การบ่มและการโอ๊คของไวน์ด้วยอัลตราซาวนด์

การบ่มไวน์และการโอ๊คมีส่วนอย่างมากต่อรสชาติและคุณภาพของไวน์ขั้นสุดท้าย กระบวนการทั้งสองเป็นที่ทราบกันดีว่าใช้เวลานาน ซึ่งมักจะมีกระบวนการสุกตลอดหลายปี อัลตราซาวนด์เป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงและรวดเร็ว ซึ่งช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตของไวน์และเร่งกระบวนการต่างๆ เช่น การสกัดสารประกอบโอ๊ค ไมโครออกซิเจน และกระบวนการทางเคมี (เช่น พอลิเมอไรเซชัน) อย่างมีนัยสําคัญ ด้วยอัลตราโซนิกไวน์อายุน้อยสามารถบ่มได้ภายในไม่กี่นาทีจนถึงไวน์ที่สุกด้วยช่อดอกไม้หลายปีของการบ่มในถังไม้โอ๊ค

รสชาติไวน์ที่ได้จากโอ๊คโดยใช้การสกัดด้วยอัลตราโซนิก

สารประกอบฟีนอลิกที่เกี่ยวข้องกับความฝาดและสารประกอบอะโรมาติกทั้งที่ได้มาจากไม้โอ๊คจะถูกถ่ายโอนอย่างรวดเร็วมากเมื่อใช้ sonication ในระหว่างการบ่มไวน์ อัลตราซาวนด์เร่งการสกัดสารประกอบไม้โอ๊คเป็นไม่กี่นาที – เมื่อเทียบกับการบ่มไวน์แบบดั้งเดิมเป็นเวลาหลายปี

โอ๊คไวน์ด้วยอัลตราซาวนด์

สําหรับการโอ๊คเข้มข้นชิปโอ๊คหรือไม้เท้าจะถูกโซนิกในไวน์ คลื่นอัลตราซาวนด์จะเปิดและทําลายผนังเซลล์ของวัสดุไม้เพื่อให้สารประกอบภายในเซลล์เช่นแทนนินฟีนอลฟูรอนแลคโตน ฯลฯ ถูกปล่อยออกมาโดยการเกิดโพรงอากาศอัลตราโซนิกลงในไวน์ เนื่องจากการสั่นของอัลตราโซนิกและการเกิดโพรงอากาศทําให้เกิดความปั่นป่วนที่รุนแรงและการสตรีมขนาดเล็กการถ่ายโอนมวลระหว่างภายในเซลล์และตัวทําละลายโดยรอบจึงเข้มข้นขึ้นอย่างมากเพื่อให้ชีวโมเลกุล (เช่นสารประกอบกลิ่นหอม) มีประสิทธิภาพและปล่อยออกมาอย่างรวดเร็ว เนื่องจากการ sonication เป็นการรักษาทางกลล้วนๆ จึงไม่เพิ่มสารเคมีใด ๆ ลงในไวน์

การเปรียบเทียบคุณภาพในการบ่มแบบดั้งเดิมในไวน์และการบ่มด้วยอัลตราโซนิกในไวน์ ไวน์บราอัลตราโซนิกให้คุณภาพสูงสุดเร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด
(กราฟิก: ©Yıldırım และ Dündar, 2017, ดัดแปลงจาก Leonhardt และ Morabito, 2007)

อัล ตร้า ซาวด์ – แรงกลเพียงอย่างเดียว

อัลตราซาวนด์ความถี่ต่ําที่มีความเข้มสูงสร้างสภาวะที่มีพลังงานหนาแน่นโดยมีแรงดันอุณหภูมิสูงและแรงเฉือนสูง แรงทางกายภาพเหล่านี้ส่งเสริมการหยุดชะงักของโครงสร้างเซลล์เพื่อปล่อยสารประกอบภายในเซลล์เข้าสู่ตัวกลาง นอกจากนี้ กระบวนการบ่มไวน์ด้วยอัลตราโซนิกช่วยส่งเสริมกระบวนการออกซิเจนขนาดเล็กและการออกซิเดชัน ด้วยเหตุนี้อัลตราโซนิกที่ควบคุมสามารถส่งผลดีต่อปฏิกิริยาเคมีในไวน์ ไวน์ที่มีอายุด้วยอัลตราโซนิกถึงคุณภาพสูงสุดเร็วกว่าไวน์ที่มีอายุแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสําคัญ นอกจากนี้ไวน์ที่บราด้วยอัลตราโซนิกยังแสดงระดับการเก็บรักษาที่สูงขึ้นเพื่อให้ไวน์ที่ทําด้วยคลื่นเสียงรักษาคุณภาพสูงสุดได้นานกว่ากระบวนการบ่มมาตรฐาน

กลไกการแตกตัวของผนังเซลล์ (ก) การแตกของผนังเซลล์เนื่องจากโพรงอากาศ (ข) การแพร่กระจายของตัวทําละลายเข้าสู่โครงสร้างเซลล์
(กราฟิกดัดแปลงจาก Shirsath et al., 2012)

ข้อดีของการบ่มไวน์อัลตราโซนิกมากกว่า Oak Barrel Ageing

ถังไม้โอ๊คเป็นกระบวนการทั่วไปแบบดั้งเดิมสําหรับการบ่มไวน์ ในถังไม้โอ๊คการเกิดออกซิเดชันจะเกิดขึ้นในปริมาณเล็กน้อยในช่วงเวลาการเก็บรักษาที่ยาวนานในถัง เวลาในการจัดเก็บเตาอบไวน์ระดับพรีเมียมใช้เวลาหลายปีจึงเป็นกระบวนการที่มีค่าใช้จ่ายสูง ในระหว่างการสุกในถังไม้โอ๊ค ไวน์จะให้กลิ่นที่เป็นเอกลักษณ์มากมาย นอกเหนือจากกระบวนการสุกที่ยาวนานหลายปีและการสูญเสียเวลาที่เกี่ยวข้องแล้วถังไม้โอ๊คยังมีราคาแพงในการซื้อและบํารุงรักษา จุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์ เช่น ยีสต์ชนิด (เช่น Brettanomyces และ Dekkera) อาจปนเปื้อนถังไวน์ ไวน์ที่เน่าเสียจากยีสต์ขึ้นชื่อเรื่องรสชาติและกลิ่นที่ไม่ดี
เนื่องจากข้อเสียเหล่านี้ของการโอ๊คบาร์เรลแบบดั้งเดิมการบ่มไวน์อัลตราโซนิกและการโอ๊คจึงเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าและได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์แทนการบ่มแบบดั้งเดิมในถัง Ultrasonication ช่วยลดระยะเวลาการสุกและปรับปรุงปัจจัยด้านคุณภาพหลายประการของไวน์ อัลตราโซนิกสามารถนําไปใช้ได้ในระหว่างขั้นตอนต่างๆของกระบวนการผลิตไวน์รวมถึงการหมักการสกัดโพลีฟีนอลตลอดจนการบ่มการสุกและการโอ๊ค การศึกษาทางวิทยาศาสตร์และการใช้งานในอุตสาหกรรมพิสูจน์ความถูกต้องของอัลตราโซนิกในการผลิตไวน์ด้วยการปรับปรุงที่สําคัญในระยะเวลาการบ่มที่สั้นลงและการผลิตไวน์คุณภาพสูงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

การสุกของไวน์ที่เร่งด้วยอัลตราโซนิก: การศึกษาของศาสตราจารย์ Th. Kleinschmidt แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่เป็นประโยชน์ของกลิ่นหอม 3-Methyl-1Butanol ในไวน์แดงเมื่อทําปฏิกิริยากับเศษไม้อเมริกันเบลนด์ (เครื่องอัลตราโซนิก UIP2000hdT, แอมพลิจูด 43μm, พื้นผิว sonotrode 9cm2)

การศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการบ่มด้วยอัลตราโซนิกของไวน์

ความเข้มของอัลตราโซนิกหรือระดับความหนาแน่นของพลังงานเสียงในระดับปานกลางสามารถส่งเสริมการสกัดและการชะล้างฟีนอลิกอย่างรวดเร็วจากชิปโอ๊คเป็นไวน์จึงอาจเพิ่มรสชาติและคุณค่าทางโภชนาการของไวน์ภายในระยะเวลาการสุกที่สั้นลงอย่างมีนัยสําคัญ นอกจากนี้การรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ยังสามารถปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของไวน์ได้อย่างรวดเร็วซึ่งสันนิษฐานว่าเกิดจากผลกระทบของโพรงอากาศอะคูสติก ด้วยเหตุนี้ความหนาแน่นของพลังงานเสียงในระดับสูงจึงควรส่งเสริมการปรับเปลี่ยนอัลตราโซนิกขององค์ประกอบไวน์ (อ้างอิง Yang et al., 2014)
Jiménez-Sánchez et al. (2020) รายงานผลกระทบของริ้วรอยที่คล้ายคลึงกันสําหรับน้ําส้มสายชูเชอร์รี่โดยใช้ไม้โอ๊คชิปและอัลตราซาวนด์ Ultrasonication ช่วยลดเวลาในการสุกได้อย่างมีนัยสําคัญเมื่อเทียบกับการสุกแบบดั้งเดิม

การปล่อยอัลตราโซนิกของสารประกอบกลิ่นหอมจากไม้โอ๊ค

Breniaux และเพื่อนร่วมงานได้ตรวจสอบผลกระทบของอัลตราซาวนด์กําลังสูงในการทําความสะอาดถังไวน์โอ๊คและการปลดปล่อยโพลีฟีนอลและสารประกอบอื่น ๆ ในภายหลังเมื่อใช้ถังหลังจากการบําบัดเพื่อบ่มไวน์ โพลีฟีนอลและไฟโตเคมิคอล เช่น เอลลาจิแทนนิน ลิกนิน และสารตั้งต้นที่มีกลิ่นอาโรมาติกมีส่วนสําคัญต่อการสุกและรสชาติของไวน์ โดยรวมแล้วการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการรักษาด้วยอัลตราโซนิกให้ผลผลิตโพลีฟีนอลและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ ที่สูงขึ้นภายในระยะเวลาการรักษาที่สั้นมาก ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของ furfural จะสูงขึ้นในกรณีของการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์เมื่ออายุ 8 เดือนและอายุ 12 เดือน โดยความเข้มข้นเพิ่มขึ้นระหว่าง 18.8 ถึง 92.6% เมื่อเทียบกับการบําบัดด้วยไอน้ําทางเลือก สําหรับ 5-methylfurfural ความเข้มข้นสูงขึ้นอย่างมีนัยสําคัญสําหรับการบําบัดด้วยอัลตราโซนิกสําหรับถังอายุ 1 ปี (ไวน์อายุ 12 เดือน) และถังอายุ 2 ปี (ไวน์อายุ 2, 8 และ 12 เดือน) โดยเพิ่มขึ้นระหว่าง 20.5 ถึง 97% เกี่ยวกับวิสกี้แลคโตนไดอะสเตอริโอไอโซเมอร์ แลคโตนทรานส์วิสกี้นั้นสูงกว่าอย่างมีนัยสําคัญสําหรับถังอายุ 3 ปีที่ผ่านการบําบัดด้วยอัลตราโซนิกส์: หลังจากอายุ 12 เดือน ไวน์มีความเข้มข้นที่ 75.2 ± 5.6 ไมโครกรัม/ลิตร ส่งผลให้เพิ่มขึ้น 46.9% เมื่อเทียบกับไวน์ที่บ่มในถังที่ผ่านการอบไอน้ํา สําหรับความเข้มข้นของวานิลลินและไซริงกัลดีไฮด์ค่าที่วัดได้ในไวน์ก็สูงขึ้นอย่างมีนัยสําคัญหลังจากการบําบัดด้วยอัลตราโซนิก เมื่อเปรียบเทียบกับการบําบัดด้วยไอน้ําแบบถัง การใช้พลังงานทั้งหมดคือ 0.38 กิโลวัตต์ชั่วโมงสําหรับอัลตราซาวนด์กําลัง และ 3 กิโลวัตต์ชั่วโมงสําหรับไอน้ําในน้ํา ซึ่งต่ํากว่า 7.89 เท่า
(อ้างอิง Breniaux et al., 2021)

ปฏิกิริยาเคมีที่ส่งเสริมด้วยอัลตราโซนิกในไวน์

ในระหว่างการบ่มไวน์จะมีปฏิกิริยาทางเคมีจํานวนมากเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น สารประกอบโปรแอนโทไซยานิดินมีแนวโน้มที่จะพอลิเมอไรเซชัน ควบแน่นด้วยแอนโธไซยานิน และรวมกับโพลีเมอร์อื่นๆ เช่น โปรตีนและโพลีแซ็กคาไรด์ ปฏิกิริยาการควบแน่นกับแอนโธไซยานินนี้เป็นปฏิกิริยาเคมีหลักที่เกี่ยวข้องกับการทําให้สีของไวน์แดงมืดลงและเสถียรภาพ ซึ่งจะเปลี่ยนจากสีแดงสดเป็นสีแดงเข้มพร้อมโทนสีน้ําตาล
การศึกษาเบื้องต้นโดย Masuzawa et al., 2000 ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าอัลตราซาวนด์ส่งเสริมการพอลิเมอไรเซชันของสารประกอบฟีนอลิกและเพิ่มปริมาณโพลีฟีนอลในไวน์แดงเมื่อไวน์สุก
ในระหว่างการบ่มไวน์ในถัง สามารถสกัดสารประกอบหลายร้อยชนิดจากไม้สู่ไวน์ ซึ่งมีส่วนโดยตรงต่อรสชาติ กลิ่นหอม และความรู้สึกในปากของไวน์ขั้นสุดท้าย องค์ประกอบของเส้นใยของไม้โอ๊คมีบทบาทสําคัญในกระบวนการบ่ม เนื่องจากฟีนอลระเหยง่ายและฟีนอลอัลดีไฮด์จากลิกนิน และสารประกอบเฟอร์ฟูรัลจากการย่อยสลายน้ําตาลของเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส
แม้ว่าการบ่มแบบถังไม้โอ๊คแบบดั้งเดิมจะถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายมานานหลายศตวรรษ แต่ก็ยังมีข้อเสียโดยธรรมชาติอยู่บ้าง ประการแรกกระบวนการบ่มในถังมักจะใช้เวลาตั้งแต่สองสามเดือนถึงหลายปีซึ่งใช้เวลานานมาก ประการที่สองถังมีราคาแพงใช้พื้นที่มากในโรงกลั่นเหล้าองุ่นและจําเป็นต้องเปลี่ยนตามเวลา ประการที่สามเมื่อถังไม้โอ๊คมีอายุมากขึ้นอาจปนเปื้อนโดยจุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์เช่นยีสต์สกุล Brettanomyces และ Dekkera
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับสุขาภิบาลอัลตราโซนิกและการทําความสะอาดถังไวน์!

อุปกรณ์อัลตราโซนิกสําหรับการบ่มและการสุกของไวน์

ตั้งแต่หลายทศวรรษที่ผ่านมา Hielscher Ultrasonics เป็นซัพพลายเออร์ที่เชื่อถือได้ของเครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกพลังงานสูงและความถี่ต่ําในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม โรงกลั่นเหล้าองุ่นและโรงกลั่นได้นําเทคโนโลยีอัลตราโซนิกมาใช้เพื่อผลิตไวน์และเครื่องดื่มแอลกอฮอล์คุณภาพสูงภายใต้สภาวะที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นกล่าวคือได้ผลลัพธ์ที่มีคุณภาพสูงในกระบวนการเร่งความเร็วและภายใต้สภาวะที่ควบคุมได้อย่างแม่นยํา
เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher มีให้เลือกทุกขนาดตั้งแต่อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการแบบมือถือสําหรับการวิจัยและการควบคุมคุณภาพไปจนถึงระบบตั้งโต๊ะและระบบนําร่องสําหรับไร่องุ่นบูติกและผู้ผลิตไวน์ขนาดกลางตลอดจนเครื่องอัลตราโซนิกที่มีปริมาณงานสูงสําหรับผู้ผลิตไวน์เชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่
โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher ทั้งหมดมีเทคโนโลยีล้ําสมัยรวมถึงการแสดงผลสีดิจิตอลซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนการตั้งค่าอัจฉริยะโปรโตคอลข้อมูลอัตโนมัติบนการ์ด SD ในตัวและรีโมทคอนโทรลของเบราว์เซอร์เพื่อการทํางานที่แม่นยําผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้และทําซ้ําได้ตลอดจนความเป็นมิตรกับผู้ใช้สูงสุด ลูกค้าทั่วโลกใช้เทคโนโลยี Hielscher Ultrasonics ในโรงบ่มไวน์และโรงกลั่นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมในการบ่ม โอ๊ค และใส่ไวน์และสุรา
ติดต่อเราตอนนี้! พนักงานที่ผ่านการฝึกอบรมมาเป็นอย่างดีและมีประสบการณ์มายาวนานของเราจะช่วยเหลือคุณด้วยข้อมูลทางเทคนิคคําแนะนําเกี่ยวกับเครื่องอัลตราโซนิกในอุดมคติและใบเสนอราคาที่ไม่ผูกมัด!

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: