Sonication ของไวน์ – นวัตกรรมการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ในโรงบ่มไวน์

อัลตราซาวนด์เป็นวิธีการประมวลผลที่ไม่ใช่ความร้อนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารเนื่องจากการใช้งานที่ไม่รุนแรง แต่มีผลต่อผลิตภัณฑ์อย่างมีนัยสําคัญ สําหรับโรงบ่มไวน์ sonication มีการใช้งานที่หลากหลายเช่นการสกัดรสชาติฟีนอลิกและสีการสุก & การชราการโอ๊คและการไล่แก๊ส

ไวน์เป็นเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ ส่วนใหญ่ทําจากองุ่น แต่ยังทําจากผลไม้อื่นๆ (เช่น ไวน์แอปเปิ้ล ไวน์เอลเดอร์เบอร์รี่) หรือวัสดุที่ทําจากแป้ง (เช่น ไวน์ข้าว ไวน์ข้าวโพด)
ไวน์เป็นสินค้าอุปโภคบริโภคที่ชื่นชอบซึ่งการผลิตต้องใช้กระบวนการที่หรูหรา การผลิตไวน์ที่มีคุณภาพและมีคุณภาพสูงเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นธุรกิจที่ใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง ในที่สุดก็เป็นความสนใจของผู้ผลิตไวน์ที่จะเร่งความเร็ว การหมัก (เปลี่ยนเป็นแอลกอฮอล์) และการสุก (เพื่อให้รสชาติและกลิ่นที่ซับซ้อน) และผลิตสุราคุณภาพสูงพร้อมรสชาติ ช่อดอกไม้ ความรู้สึกในปาก และสีที่ต้องการในเวลาเดียวกัน

ผลกระทบที่แตกต่างกันของอัลตราโซนิกในการแปรรูปไวน์

อัลตราซาวนด์พลังงานที่ใช้กับไวน์มีประโยชน์มากมาย แอปพลิเคชั่นที่สําคัญที่สุด ได้แก่ การเพิ่มรสชาติ ของช่อไวน์โดยการสกัดส่วนประกอบที่อุดมไปด้วยรสชาติ เช่น ฟีนอลิกและอะโรเมติกส์ โอ๊คและการเร่งความเร็วของ การเจริญเติบโต & อายุ.

การสกัดสารประกอบอะโรมาติกและฟีนอลิกจากองุ่น

อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่รู้จักกันดีและได้รับการพิสูจน์แล้วสําหรับการสกัดวัสดุพืชภายในเซลล์และสารประกอบอะโรมาติก กิจกรรมทางกลของอัลตราซาวนด์สนับสนุนการแพร่กระจายของตัวทําละลายเข้าสู่เนื้อเยื่อ เมื่ออัลตราซาวนด์ทําลายผนังเซลล์ด้วยกลไกโดยแรงเฉือนโพรงอากาศ จะอํานวยความสะดวกในการถ่ายโอนจากเซลล์ไปยังตัวทําละลาย การลดขนาดอนุภาคโดยการโพรงอากาศอัลตราโซนิกจะเพิ่มพื้นที่ผิวที่สัมผัสระหว่างเฟสของแข็งและของเหลว
องุ่นมีชื่อเสียงและเป็นที่ต้องการสําหรับความอุดมสมบูรณ์ของโพลีฟีนอล สารประกอบฟีนอลิกเหล่านี้ (เช่น โมโนเมอร์ฟลาวานอล ไดเมอริก ไตรเมอริก และพอลิเมอร์กโปรไซยานิดิน ตลอดจนกรดฟีนอลิก) ขององุ่นเป็นที่รู้จักในด้านคุณสมบัติต้านอนุมูลและสารต้านอนุมูลอิสระ ในทางเคมีสามารถแยกออกเป็นสองประเภทย่อย: ฟลาโบนอยด์และที่ไม่ใช่ฟลาโวนอยด์ ฟลาโวนอยด์ที่สําคัญที่สุดในไวน์คือแอนโธไซยานินและแทนนินซึ่งมีส่วนช่วยในการสร้างสีรสชาติและความรู้สึกในปาก ในบรรดาสารที่ไม่ใช่ฟลาโวนอยด์ ได้แก่ สติลเบน เช่น เรสเวอราทรอล และสารประกอบที่เป็นกรด เช่น เบนโซอิก คาเฟอิก และกรดซินนามิก สารประกอบฟีนอลิกเหล่านี้ส่วนใหญ่มีอยู่ในเปลือกองุ่นและเมล็ด แรงอัลตราโซนิกที่เข้มข้นสามารถสกัดส่วนผสมที่มีคุณค่าจากเมล็ดองุ่นและผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในการศึกษาของ Cocito et al. (1995) อัลตราโซนิกได้รับการแสดงให้เห็นว่าเป็นกระบวนการที่รวดเร็วทําซ้ําได้และเป็นเส้นตรงสําหรับการสกัดสารประกอบกลิ่นหอมในอาหารและไวน์ ผลลัพธ์ที่ได้ของความเข้มข้นของสารประกอบโดยการสกัดด้วยอัลตราโซนิกสูงกว่าการสกัดคอลัมน์ C18 (การสกัดเรซิน)
สรุปข้อดีของการสกัดอัลตราโซนิกอัลตราซาวนด์เป็นทางเลือกที่ไม่แพงง่ายและมีประสิทธิภาพสําหรับวิธีการสกัดแบบไม่ใช้ความร้อนเช่นความดันอุทกสถิตสูง (HP) คาร์บอนไดออกไซด์อัด (cCO2) และคาร์บอนไดออกไซด์วิกฤตยิ่งยวด (ScCO2) และพัลส์สนามไฟฟ้าสูง (HELP) ข้อได้เปรียบเพิ่มเติมคือความจริงที่ว่าการสกัดด้วยอัลตราโซนิก - ตรงกันข้ามกับทางเลือกที่ระบุไว้ข้างต้น - สามารถทดสอบได้ง่ายใน ห้องทดลอง หรือเครื่องชั่งแบบตั้งโต๊ะ การทดลองเหล่านี้ให้ผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้เพื่อให้การขยายขนาดต่อไปนี้ไม่จําเป็นต้องใช้ความพยายามเพิ่มเติมในการค้นหาการตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุด สําหรับการผลิตเชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบเชื่อถือได้ เครื่องอัลตราโซนิกสําหรับงานหนัก ด้วยกําลังไฟสูงถึง 16,000 วัตต์ต่อหน่วยช่วยให้สามารถรักษา sonication ของกระแสที่มีปริมาณสูงมาก

การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยสําหรับการโอ๊คไวน์

ในระหว่างขั้นตอนของการโอ๊คไวน์จะสัมผัสกับไม้ของถัง (ไม้โอ๊คแบบดั้งเดิม) หรือด้วยเศษไม้แท่งไม้ / ไม้เท้าหรือผงโอ๊ค (ไม้โอ๊คทางเลือก) ไม้ที่พบมากที่สุดสําหรับการปลูกไม้โอ๊ค (เครื่องปรุงรส) คือ – ตามคําศัพท์ของขั้นตอน – ไม้โอ๊ค (quercus) ไม้ประเภทอื่น ๆ ที่ใช้น้อย เช่น เกาลัด ต้นสน เรดวูด เชอร์รี่ หรืออะคาเซีย คุณสมบัติทางเคมีของไม้ถูกนํามาใช้เพื่อให้ได้ผลอย่างลึกซึ้งในแง่ของรสชาติและช่อดอกไม้ของไวน์ ฟีนอลที่มีอยู่ในไม้โอ๊คมีปฏิสัมพันธ์กับไวน์ที่ผลิตรสชาติ เช่น วานิลลา คาราเมล ครีม เครื่องเทศ หรือรสชาติของดิน ผลกระทบที่สําคัญมากคือ ellagitannins (แทนนินไฮโดรไลซ์ได้) ซึ่งได้มาจากโครงสร้างลิกนินในไม้ เนื่องจากช่วยปกป้องไวน์จากการเกิดออกซิเดชันและการลดลง
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกมีประโยชน์สําหรับขั้นตอนของการโอ๊คไวน์เนื่องจากความจริงที่ว่าการแทรกซึมของของเหลวเข้าไปในโครงสร้างไม้ของผงชิปแท่งหรือไม้เท้าจะได้รับการปรับปรุงโดยวงจรความดันสูงและความดันต่ําที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ ด้วยเหตุนี้การถ่ายเทมวลจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดจึงนํามาซึ่งระยะเวลาการโอ๊คที่สั้นลงและผลลัพธ์ที่สูงขึ้นเกี่ยวกับรสชาติ หากใช้ผงโอ๊คหรือสารกลั่นรสไม้ (ไม้โอ๊คทางเลือก) ลงในไวน์แรงอัลตราโซนิกจะให้การกระจายตัวของอนุภาคหรือหยดน้ําลงในไวน์อย่างละเอียดมากเพื่อปรับปรุงการเปียกและการสัมผัสพื้นผิว นี่เป็นสิ่งสําคัญมากเพื่อให้ได้รสชาติและความรู้สึกสูงในปากและมีส่วนช่วยในคุณภาพของเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ ความจริงที่ว่าบาร์เรลและอายุถือเป็นปัจจัยเวลาและต้นทุนที่เพิ่มขึ้นในการทําให้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีการประมวลผลที่น่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher โน้มน้าวใจโดยต้นทุนการลงทุนต่ําการใช้งานง่ายและโดดเด่น ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน.

อัลตราซาวนด์ช่วย Deagglomeration ระหว่างการบ่มไวน์

ในระหว่างกระบวนการบ่มไวน์ที่ใช้เวลานานแบบดั้งเดิมปฏิกิริยาของโมเลกุลต่างๆจะเกิดขึ้นในไวน์ ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลจะเปลี่ยนไปตามปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน เวลาและผลลัพธ์ของการเปลี่ยนแปลงโมเลกุลนี้ขึ้นอยู่กับส่วนผสมของไวน์และสภาพแวดล้อมของเขา โดยทั่วไปได้รับการอนุมัติว่าแอลกอฮอล์จะกระจายตัวในสุรา แต่ไม่ได้หมายความว่าจะสามารถผสมโมเลกุลได้ เช่นเดียวกับไวน์ตามธรรมชาติพลังงานต่ําสําหรับปฏิกิริยา – เนื่องจากการยึดติดและการผสม – มีระดับของการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติส่วนใหญ่จะไม่เสร็จสมบูรณ์ แม้ว่าส่วนผสมมักจะมีปฏิสัมพันธ์ ยึดติด และเปลี่ยนคุณสมบัติของโมเลกุล แต่ก็ไม่สามารถตระหนักถึงปฏิสัมพันธ์ การแปลง หรือการยึดเกาะในระดับโมเลกุลได้อย่างแน่นอนเนื่องจากมีพลังงานต่ํา
เนื่องจากไวน์ถูกโซนิค (ซึ่งหมายถึงการป้อนพลังงานลงในของเหลว) ส่วนผสมจึงมีระดับการกระจายที่สม่ําเสมอและสม่ําเสมอมากขึ้น โดยการ sonicating ไวน์จะกลายเป็นของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยมีอายุการเก็บรักษาที่ยาวนานขึ้นในเวลาอันสั้นของการบําบัด ความเป็นเนื้อเดียวกันช่วยให้มีปฏิสัมพันธ์ที่สูงขึ้นระหว่างโมเลกุลและทําให้การเปลี่ยนแปลงโมเลกุลสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ซึ่งหมายถึงการเพิ่มรสชาติและคุณภาพ

การกระจายตัว: ก่อนบรรจุขวด ไวน์ส่วนใหญ่จะได้รับการบําบัดด้วยสารเติมแต่ง เช่น สารกันบูด (เช่น โปแทสเซียมไบซัลเฟต โซเดียมไบซัลเฟต) น้ํายาทําความสะอาด ผงสี และสารปรับผิวและสารช่วยกรองเพิ่มเติม สารเติมแต่งเหล่านี้ใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดสีน้ําตาลและการเน่าเสียก่อนเวลาอันควรเพื่อปรับปรุงคุณภาพของไวน์เพื่อขจัดข้อบกพร่องหรือเพื่อสนับสนุนกระบวนการหมัก โดยอัลตราโซนิกสารเติมแต่งเหล่านี้สามารถกระจายตัวลงในไวน์ได้อย่างสม่ําเสมอเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สูงขึ้นของการแปรรูป ในที่สุดสิ่งนี้นําไปสู่คุณภาพที่สูงขึ้นและรสชาติที่ดีขึ้นซึ่งเป็นความพยายามของผู้ผลิตไวน์ทุกคน

การสกัดอัลตราโซนิกของสารออกฤทธิ์

ไวน์มีสารออกฤทธิ์ที่เป็นประโยชน์ต่อสุขภาพที่หลากหลาย เช่น แทนนิน ฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ และอื่นๆ ซึ่งเป็นส่วนผสมที่มีคุณค่าที่ใช้ในอุตสาหกรรมยา อาหาร และเครื่องสําอาง
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดสารพฤกษเคมี เช่น โพลีฟีนอล แอนโธไซยานิดิน โปรแอนโทไซยานิดิน และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่นๆ จากองุ่นและผลพลอยได้จากองุ่น!

การเดินทาง

อายุของไวน์ข้าวและไวน์ข้าวโพด: Chang et al. (2002) พบในการศึกษาเกี่ยวกับไวน์ข้าวและไวน์ข้าวโพดว่าผลการชราของ sonication ของไวน์ขึ้นอยู่กับชนิดของไวน์ บ่มอัลตราโซนิกของไวน์ข้าวเกี่ยวกับค่า pH ปริมาณแอลกอฮอล์อะซีตัลดีไฮด์รสชาติและคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสดีกว่าการบ่มด้วยอัลตราซาวนด์ของไวน์ข้าวโพดอย่างมีนัยสําคัญ สําหรับทั้งไวน์ข้าวและไวน์ข้าวโพดเวลาในการบ่มลดลงอย่างมาก (จาก 1 ปีเป็น 1 สัปดาห์หรือ 3 วัน)

เครื่องอัลตราโซนิกอุตสาหกรรม ด้วยเครื่องปฏิกรณ์ไหลผ่านสําหรับการ sonication ของไวน์และ น้ําผลไม้.

โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกของ Hielscher

Hielscher เป็นซัพพลายเออร์ชั้นนําของอุปกรณ์อัลตราโซนิกคุณภาพสูงและมีประสิทธิภาพสูง อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่ผลิตโดย Hielscher ใช้สําหรับตัวอย่างในห้องปฏิบัติการการประมวลผลระดับนําร่องหรือการผลิตเต็มรูปแบบในอุตสาหกรรมและการวิจัยที่หลากหลาย เพื่อประสิทธิภาพที่สมบูรณ์แบบและการปรับแต่ละกระบวนการ Hielscher นําเสนออุปกรณ์อัลตราโซนิกที่หลากหลายสําหรับการ sonication ของปริมาตรของเหลวใด ๆ ตั้งแต่หลายไมโครลิตรไปจนถึงหลายร้อยลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง อุปกรณ์อัลตราโซนิกสามารถทดสอบประสิทธิภาพของกระบวนการได้อย่างง่ายดายในระดับที่เล็กลง โดยปกติแล้ว UIP1000hd (1kW) ใช้สําหรับการพัฒนากระบวนการสําหรับอัตราการไหลตั้งแต่ 0.5 ลิตรถึง 1,000 ลิตรต่อชั่วโมง ในระดับนี้ประสิทธิภาพการประมวลผลสามารถปรับให้เหมาะสมได้โดยการเปลี่ยนแอมพลิจูดความดันและอัตราการไหล การติดตั้งหรือติดตั้งระบบอัลตราซาวนด์เพิ่มเติมในสายการผลิตตลอดจนการใช้งานและการบํารุงรักษานั้นง่ายและไม่มีปัญหา

อัลตราโซนิกส์ในของเหลว

อัลตราซาวนด์กําลังสูงสร้าง โพรงอากาศ เป็นของเหลว ในระหว่างการระเบิดของฟองอากาศ จะมีแรงสูงมากในท้องถิ่น: ใน "จุดร้อน" ของโพรงอากาศ อุณหภูมิที่สูงมาก (ประมาณ 5,000K) และความดัน (ประมาณ 2,000atm) จะถึงจุดนั้น การระเบิดของฟองอากาศยังส่งผลให้เกิดไอพ่นของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280 ม./วินาที เมื่อแรงรุนแรงเหล่านี้เข้าไปในของเหลว จะทําให้เกิดผลกระทบที่แตกต่างกัน ในของเหลวที่มีแอลกอฮอล์อัลตราโซนิกทําให้เกิดการเร่งออกซิเดชันพอลิเมอไรเซชันและการควบแน่นของแอลกอฮอล์อัลดีไฮด์เอสเทอร์และโอเลฟินส์เพื่อสร้างสารประกอบใหม่ซึ่งสร้างรสชาติและช่อดอกไม้ที่ดีขึ้น
เป็นแอปพลิเคชั่นอัลตราโซนิกที่น่าสนใจที่สุดสําหรับการทําไวน์ (การเป่าไวน์) โดยเฉพาะอย่างยิ่งอัลตราซาวนด์ช่วย การสกัดการรวมตัวกันและ การกระจายตัว ต้องตั้งชื่อ ผลกระทบเหล่านี้ทําให้ sonication เป็นวิธีการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพสําหรับไวน์และเครื่องดื่มอื่น ๆ
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: