Lagring och ekbehandling av vin med ultraljud

Lagring och ekbehandling bidrar i hög grad till vinets slutliga smak och kvalitet. Båda processerna är kända för att ta lång tid, och mognadsprocessen sträcker sig ofta över flera år. Ultraljud är en mycket effektiv och snabb teknik som intensifierar vinets mognad och avsevärt påskyndar processer som extraktion av ekämnen, mikrosyresättning och kemiska processer (t.ex. polymerisation). Med ultraljudsbehandling kan unga viner inom några minuter lagras till mogna viner med en bouquet som motsvarar flera års lagring på ekfat.

Vinaromer från ek genom ultraljudsextraktion

Fenolföreningar som bidrar till strävhet och aromatiska föreningar, båda från ekved, överförs extremt snabbt när ultraljudsbehandling används under vinlagringen. Ultraljud förkortar extraktionstiden för ekämnen till några minuter – jämfört med flera års traditionell fatlagring av vin.

Ekbehandling av vin med ultraljud

För intensifierad ekbehandling ultraljudsbehandlas ekflis eller ekstavar i vin. Ultraljudsvågorna öppnar och bryter sönder trämaterialets cellväggar, så att intracellulära föreningar som tanniner, fenoler, furones, laktoner osv. frigörs i vinet genom ultraljudskavitation. Eftersom ultraljudssvängningar och kavitation skapar intensiv turbulens och mikroströmningar intensifieras massöverföringen mellan cellernas inre och det omgivande lösningsmedlet drastiskt, så att biomolekylerna (dvs. aromämnena) frigörs effektivt och snabbt. Eftersom ultraljudsbehandling är en rent mekanisk behandling tillför den inga kemikalier till vinet.

Jämförelse av kvalitet vid traditionell vinlagring och vinlagring med ultraljud. Ultraljudslagrat vin når sin högsta kvalitet betydligt snabbare.
(grafik: ©Yıldırım och Dündar, 2017, bearbetad efter Leonhardt och Morabito, 2007).

Ultraljud – enbart mekaniska krafter

Högintensivt, lågfrekvent ultraljud skapar energitäta förhållanden med höga tryck, höga temperaturer och höga skjuvkrafter. Dessa fysikaliska krafter främjar sönderdelningen av cellstrukturer så att intracellulära föreningar frigörs i mediet. Dessutom främjar ultraljudsassisterad vinlagring mikrosyresättning och oxidationsprocesser. Därigenom kan kontrollerad ultraljudsbehandling påverka de kemiska reaktionerna i vinet positivt. Ultraljudslagrade viner når sin högsta kvalitet betydligt snabbare än traditionellt lagrade viner. Dessutom uppvisar ultraljudslagrade viner bättre hållbarhet, så att ultraljudsbehandlat vin behåller sin högsta kvalitet under längre tid än vid den vanliga lagringsprocessen.

Mekanismen för sönderdelning av cellväggar (a) cellväggen bryts sönder på grund av kavitation. (b) lösningsmedlet diffunderar in i cellstrukturen.
(Grafik bearbetad efter Shirsath et al., 2012)

Fördelar med vinlagring med ultraljud jämfört med lagring på ekfat

Ekfat är det vanliga, traditionella sättet att lagra vin. I ekfaten sker oxidation i liten omfattning under en lång lagringstid i fatet. Lagringstiden för premiumvin är ofta flera år, vilket gör processen kostsam. Under mognaden i ekfat utvecklar vinet många unika aromer. Utöver den långa mognadsprocessen på flera år och den tillhörande tidsförlusten är ekfat dyra att köpa in och underhålla. Oönskade mikroorganismer såsom jästarter (t.ex. Brettanomyces och Dekkera) kan förorena vinfat. Vin som förstörts av jäst är känt för dålig smak och lukt.
På grund av dessa nackdelar med traditionell ekfatslagring är lagring och ekbehandling av vin med ultraljud ett kostnadseffektivt och vetenskapligt bevisat alternativ till traditionell fatlagring. Ultraljudsbehandling förkortar mognadstiden och förbättrar flera av vinets kvalitetsfaktorer. Ultraljudsbehandling kan användas under olika steg i vinframställningsprocessen, inklusive maceration, polyfenolextraktion samt lagring, mognad och ekbehandling. Vetenskapliga studier och industriella tillämpningar bevisar nyttan med ultraljudsbehandling vid vinframställning, med stora förbättringar i form av förkortade lagringsperioder och effektivare produktion av högkvalitativa viner.

Ultraljudsaccelererad vinmognad: Studien av prof. Th. Kleinschmidt visar den gynnsamma förändringen av aromen av 3-Methyl-1Butanol i rödvin när det ultraljudsbehandlas i närvaro av träflis av typen American Blend. (Ultraljudsapparat UIP2000hdT, amplitud 43µm, sonotrodyta 9cm2)

Vetenskapliga studier om lagring av vin med ultraljud

En ultraljudsintensitet eller akustisk energitäthet på en relativt måttlig nivå kan främja snabb extraktion och urlakning av fenolföreningar från ekflis till vin och därigenom potentiellt öka vinets smak och näringsvärde inom en avsevärt förkortad mognadstid. Dessutom kan ultraljudsbehandling snabbt förändra vinets sammansättning, vilket antas bero på effekterna av akustisk kavitation. En hög akustisk energitäthet antas därmed främja förändringen av vinets sammansättning med ultraljud. (jfr Yang et al., 2014)
Liknande lagringseffekter har rapporterats av Jiménez-Sánchez et al. (2020) för sherryvinäger med användning av ekflis och ultraljud. Ultraljudsbehandling minskade mognadstiden avsevärt jämfört med traditionell mognad.

Frisättning av aromämnen från ek med ultraljud

Breniaux och kollegor undersökte effekterna av högeffektsultraljud för rengöring av vinfat av ek och den efterföljande frisättningen av polyfenoliska och andra föreningar när faten efter behandlingen användes för vinlagring. Polyfenoler och fytokemikalier såsom ellagitanniner, lignin och aromprekursorer 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 efter 8 och 12 månaders lagring, med en koncentrationsökning på mellan 18,8 och 92,6% jämfört med alternativ ångbehandling. För 5-metylfurfural var koncentrationen signifikant högre vid ultraljudsbehandling av ettåriga fat (vin lagrat i 12 månader) och tvååriga fat (vin lagrat i 2, 8 och 12 månader), med en ökning på mellan 20,5 och 97%. När det gäller whiskylaktonets diastereoisomerer var halten av trans-whiskylakton signifikant högre för treåriga fat som behandlats med ultraljud: efter 12 månaders lagring hade vinet en koncentration på 75,2 ± 5,6 μg/L, vilket innebar en ökning på 46,9% jämfört med vinet som lagrats i ett ångbehandlat fat. Även de uppmätta koncentrationerna av vanillin och syringaldehyd i vinet var signifikant högre efter ultraljudsbehandlingen. Vid jämförelse med ångbehandling av fat var den totala energiförbrukningen 0,38 kWh för högeffektsultraljud och 3 kWh för vattenånga, vilket är 7,89 gånger lägre.
(jfr Breniaux et al., 2021)

Kemiska reaktioner i vin som främjas av ultraljud

Under vinlagringen sker många kemiska reaktioner. Till exempel tenderar proantocyanidinföreningar att polymerisera, kondensera med antocyaniner och förenas med andra polymerer, såsom proteiner och polysackarider. Denna kondensationsreaktion med antocyaniner är den huvudsakliga kemiska reaktionen bakom mörkningen och stabiliseringen av rödvinets färg, som förändras från klarröd till mörkröd med bruna toner.
Redan tidiga studier av Masuzawa et al., 2000 visade att ultraljud främjar polymeriseringen av fenoliska föreningar och ökar halten av polyfenoler i rödvin när vinet mognar.
Under vinlagring i fat kan hundratals föreningar extraheras från träet till vinet, vilket direkt bidrar till det färdiga vinets smak, arom och munkänsla. Ekträets fibersammansättning spelar en viktig roll i lagringsprocessen, eftersom flyktiga fenoler och fenoliska aldehyder från lignin samt furfuralföreningar från nedbrytningen av sockerarter i cellulosa och hemicellulosa extraheras.
Även om traditionell lagring på ekfat har använts i stor omfattning i århundraden finns det fortfarande vissa inneboende nackdelar. För det första tar lagringen i ett fat normalt från några månader till flera år, vilket är mycket tidskrävande. För det andra är fat dyra, tar upp mycket utrymme i vineriet och behöver bytas ut med tiden. För det tredje kan ekfat, när de blir äldre, kontamineras av oönskade mikroorganismer såsom jästsvampar av släktena Brettanomyces och Dekkera.
Läs mer om sanering och rengöring av vinfat med ultraljud!

Ultraljudsutrustning för vinlagring och vinmognad

Sedan flera decennier är Hielscher Ultrasonics en betrodd leverantör av högeffektiva, lågfrekventa ultraljudsprocessorer till livsmedels- och dryckesindustrin. Vinerier och destillerier har infört ultraljudstekniken för att producera högkvalitativa viner och alkoholhaltiga drycker under effektivare förhållanden, dvs. uppnå högkvalitativa resultat i en påskyndad process och under exakt kontrollerbara förhållanden.
Hielschers ultraljudsapparater finns i alla storlekar, från handhållna laboratorieapparater för forskning och kvalitetskontroll till bänk- och pilotsystem för små exklusiva vingårdar och medelstora vinproducenter samt ultraljudsapparater med hög genomströmningskapacitet för stora kommersiella vinproducenter.
Alla Hielschers ultraljudsprocessorer har den senaste tekniken, inklusive digital färgdisplay, avancerad programvara, smarta inställningar, automatisk dataloggning på ett inbyggt SD-kort och fjärrstyrning via webbläsare för exakt drift, repeterbara och reproducerbara resultat samt högsta användarvänlighet. Kunder över hela världen använder teknik från Hielscher Ultrasonics i vinerier och destillerier och uppnår utmärkta resultat vid lagring, ekbehandling och smaksättning av vin och sprit genom infusion.
Kontakta oss nu! Vår välutbildade personal med mångårig erfarenhet hjälper dig med teknisk information, rekommendationer om den idealiska ultraljudsapparaten och icke bindande offerter!

Tabellen nedan ger dig en uppfattning om den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: