný na dozrievanie vína.
Ultrazvukom zrýchlené dozrievanie vína: Štúdia prof. Th. Kleinschmidta ukazuje priaznivú zmenu arómy 3-metyl-1butanolu v červenom víne pri sonikácii v prítomnosti drevnej štiepky American Blend. (Ultrazvuk UIP2000hdT)
Index HCl (A), index trpkosti (B) a veľkosť častíc (C) – krabicové grafy neupravených (kontrolných) a sonikovaných vzoriek pri rôznych úrovniach amplitúdy (30, 60 a 90 %) a času sonikácie (2, 6 a 10 min) pomocou ultrazvuk UP200St.
(Štúdia a tabuľka: © Natolino a Celotti, 2022)
Ultrazvukové zrenie vína pomocou enologických trieslovín
Enologické triesloviny extrahované z dubového dreva, hroznových jadierok a šupky, rastlinnej žlče, gaštanu, quebracho, gambier a myrobalan sa môžu pridávať v rôznych fázach výroby vína, aby sa zlepšil chuťový profil a farebná stálosť. Ultrazvuk môže podporiť dozrievanie vína pomocou enologických trieslovín. Ultrazvukové dubovanie je výrazne zrýchlený proces prenosu trieslovín a aromatických zlúčenín získaných z dreva z dubových tyčí alebo triesok. Ultrazvukom vyzreté vína v dube ponúkajú skvelý chuťový profil, ktorý sa rozvíja v krátkom priebehu niekoľkých minút v porovnaní s rôznymi mesiacmi zrenia v sudoch. Ultrazvuková extrakcia uvoľňuje dubové aromatické zlúčeniny (napr. vanilán, eugenol, izoeugenol, furfural, 5-metylfurfural, guaiakol, 4-metulguaiakol) zvýšeným prenosom hmoty.
Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje pre priemyselné vinárstvo
Procesory Hielscher Ultrasonics sú dobre etablované v oblasti vinárstva a zrenia liehovin. Vinári – exkluzívne butikové vinice, ako aj veľkí výrobcovia vína – v širokom sortimente zariadení spoločnosti Hielscher nájdete ideálne ultrazvukové zariadenia pre svoje výrobné požiadavky na extrakciu a dozrievanie polyfenolov vo víne. Dávkové aj kontinuálne inline procesné nastavenia sú ľahko dostupné a je možné ich odoslať v ten istý deň.
Automatické protokolovanie údajov
Aby sa splnili výrobné štandardy potravinárskych a nápojových výrobkov, výrobné procesy musia byť podrobne monitorované a zaznamenávané. Digitálne ultrazvukové prístroje Hielscher Ultrasonics sú vybavené automatickým protokolovaním údajov. Vďaka tejto inteligentnej funkcii sa všetky dôležité procesné parametre, ako je ultrazvuková energia (celková a čistá energia), teplota, tlak a čas, automaticky ukladajú na vstavanú SD kartu hneď po zapnutí zariadenia. Monitorovanie procesov a zaznamenávanie údajov sú dôležité pre nepretržitú štandardizáciu procesov a kvalitu produktov. Prístupom k automaticky zaznamenaným procesným údajom môžete revidovať predchádzajúce ultrazvukové spustenia a vyhodnotiť výsledok.
Ďalšou užívateľsky prívetivou funkciou je diaľkové ovládanie prehliadača našich digitálnych ultrazvukových systémov. Pomocou diaľkového ovládania prehliadača môžete spustiť, zastaviť, nastaviť a monitorovať ultrazvukový procesor na diaľku odkiaľkoľvek.
Splnenie najvyšších štandardov kvality – Navrhnutý & Vyrobené v Nemecku
Sofistikovaný hardvér a inteligentný softvér ultrazvukových prístrojov Hielscher sú navrhnuté tak, aby zaručili spoľahlivé výsledky ultrazvukovej extrakcie z vašej botanickej suroviny s reprodukovateľnými výsledkami a užívateľsky prívetivou a bezpečnou prevádzkou. Robustnosť, spoľahlivosť, 24/7 prevádzka pri plnom zaťažení a jednoduchá obsluha z pohľadu pracovníka sú ďalšími kvalitatívnymi faktormi, vďaka ktorým sú ultrazvukové prístroje Hielscher priaznivé.
Ultrazvukové extraktory Hielscher sa používajú na celom svete pri vysokokvalitnej extrakcii potravín a nápojov. Ultrazvukové prístroje Hielscher, ktoré preukázateľne poskytujú vysoké výnosy a vynikajúcu kvalitu, používajú nielen menší butikoví vinári, ale najmä pri priemyselnej výrobe komerčne distribuovaných vín. Vďaka robustnému hardvéru a inteligentnému softvéru je možné ultrazvukové procesory Hielscher ľahko ovládať a monitorovať.
Hielscher Ultrasonics v Teltowe v Nemecku je rodinný podnik riadený vlastníkom. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics je držiteľom certifikátu ISO. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú samozrejme v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 2 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, disperziu, emulgáciu a extrakciu v laboratórnom, pilotnom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- Parthey, Beatrix; Lenk, Matthias; Kleinschmidt, Thomas (2014): Ultraschallbehandlung von Traubenmaische und Wein. Präsentation der Hochschule Anhalt, Mitteldeutsches Institut für Weinforschung, 2014.
- Andrea Natolino, Emilio Celotti (2022): Ultrasound treatment of red wine: Effect on polyphenols, mathematical modeling, and scale-up considerations. LWT Volume 154, 2022.
- Ceferino Carrera; Ana Ruiz-Rodríguez; Miguel Palma; Carmelo G. Barroso (2012): Ultrasound assisted extraction of phenolic compounds from grapes. Analytica Chimica Acta 732, 2012. 100–104.
- Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Bioaktívne látky vo víne
Obsah fenolov vo víne sa vzťahuje na fenolové zlúčeniny – prírodný fenol a polyfenoly, ktoré zahŕňajú veľkú skupinu niekoľkých stoviek chemických zlúčenín, ktoré ovplyvňujú chuť, farbu a pocit v ústach vína. Tieto zlúčeniny zahŕňajú fenolové kyseliny, stilbenoidy, flavonoly, dihydroflavonoly, antokyány, flavanolové monoméry (katechíny) a flavanolové polyméry (proantokyanidíny). Túto veľkú skupinu prírodných fenolov možno vo všeobecnosti rozdeliť do dvoch kategórií, flavonoidy a neflavonoidy. Flavonoidy zahŕňajú antokyány a triesloviny, ktoré prispievajú k farbe a pocitu v ústach vína. Medzi neflavonoidy patria stilbenoidy, ako je resveratrol, a fenolové kyseliny, ako je kyselina benzoová, kávová a škoricová.
polyfenoly
Polyfenoly sú sekundárne metabolity nachádzajúce sa v rastlinách. Ako bioaktívne látky možno polyfenoly klasifikovať ako rastlinné pigmenty, aromatické zložky, ochranné látky pre systém fotosyntézy alebo stavebné kamene pre biopolyméry (napr. lignín a suberín). Trieda polyfenolov zahŕňa flavonoidy a antokyány, prokyanidíny, deriváty kyseliny benzoovej (napr. kyseliny hydroxybenzoové, ako je kyselina vanilová, kyseliny trihydroxybenzoové, ako je kyselina gallová, a kyseliny dihydroxybenzoové, ako je kyselina protokatechuová), deriváty kyseliny škoricovej (kyseliny hydroxyškoricové, ako je kyselina kávová a kyselina p-kumarová) a deriváty stilbenu (napr. resveratrol).
Dnes bolo v rastlinách identifikovaných viac ako 8000 polyfenolových zlúčenín.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.