การบ่มไวน์และการปรุงแต่งไวน์ด้วยไม้โอ๊กโดยใช้อัลตราซาวนด์

การบ่มไวน์และการปรุงแต่งไวน์ด้วยไม้โอ๊กมีส่วนอย่างมากต่อรสชาติและคุณภาพสุดท้ายของไวน์ เป็นที่ทราบกันว่าทั้งสองกระบวนการใช้เวลานาน โดยกระบวนการบ่มให้ได้ที่มักกินเวลาหลายปี อัลตราซาวนด์เป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิผลสูงและรวดเร็ว ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการบ่มไวน์ให้ได้ที่และเร่งกระบวนการต่าง ๆ เช่น การสกัดสารประกอบจากไม้โอ๊ก การเติมออกซิเจนในปริมาณน้อย และกระบวนการทางเคมี (เช่น การเกิดพอลิเมอร์) ได้อย่างมีนัยสำคัญ การใช้อัลตราซาวนด์สามารถบ่มไวน์อายุน้อยให้เป็นไวน์ที่บ่มได้ที่ภายในไม่กี่นาที โดยมีกลิ่นหอมซับซ้อนแบบไวน์ที่บ่มในถังไม้โอ๊กเป็นเวลาหลายปี

รสชาติไวน์จากไม้โอ๊กด้วยการสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์

สารประกอบฟีนอลิกที่เกี่ยวข้องกับความฝาดและสารประกอบให้กลิ่นหอม ซึ่งต่างมาจากไม้โอ๊ก ถูกถ่ายเทอย่างรวดเร็วอย่างยิ่งเมื่อใช้อัลตราซาวนด์ระหว่างการบ่มไวน์ อัลตราซาวนด์เร่งการสกัดสารประกอบจากไม้โอ๊กให้ใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที – เมื่อเทียบกับการบ่มไวน์ในถังแบบดั้งเดิมที่ใช้เวลาหลายปี

การปรุงแต่งไวน์ด้วยไม้โอ๊กโดยใช้อัลตราซาวนด์

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการปรุงแต่งไวน์ด้วยไม้โอ๊ก จะใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กับชิ้นไม้โอ๊กหรือแผ่นไม้โอ๊กที่อยู่ในไวน์ คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้ผนังเซลล์ของวัสดุไม้เปิดออกและแตกสลาย สารประกอบภายในเซลล์ เช่น แทนนิน ฟีนอล furones แลกโทน เป็นต้น จึงถูกปลดปล่อยเข้าสู่ไวน์ด้วยคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ เนื่องจากการสั่นและคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดการไหลปั่นป่วนอย่างรุนแรงและการไหลระดับจุลภาค การถ่ายเทมวลระหว่างภายในเซลล์กับตัวทำละลายโดยรอบจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้ชีวโมเลกุล (กล่าวคือ สารประกอบให้กลิ่นหอม) ถูกปลดปล่อยอย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว เนื่องจากการใช้อัลตราซาวนด์เป็นกระบวนการเชิงกลล้วน ๆ จึงไม่มีการเติมสารเคมีใด ๆ ลงในไวน์

การเปรียบเทียบคุณภาพระหว่างการบ่มไวน์แบบดั้งเดิมกับการบ่มไวน์ด้วยอัลตราซาวนด์ ไวน์ที่บ่มด้วยอัลตราซาวนด์มีคุณภาพถึงจุดสูงสุดได้เร็วกว่าอย่างมีนัยสำคัญ
(ภาพ: ©Yıldırım and Dündar, 2017 ดัดแปลงจาก Leonhardt and Morabito, 2007)

อัลตราซาวนด์ – แรงเชิงกลล้วน ๆ

อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงและความถี่ต่ำสร้างสภาวะที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ซึ่งมีความดันสูง อุณหภูมิสูง และแรงเฉือนสูง แรงทางกายภาพเหล่านี้ส่งเสริมการแตกสลายของโครงสร้างเซลล์เพื่อปลดปล่อยสารประกอบภายในเซลล์เข้าสู่ตัวกลาง นอกจากนี้ กระบวนการบ่มไวน์ที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยยังส่งเสริมการเติมออกซิเจนในปริมาณน้อยและกระบวนการออกซิเดชัน ดังนั้น การใช้อัลตราซาวนด์ที่มีการควบคุมจึงสามารถส่งผลเชิงบวกต่อปฏิกิริยาเคมีในไวน์ ไวน์ที่บ่มด้วยอัลตราซาวนด์มีคุณภาพถึงจุดสูงสุดได้เร็วกว่าไวน์ที่บ่มแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ อีกทั้งไวน์ที่บ่มด้วยอัลตราซาวนด์ยังมีระดับการรักษาคุณภาพที่สูงกว่า ทำให้ไวน์ที่ผ่านอัลตราซาวนด์คงคุณภาพสูงสุดได้นานกว่าการใช้กระบวนการบ่มมาตรฐาน

กลไกการแตกสลายของผนังเซลล์ (a) การแตกของผนังเซลล์เนื่องจากคาวิเทชัน (b) การแพร่ของตัวทำละลายเข้าสู่โครงสร้างเซลล์
(ภาพดัดแปลงจาก Shirsath et al., 2012)

ข้อได้เปรียบของการบ่มไวน์ด้วยอัลตราซาวนด์เมื่อเทียบกับการบ่มในถังไม้โอ๊ก

การใช้ถังไม้โอ๊กเป็นกระบวนการบ่มไวน์แบบดั้งเดิมที่ใช้กันทั่วไป ในถังไม้โอ๊กจะเกิดออกซิเดชันในปริมาณเล็กน้อยตลอดระยะเวลาการเก็บไวน์ในถังที่ยาวนาน ระยะเวลาการเก็บไวน์ระดับพรีเมียมมักใช้เวลาหลายปี จึงเป็นกระบวนการที่มีต้นทุนสูง ระหว่างการบ่มให้ได้ที่ในถังไม้โอ๊ก ไวน์จะเกิดกลิ่นหอมเฉพาะตัวมากมาย นอกเหนือจากกระบวนการบ่มให้ได้ที่ซึ่งยาวนานหลายปีและเวลาที่สูญเสียไป ถังไม้โอ๊กยังมีค่าใช้จ่ายสูงในการซื้อและบำรุงรักษา จุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์ เช่น ยีสต์บางชนิด (เช่น Brettanomyces และ Dekkera) อาจปนเปื้อนถังไวน์ ไวน์ที่เสียจากยีสต์เป็นที่ทราบกันว่ามีรสชาติและกลิ่นไม่ดี
เนื่องจากข้อเสียเหล่านี้ของการปรุงแต่งไวน์ด้วยไม้โอ๊กในถังแบบดั้งเดิม การบ่มไวน์และการปรุงแต่งไวน์ด้วยไม้โอ๊กโดยใช้อัลตราซาวนด์จึงเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าด้านต้นทุนและได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์เมื่อเทียบกับการบ่มในถังแบบดั้งเดิม การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยลดระยะเวลาการบ่มให้ได้ที่และปรับปรุงปัจจัยด้านคุณภาพหลายประการของไวน์ สามารถใช้อัลตราซาวนด์ในขั้นตอนต่าง ๆ ของกระบวนการผลิตไวน์ รวมถึงการแช่หมักเพื่อสกัดสาร การสกัดพอลิฟีนอล ตลอดจนการบ่ม การบ่มให้ได้ที่ และการปรุงแต่งด้วยไม้โอ๊ก การศึกษาทางวิทยาศาสตร์และการใช้งานในอุตสาหกรรมพิสูจน์ถึงประสิทธิผลของการใช้อัลตราซาวนด์ในการผลิตไวน์ โดยมีการปรับปรุงที่สำคัญทั้งในด้านการลดระยะเวลาการบ่มและการผลิตไวน์คุณภาพสูงอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การบ่มไวน์ให้ได้ที่ซึ่งเร่งด้วยอัลตราซาวนด์: การศึกษาของศาสตราจารย์ Th. Kleinschmidt แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่เป็นประโยชน์ของกลิ่น 3-Methyl-1Butanol ในไวน์แดงเมื่อใช้อัลตราซาวนด์ขณะที่มีชิ้นไม้ American Blend อยู่ด้วย (เครื่องอัลตราซาวนด์ UIP2000hdT แอมพลิจูด 43µm พื้นที่ผิวโซโนโทรด 9cm2)

การศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการบ่มไวน์ด้วยอัลตราซาวนด์

ความเข้มของอัลตราซาวนด์หรือระดับความหนาแน่นของพลังงานเสียงที่ค่อนข้างปานกลางสามารถส่งเสริมการสกัดและการชะสารฟีนอลิกจากชิ้นไม้โอ๊กเข้าสู่ไวน์ได้อย่างรวดเร็ว จึงอาจเพิ่มรสชาติและคุณค่าทางโภชนาการของไวน์ภายในระยะเวลาการบ่มให้ได้ที่ซึ่งสั้นลงอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ การใช้อัลตราซาวนด์ยังสามารถปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของไวน์ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งสันนิษฐานว่าเป็นผลจากคาวิเทชันเชิงเสียง ดังนั้น จึงคาดว่าความหนาแน่นของพลังงานเสียงในระดับสูงจะส่งเสริมการปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของไวน์ด้วยอัลตราซาวนด์ (ดู Yang et al., 2014)
Jiménez-Sánchez et al. (2020) รายงานผลการบ่มที่คล้ายคลึงกันสำหรับน้ำส้มสายชูเชอร์รีโดยใช้ชิ้นไม้โอ๊กและอัลตราซาวนด์ การใช้อัลตราซาวนด์ลดระยะเวลาการบ่มให้ได้ที่อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการบ่มให้ได้ที่แบบดั้งเดิม

การปลดปล่อยสารประกอบให้กลิ่นหอมจากไม้โอ๊กด้วยอัลตราซาวนด์

Breniaux และคณะศึกษาผลของอัลตราซาวนด์กำลังสูงในการทำความสะอาดถังไวน์ไม้โอ๊ก และการปลดปล่อยสารประกอบพอลิฟีนอลิกและสารประกอบอื่น ๆ ในเวลาต่อมา เมื่อนำถังที่ผ่านกระบวนการดังกล่าวไปใช้บ่มไวน์ พอลิฟีนอลและสารพฤกษเคมี เช่น เอลลาจิแทนนิน ลิกนิน และสารตั้งต้นของสารให้กลิ่นหอม มีส่วนอย่างมากต่อการบ่มไวน์ให้ได้ที่และรสชาติของไวน์ โดยรวมแล้ว การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใช้อัลตราซาวนด์ให้ผลผลิตพอลิฟีนอลและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ สูงกว่า ภายในระยะเวลาการดำเนินกระบวนการที่สั้นมาก ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของ furfural สูงกว่าในกรณีที่ใช้อัลตราซาวนด์เมื่อบ่มเป็นเวลา 8 เดือนและ 12 เดือน โดยความเข้มข้นเพิ่มขึ้นระหว่าง 18.8 ถึง 92.6% เมื่อเทียบกับการใช้ไอน้ำซึ่งเป็นวิธีทางเลือก สำหรับ 5-methylfurfural ความเข้มข้นสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้อัลตราซาวนด์กับถังอายุ 1 ปี (ไวน์ที่บ่ม 12 เดือน) และถังอายุ 2 ปี (ไวน์ที่บ่ม 2, 8 และ 12 เดือน) โดยเพิ่มขึ้นระหว่าง 20.5 ถึง 97% สำหรับไดแอสเทอริโอไอโซเมอร์ของ whisky lactone พบว่า trans-whisky lactone สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญในถังอายุ 3 ปีที่ผ่านอัลตราซาวนด์: หลังจากบ่ม 12 เดือน ไวน์มีความเข้มข้น 75.2 ± 5.6 μg/L ซึ่งเพิ่มขึ้น 46.9% เมื่อเทียบกับไวน์ที่บ่มในถังที่ผ่านการใช้ไอน้ำ สำหรับความเข้มข้นของ vanillin และ syringaldehyde ค่าที่วัดได้ในไวน์ก็สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญหลังการใช้อัลตราซาวนด์เช่นกัน เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้ไอน้ำกับถัง การใช้พลังงานรวมอยู่ที่ 0.38 kWh สำหรับอัลตราซาวนด์กำลังสูง และ 3 kWh สำหรับไอน้ำ ซึ่งต่ำกว่า 7.89 เท่า
(ดู Breniaux et al., 2021)

ปฏิกิริยาเคมีในไวน์ที่ส่งเสริมด้วยอัลตราซาวนด์

ระหว่างการบ่มไวน์จะเกิดปฏิกิริยาเคมีมากมาย ตัวอย่างเช่น สารประกอบโพรแอนโทไซยานิดินมีแนวโน้มที่จะเกิดพอลิเมอร์ เกิดปฏิกิริยาควบแน่นกับแอนโทไซยานิน และรวมตัวกับพอลิเมอร์อื่น ๆ เช่น โปรตีนและพอลิแซ็กคาไรด์ ปฏิกิริยาควบแน่นกับแอนโทไซยานินนี้เป็นปฏิกิริยาเคมีหลักที่เกี่ยวข้องกับการทำให้สีไวน์แดงเข้มขึ้นและมีเสถียรภาพ โดยสีจะเปลี่ยนจากสีแดงสดเป็นสีแดงเข้มที่มีโทนสีน้ำตาล
การศึกษาในช่วงแรกโดย Masuzawa et al., 2000 ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าอัลตราซาวนด์ส่งเสริมการเกิดพอลิเมอร์ของสารประกอบฟีนอลิกและเพิ่มปริมาณสารพอลิฟีนอลิกในไวน์แดงขณะที่ไวน์บ่มได้ที่
ระหว่างการบ่มไวน์ในถัง สารประกอบหลายร้อยชนิดสามารถถูกสกัดจากไม้เข้าสู่ไวน์ ซึ่งมีส่วนโดยตรงต่อรสชาติ กลิ่นหอม และความรู้สึกในปากของไวน์เมื่อบ่มเสร็จ องค์ประกอบของเส้นใยไม้โอ๊กมีบทบาทสำคัญในกระบวนการบ่ม เนื่องจากมีการสกัดฟีนอลระเหยง่ายและฟีนอลิกแอลดีไฮด์จากลิกนิน รวมถึงสารประกอบ furfural จากการสลายตัวของน้ำตาลในเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส
แม้ว่าการบ่มในถังไม้โอ๊กแบบดั้งเดิมจะใช้กันอย่างแพร่หลายมานานหลายศตวรรษ แต่ก็ยังมีข้อเสียบางประการที่เป็นลักษณะโดยธรรมชาติของวิธีนี้ ประการแรก กระบวนการบ่มในถังโดยปกติใช้เวลาตั้งแต่ไม่กี่เดือนไปจนถึงหลายปี ซึ่งใช้เวลานานมาก ประการที่สอง ถังมีราคาแพง ใช้พื้นที่มากในโรงผลิตไวน์ และจำเป็นต้องเปลี่ยนเมื่อเวลาผ่านไป ประการที่สาม เมื่อถังไม้โอ๊กมีอายุมากขึ้น อาจปนเปื้อนจุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์ เช่น ยีสต์สกุล Brettanomyces และ Dekkera
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการลดเชื้อและการทำความสะอาดถังไวน์ด้วยอัลตราซาวนด์!

อุปกรณ์อัลตราซาวนด์สำหรับการบ่มไวน์และการบ่มไวน์ให้ได้ที่

Hielscher Ultrasonics เป็นผู้จัดหาเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูงและความถี่ต่ำที่ได้รับความไว้วางใจจากอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มมาหลายทศวรรษ โรงผลิตไวน์และโรงกลั่นได้นำเทคโนโลยีอัลตราซาวนด์มาใช้ผลิตไวน์และเครื่องดื่มแอลกอฮอล์คุณภาพสูงภายใต้สภาวะที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น กล่าวคือ ได้ผลลัพธ์คุณภาพสูงด้วยกระบวนการที่รวดเร็วขึ้นและภายใต้สภาวะที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ
เครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher มีให้เลือกทุกขนาด ตั้งแต่อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการแบบมือถือสำหรับการวิจัยและการควบคุมคุณภาพ ไปจนถึงระบบแบบตั้งโต๊ะและระบบระดับนำร่องสำหรับไร่องุ่นขนาดเล็กที่เน้นคุณภาพและผู้ผลิตไวน์ขนาดกลาง ตลอดจนเครื่องอัลตราซาวนด์ที่มีกำลังการผลิตสูงสำหรับผู้ผลิตไวน์เชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่
เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ Hielscher ทุกเครื่องมีเทคโนโลยีล้ำสมัย รวมถึงจอแสดงผลสีแบบดิจิทัล ซอฟต์แวร์ขั้นสูง การตั้งค่าอัจฉริยะ การบันทึกข้อมูลอัตโนมัติลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งในเครื่อง และการควบคุมระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ เพื่อการทำงานที่แม่นยำ ผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้และให้ผลสอดคล้องกัน ตลอดจนความสะดวกในการใช้งานสูงสุด ลูกค้าทั่วโลกใช้เทคโนโลยี Hielscher Ultrasonics ในโรงผลิตไวน์และโรงกลั่น โดยได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมในการบ่ม การปรุงแต่งด้วยไม้โอ๊ก และการแช่สกัดเพื่อเติมกลิ่นรสให้ไวน์และสุรา
ติดต่อเราตอนนี้! บุคลากรของเราที่ได้รับการฝึกอบรมอย่างดีและมีประสบการณ์ยาวนานจะช่วยให้ข้อมูลทางเทคนิค แนะนำเครื่องอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมที่สุด และเสนอราคาโดยไม่มีข้อผูกมัด!

ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา: