Staranje vin in obdelava s hrastovim lesom z ultrazvokom

Staranje vina in obdelava s hrastovim lesom močno prispevata h končnemu okusu in kakovosti vina. Znano je, da oba postopka trajata dolgo, proces zorenja pa pogosto traja več let. Ultrazvok je zelo učinkovita in hitra tehnologija, ki intenzivira zorenje vina in znatno pospeši procese, kot so ekstrakcija spojin iz hrastovega lesa, mikrooksigenacija in kemijski procesi (npr. polimerizacija). S sonikacijo je mogoče mlada vina v nekaj minutah postarati v zrela vina s cvetico, značilno za večletno staranje v hrastovih sodih.

Arome vina iz hrastovega lesa z ultrazvočno ekstrakcijo

Fenolne spojine, povezane s trpkostjo, in aromatične spojine, ki izvirajo iz hrastovega lesa, se ob uporabi sonikacije med staranjem vina prenašajo izjemno hitro. Ultrazvok je skrajšal ekstrakcijo spojin iz hrastovega lesa na nekaj minut – v primerjavi z več leti tradicionalnega staranja vin v sodih.

Obdelava vina s hrastovim lesom z ultrazvokom

Za intenzivnejšo obdelavo s hrastovim lesom se hrastovi sekanci ali doge sonificirajo v vinu. Ultrazvočni valovi odpirajo in razgrajujejo celične stene lesnega materiala, tako da se znotrajcelične spojine, kot so tanini, fenoli, furones, laktoni itd., z ultrazvočno kavitacijo sproščajo v vino. Ker ultrazvočno nihanje in kavitacija ustvarjata močno turbulenco in mikrotokove, se prenos snovi med notranjostjo celic in okoliškim topilom izrazito intenzivira, zato se biomolekule (tj. aromatične spojine) učinkovito in hitro sproščajo. Ker je sonikacija povsem mehanska obdelava, vinu ne dodaja nobenih kemikalij.

Primerjava kakovosti pri tradicionalnem in ultrazvočnem staranju vina. Ultrazvočno starano vino doseže vrhunsko kakovost bistveno hitreje.
(grafika: ©Yıldırım in Dündar, 2017, prirejeno po Leonhardt in Morabito, 2007).

Ultrazvok – izključno mehanske sile

Visokointenzivni nizkofrekvenčni ultrazvok ustvarja razmere z visoko gostoto energije, za katere so značilni visoki tlaki, visoke temperature in velike strižne sile. Te fizikalne sile spodbujajo razgradnjo celičnih struktur, da se znotrajcelične spojine sprostijo v medij. Poleg tega ultrazvočno podprto staranje vina spodbuja mikrooksigenacijo in oksidacijske procese. Nadzorovana sonikacija lahko tako pozitivno vpliva na kemijske reakcije v vinu. Ultrazvočno starana vina dosežejo vrhunec kakovosti bistveno hitreje kot tradicionalno starana vina. Poleg tega ultrazvočno starana vina kažejo višjo stopnjo ohranjenosti, tako da sonificirano vino ohranja vrhunsko kakovost dlje kot pri standardnem postopku staranja.

Mehanizem razgradnje celične stene: (a) porušitev celične stene zaradi kavitacije. (b) Difuzija topila v celično strukturo.
(Grafika prirejena po Shirsath et al., 2012)

Prednosti ultrazvočnega staranja vina pred staranjem v hrastovih sodih

Staranje v hrastovih sodih je običajen, tradicionalen postopek staranja vina. V hrastovih sodih poteka oksidacija v majhnem obsegu skozi dolgo obdobje shranjevanja v sodu. Shranjevanje vrhunskega vina pogosto traja več let in je zato drag postopek. Med zorenjem v hrastovih sodih vino razvije številne edinstvene arome. Poleg dolgotrajnega, večletnega zorenja in s tem povezane izgube časa sta nakup in vzdrževanje hrastovih sodov draga. Neželeni mikroorganizmi, kot so vrste kvasovk (npr. Brettanomyces in Dekkera), lahko kontaminirajo vinske sode. Vino, ki ga pokvarijo kvasovke, je znano po slabem okusu in vonju.
Zaradi teh pomanjkljivosti tradicionalne obdelave s hrastovim lesom v sodih sta ultrazvočno staranje vina in obdelava s hrastovim lesom stroškovno učinkovita in znanstveno dokazana alternativa tradicionalnemu staranju v sodih. Sonikacija skrajša čas zorenja in izboljša več dejavnikov kakovosti vina. Sonikacijo je mogoče uporabiti v različnih fazah pridelave vina, vključno z maceracijo, ekstrakcijo polifenolov ter staranjem, zorenjem in obdelavo s hrastovim lesom. Znanstvene raziskave in industrijska uporaba potrjujejo ustreznost sonikacije pri pridelavi vina z velikimi izboljšavami v obliki krajših obdobij staranja in učinkovitejše pridelave visokokakovostnih vin.

Ultrazvočno pospešeno zorenje vina: raziskava prof. Th. Kleinschmidta kaže ugodno spremembo arome 3-Methyl-1Butanol v rdečem vinu pri sonikaciji v prisotnosti lesnih sekancev American Blend. (Ultrazvočna naprava UIP2000hdT, amplituda 43µm, površina sonotrode 9cm2)

Znanstvene raziskave ultrazvočnega staranja vin

Relativno zmerna raven ultrazvočne intenzivnosti ali gostote akustične energije lahko spodbuja hitro ekstrakcijo in izluževanje fenolnih spojin iz hrastovih sekancev v vino ter tako potencialno izboljša okus in hranilno vrednost vina v znatno skrajšanem času zorenja. Poleg tega lahko ultrazvočna obdelava hitro spremeni sestavo vina, kar naj bi bilo posledica učinkov akustične kavitacije. Visoka gostota akustične energije naj bi tako spodbujala ultrazvočno spreminjanje sestave vina. (prim. Yang et al., 2014)
O podobnih učinkih staranja so poročali Jiménez-Sánchez et al. (2020) pri šerijevem kisu z uporabo hrastovih sekancev in ultrazvoka. Sonikacija je v primerjavi s tradicionalnim zorenjem znatno skrajšala čas zorenja.

Ultrazvočno sproščanje aromatičnih spojin iz hrastovega lesa

Breniaux in sodelavci so raziskovali učinke ultrazvoka visoke moči pri čiščenju hrastovih vinskih sodov in poznejšem sproščanju polifenolnih in drugih spojin, ko so bili sodi po obdelavi uporabljeni za staranje vina. Polifenoli in fitokemikalije, kot so elagitanini, lignin in aromatični prekurzorji, močno prispevajo k zorenju in okusu vina. Raziskava je na splošno pokazala, da je ultrazvočna obdelava omogočila večji izkoristek polifenolov in drugih bioaktivnih spojin v zelo kratkem času obdelave. Na primer, koncentracija furfurala je bila pri ultrazvočni obdelavi višja po 8 mesecih staranja in po 12 mesecih staranja, pri čemer se je koncentracija v primerjavi z alternativno obdelavo s paro povečala za 18,8 do 92,6%. Koncentracija 5-metilfurfurala je bila pri ultrazvočni obdelavi znatno višja v 1 leto starih sodih (vino, starano 12 mesecev) in 2 leti starih sodih (vino, starano 2, 8 in 12 mesecev), s povečanjem za 20,5 do 97%. Kar zadeva diastereoizomere viskijevega laktona, je bila koncentracija trans-viskijevega laktona znatno višja v 3 leta starih sodih, obdelanih z ultrazvokom: po 12 mesecih staranja je bila koncentracija v vinu 75,2 ± 5,6 μg/L, kar pomeni povečanje za 46,9% v primerjavi z vinom, staranim v sodu, obdelanem s paro. Tudi izmerjene koncentracije vanilina in siringaldehida v vinu so bile po ultrazvočni obdelavi znatno višje. V primerjavi z obdelavo sodov s paro je bila skupna poraba energije 0,38 kWh pri ultrazvoku visoke moči in 3 kWh pri vodni pari, kar je 7,89-krat manj.
(prim. Breniaux et al., 2021)

Kemijske reakcije v vinu, spodbujene z ultrazvokom

Med staranjem vina potekajo številne kemijske reakcije. Na primer, proantocianidinske spojine težijo k polimerizaciji, kondenzaciji z antocianini in povezovanju z drugimi polimeri, kot so beljakovine in polisaharidi. Ta kondenzacijska reakcija z antocianini je glavna kemijska reakcija, ki sodeluje pri potemnitvi in stabilizaciji barve rdečega vina, ki se iz svetlo rdeče spremeni v temno rdečo z rjavimi odtenki.
Že zgodnje raziskave Masuzawa et al., 2000 so pokazale, da ultrazvok spodbuja polimerizacijo fenolnih spojin in med zorenjem vina povečuje vsebnost polifenolov v rdečem vinu.
Med staranjem vina v sodih se lahko iz lesa v vino ekstrahira na stotine spojin, kar neposredno prispeva k okusu, aromi in občutku v ustih pri končnem vinu. Vlakninska sestava hrastovega lesa ima pomembno vlogo pri staranju, saj se ekstrahirajo hlapni fenoli in fenolni aldehidi iz lignina ter furfuralne spojine, ki nastanejo pri razgradnji sladkorjev celuloze in hemiceluloz.
Čeprav se tradicionalno staranje v hrastovih sodih obsežno uporablja že stoletja, ima še vedno nekatere inherentne pomanjkljivosti. Prvič, staranje v sodu običajno traja od nekaj mesecev do več let, kar je zelo zamudno. Drugič, sodi so dragi, zavzamejo veliko prostora v vinski kleti in jih je treba sčasoma zamenjati. Tretjič, ko se hrastovi sodi starajo, jih lahko kontaminirajo neželeni mikroorganizmi, kot so kvasovke rodov Brettanomyces in Dekkera.
Preberite več o ultrazvočni sanitaciji in čiščenju vinskih sodov!

Ultrazvočna oprema za staranje in zorenje vina

Hielscher Ultrasonics je že več desetletij zaupanja vreden dobavitelj visokozmogljivih nizkofrekvenčnih ultrazvočnih procesorjev za živilsko industrijo in industrijo pijač. Vinske kleti in žganjarne so uvedle ultrazvočno tehnologijo za proizvodnjo visokokakovostnih vin in alkoholnih pijač v učinkovitejših pogojih, tj. za doseganje visokokakovostnih rezultatov s pospešenim postopkom in v pogojih, ki jih je mogoče natančno nadzorovati.
Ultrazvočne naprave Hielscher so na voljo v vseh velikostih, od ročne laboratorijske naprave za raziskave in kontrolo kakovosti do namiznih in pilotnih sistemov za butične vinogradnike in srednje velike vinarje ter ultrazvočnih naprav z visoko zmogljivostjo obdelave za velike komercialne proizvajalce vina.
Vsi ultrazvočni procesorji Hielscher so opremljeni z najsodobnejšo tehnologijo, vključno z digitalnim barvnim zaslonom, dovršeno programsko opremo, pametnimi nastavitvami, samodejnim beleženjem podatkov na vgrajeno kartico SD in daljinskim upravljanjem prek brskalnika za natančno delovanje, ponovljive in reproducibilne rezultate ter najvišjo stopnjo prijaznosti do uporabnika. Stranke po vsem svetu uporabljajo tehnologijo Hielscher Ultrasonics v vinskih kleteh in žganjarnah ter dosegajo odlične rezultate pri staranju, obdelavi s hrastovim lesom in aromatiziranju vin in žganih pijač z infuzijo.
Stopite v stik z nami zdaj! Naše dobro usposobljeno osebje z dolgoletnimi izkušnjami vam bo pomagalo s tehničnimi informacijami, priporočili za idealno ultrazvočno napravo in nezavezujočimi ponudbami!

Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: