Lagring och ekning av viner med ultraljud

Vinets lagring och ekläggning bidrar i hög grad till vinets slutliga smak och kvalitet. Båda processerna är kända för att ta lång tid, ofta går mognadsprocessen över flera år. Ultraljud är en mycket effektiv och snabb teknik som intensifierar vinets mognad och påskyndar processer som extraktion av ekföreningar, mikrosyresättning och kemisk processe (t.ex. polymerisation) avsevärt. Med ultraljud kan unga viner lagras inom några minuter till mogna viner med doften av flera års lagring på ekfat.

Ekbaserade vinsmaker med ultraljudsextraktion

Sammandragningsrelaterade fenolföreningar och aromatiska föreningar, båda härrörande från ek, överförs extremt snabbt när ultraljudsbehandling tillämpas under vin, under lagring. Ultraljud påskyndade extraktionen av ekföreningar till några minuter – jämfört med flera års traditionell fatlagring av viner.

Ekning av vin med ultraljud

För intensifierad ekning är ekflis eller stavar sonikerade i vin. Ultraljudsvågorna öppnar och stör cellväggarna i trämaterialet, så att de intracellulära föreningarna som tanniner, fenoler, furoner, laktoner etc. frigörs genom ultraljudskavitation in i vinet. Eftersom ultraljudsoscillation och kavitation skapar intensiv turbulens och mikroströmning, intensifieras massöverföringen mellan cellens inre och det omgivande lösningsmedlet drastiskt så att biomolekylerna (dvs. aromföreningar) är effektiva och snabbt frisätts. Eftersom ultraljudsbehandling är en rent mekanisk behandling tillför den inga kemikalier till vinet.

Jämförelse av kvaliteter i traditionell lagring i vin och ultraljudslagring i vin. Ultraljudslagrat vin uppnår sin toppkvalitet betydligt snabbare.
(grafik: ©Yıldırım och Dündar, 2017, anpassad från Leonhardt och Morabito, 2007).

Ultraljud – Enbart mekaniska krafter

Högintensivt, lågfrekvent ultraljud skapar energitäta förhållanden med höga tryck, temperaturer och höga skjuvkrafter. Dessa fysiska krafter främjar störningen av cellstrukturer för att frigöra intracellulära föreningar i mediet. Dessutom främjar ultraljudsassisterad åldringsprocess av vin mikrosyresättning och oxidationsprocesser. Därmed kan kontrollerad ultraljudsbehandling positivt påverka de kemiska reaktionerna i vinet. Ultraljudslagrade viner når sin kvalitetstopp betydligt snabbare än traditionellt lagrade viner. Dessutom visar ultraljudslagrade viner en högre konserveringsnivå, så att ultraljudsbehandlat vin behåller sin toppkvalitet under längre tid än den vanliga lagringsprocessen.

Mekanismen för cellväggsstörning (a) brott av cellvägg på grund av kavitation. b) Diffusion av lösningsmedel i cellstrukturen.
(Grafik anpassad från Shirsath et al., 2012)

Fördelar med ultraljudsvinlagring jämfört med lagring på ekfat

Ekfat är den vanliga, traditionella processen för vinlagring. På ekfaten sker oxidation i en liten mängd under en lång lagringstid på fatet. Lagringstiden för premium vinugn tar flera år och är därmed en kostsam process. Under mognaden på ekfat producerar vinet många unika aromer. Förutom den långa mognadsprocessen på flera år och den relaterade tidsförlusten är ekfat dyra att köpa och underhålla. Oönskade mikroorganismer som jästarter (t.ex. Brettanomyces och Dekkera) kan förorena vinfat. Jäst förstört vin är känt för dålig smak och lukt.
På grund av dessa nackdelar med traditionell fatekning är ultraljudslagring och ekläggning av vin ett kostnadseffektivt och vetenskapligt bevisat alternativ till traditionell lagring på fat. Ultraljud förkortar mognadstiden och förbättrar flera kvalitetsfaktorer för vinet. Ultraljud kan appliceras under olika stadier av vinframställningsprocessen, inklusive maceration, polyfenolextraktion, samt åldrande, mognad och ekläggning. Vetenskapliga studier och industriella implementeringar bevisar giltigheten av ultraljud vid vinframställning med stora förbättringar i förkortade lagringsperioder och effektivare produktion av högkvalitativa viner.

Ultraljudsaccelererad vinmognad: Studien av Prof. Th. Kleinschmidt visar den fördelaktiga förändringen av 3-metyl-1butanolarom i rött vin när sonikerad i närvaro av American Blend träflis. (Ultrasonicator UIP2000hdT, amplitud 43μm, sonotrode yta 9cm2)

Vetenskapliga studier om ultraljudslagring av viner

En ultraljudsintensitet eller akustisk energitäthetsnivå på en relativt måttlig nivå kan främja snabb extraktion och urlakning av fenoler från ekspån till vin, vilket potentiellt ökar vinets smak och näringsvärde inom en avsevärt förkortad mognadstid. Dessutom kan ultraljudsbehandling snabbt ändra sammansättningen av vin, vilket antas bero på effekterna av akustisk kavitation. Därmed är en hög nivå av akustisk energitäthet tänkt att främja ultraljudsmodifiering av vinets sammansättning. (jfr Yang et al., 2014)
Liknande åldringseffekter har rapporterats av Jiménez-Sánchez et al. (2020) för sherryvinäger med hjälp av ekflis och ultraljud. Ultraljud minskade mognadstiden avsevärt jämfört med traditionell mognad.

Ultraljud frisättning av aromämnen från ek

Breniaux och kollegor undersökte effekterna av ultraljud med hög effekt för rengöring av vinfat av ek och den efterföljande frisättningen av polyfenoliska och andra föreningar, när faten användes efter behandlingen för vinlagring. Polyfenoler och fytokemikalier som ellagitanniner, lignin och aromatiska prekursorer bidrar i hög grad till vinets mognad och smak. Sammantaget visade studien att ultraljudsbehandling gav högre utbyte av polyfenoler och andra bioaktiva föreningar inom en mycket kort behandlingstid. Till exempel var koncentrationen av furfural högre vid ultraljudsbehandling vid 8 månaders åldrande och 12 månaders åldrande, med en koncentration som ökade mellan 18,8 och 92,6 % jämfört med alternativ ångbehandling. För 5-metylfurfural var koncentrationen signifikant högre för ultraljudsbehandling för fat med 1 år gamla fat (12 månader lagrat vin) och 2 år gamla fat (2, 8 och 12 månader lagrat vin) med en ökning mellan 20,5 och 97 %. När det gäller whiskyns laktondiastereoisomerer var trans-whiskylaktonen betydligt högre för 3-åriga fat behandlade med ultraljud: efter 12 månaders lagring har vinet en koncentration på 75,2 ± 5,6 μg/l, vilket resulterar i en ökning med 46,9 % jämfört med vinet som lagrats på ett ångbehandlat fat. För koncentrationerna av vanillin och syringaldehyd var de uppmätta värdena i vin också signifikant högre efter ultraljudsbehandlingen. Jämfört med fatångbehandling var den totala energiförbrukningen 0,38 kWh för ultraljud och 3 kWh för vattenånga, vilket är 7,89 gånger lägre.
(jfr Breniaux et al., 2021)

Ultraljudsfrämjade kemiska reaktioner i vin

Under vinets lagring sker många kemiska reaktioner. Till exempel tenderar proantocyanidinföreningar att polymerisera, kondensera med antocyaniner och kombinera med andra polymerer, såsom proteiner och polysackarider. Denna kondensationsreaktion med antocyaniner är den huvudsakliga kemiska reaktionen som är involverad i mörkare och stabilisering av färgen på rött vin, som ändras från en ljusröd till mörkröd med bruna toner.
Tidiga studier av Masuzawa et al., 2000 visade redan att ultraljud främjar polymerisationen av fenolföreningarna och ökar polyfenolinnehållet i rött vin när vinet mognar.
Under vinlagring på fat kan hundratals föreningar extraheras från trä till vin, vilket direkt bidrar till smaken, aromen och munkänslan i det slutliga vinet. Ekens fibersammansättning spelar en viktig roll i åldringsprocessen, eftersom flyktiga fenoler och fenonaldehyder från lignin samt furfuralföreningar från nedbrytning av cellulosa och hemicellulosa extraheras.
Även om den traditionella ekfatslagringen har använts i stor utsträckning i århundraden finns det fortfarande vissa inneboende nackdelar. För det första tar lagringsprocessen på ett fat normalt från några månader till flera år, vilket är mycket tidskrävande. För det andra är fat dyra, tar mycket plats i vineriet och måste bytas ut med tiden. För det tredje, när ekfat blir äldre, kan de bli förorenade av oönskade mikroorganismer som jästsläktena Brettanomyces och Dekkera.
Läs mer om ultraljudssanering och rengöring av vinfat!

Ultraljudsutrustning för vinets lagring och mognad

Sedan flera decennier är Hielscher Ultrasonics en pålitlig leverantör av ultraljudsprocessorer med hög effekt och låg frekvens till livsmedels- och dryckesindustrin. Vingårdar och destillerier har anammat ultraljudstekniken för att producera högkvalitativa viner och alkoholhaltiga drycker under effektivare förhållanden, dvs. få högkvalitativa resultat i en accelererad process och under exakt kontrollerbara förhållanden.
Hielscher ultraljudsapparater finns i alla storlekar, från den handhållna laboratorieenheten för forskning och kvalitetskontroll till bänkskivor och pilotsystem för boutique-vingårdar och medelstora vinproducenter samt ultraljudsapparater med hög genomströmning för stora kommersiella vinproducenter.
Alla Hielscher ultraljudsprocessorer har den senaste tekniken inklusive digital färgdisplay, sofistikerad programvara, smarta inställningar, automatisk dataprotokollering på integrerat SD-kort och webbläsarens fjärrkontroll för exakt drift, repeterbara och reproducerbara resultat, samt högsta användarvänlighet. Kunder över hela världen använder Hielscher Ultrasonics-teknik i vingårdar och destillerier och uppnår fantastiska resultat vid lagring, ekning och infusion av viner och spritdrycker.
Kontakta oss nu! Vår välutbildade och långvariga erfarna personal hjälper dig med teknisk information, rekommendationer om den perfekta ultraljudsapparaten och icke-bindande offerter!

Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: