Витримка та дубова обробка вин за допомогою ультразвуку

Витримка та дубова обробка вин суттєво впливають на кінцевий смак і якість вина. Обидва процеси відомі своєю тривалістю, часто процес дозрівання триває кілька років. Ультразвук є високоефективною та швидкою технологією, яка інтенсифікує дозрівання вина та значно прискорює такі процеси, як екстракція дубових сполук, мікрооксигенація та хімічні процеси (наприклад, полімеризація). Завдяки ультразвуковій обробці молоді вина можна витримати за лічені хвилини до зрілих вин із букетом, характерним для кількох років витримки в дубових бочках.

Дубові смакові відтінки вина за допомогою ультразвукової екстракції

Фенольні сполуки, пов’язані з в’язкістю, та ароматичні сполуки, що походять із дубової деревини, надзвичайно швидко переходять у вино, коли ультразвукова обробка застосовується під час витримки. Ультразвук прискорив екстракцію дубових сполук до кількох хвилин – порівняно з кількома роками традиційної витримки вина в бочках.

Дубова обробка вина за допомогою ультразвуку

Для інтенсифікації дубової обробки дубову стружку або планки піддають ультразвуковій обробці у вині. Ультразвукові хвилі відкривають і руйнують клітинні стінки деревного матеріалу, так що внутрішньоклітинні сполуки, такі як таніни, феноли, фуранони, лактони тощо, вивільняються в вино завдяки ультразвуковій кавітації. Оскільки ультразвукові коливання та кавітація створюють інтенсивні турбулентності та мікрострумені, масоперенесення між внутрішнім середовищем клітини та навколишнім розчинником різко інтенсифікується, так що біомолекули (тобто ароматичні сполуки) ефективно та швидко вивільняються. Оскільки ультразвукова обробка є суто механічним методом, вона не додає до вина жодних хімічних речовин.

Порівняння якості при традиційній витримці вина та ультразвуковій витримці вина. Вино, витримане за допомогою ультразвуку, досягає пікової якості значно швидше.
(графіка: ©Yıldırım and Dündar, 2017, адаптовано з Leonhardt and Morabito, 2007).

Ультразвук – виключно механічні сили

Ультразвук високої інтенсивності та низької частоти створює енергонасичені умови, що характеризуються високим тиском, температурою та високими зсувними силами. Ці фізичні сили сприяють руйнуванню клітинних структур для вивільнення внутрішньоклітинних сполук у середовище. Крім того, ультразвуково-асистований процес витримки вина сприяє мікрооксигенації та процесам окиснення. Таким чином, контрольована ультразвукова обробка може позитивно впливати на хімічні реакції у вині. Вина, витримані за допомогою ультразвуку, досягають піку якості значно швидше, ніж вина, витримані традиційним способом. Крім того, вина, витримані за допомогою ультразвуку, демонструють вищий рівень збереження якості, так що вино, оброблене ультразвуком, зберігає свою пікову якість протягом довшого часу, ніж при стандартному процесі витримки.

Механізм руйнування клітинної стінки: (a) руйнування клітинної стінки внаслідок кавітації; (b) дифузія розчинника у структуру клітини.
(Графіка адаптована з Shirsath et al., 2012)

Переваги ультразвукової витримки вина порівняно з витримкою в дубових бочках

Дубові бочки є поширеним, традиційним процесом для витримки вина. У дубових бочках окиснення відбувається в невеликій кількості протягом тривалого часу зберігання в бочці. Час зберігання для преміального вина становить кілька років, що є дорогим процесом. Під час дозрівання в дубових бочках вино набуває численних унікальних ароматів. Крім тривалого процесу дозрівання, що триває роки, та пов’язаних із ним втрат часу, дубові бочки є дорогими у придбанні та обслуговуванні. Небажані мікроорганізми, такі як види дріжджів (наприклад, Brettanomyces та Dekkera), можуть забруднювати винні бочки. Вино, зіпсоване дріжджами, відоме своїм поганим смаком та запахом.
Через ці недоліки традиційної витримки в бочках, ультразвукова витримка та оакінг вина є економічно ефективною та науково доведеною альтернативою традиційній витримці в бочках. Ультразвукова обробка скорочує час дозрівання та покращує кілька якісних показників вина. Ультразвукову обробку можна застосовувати на різних етапах виробництва вина, включаючи мацерацію, екстракцію поліфенолів, а також витримку, дозрівання та оакінг. Наукові дослідження та промислові впровадження підтверджують ефективність ультразвукової обробки у виноробстві з суттєвими покращеннями у скороченні періодів витримки та більш ефективному виробництві високоякісних вин.

Ультразвуково прискорене дозрівання вина: дослідження проф. Т. Кляйншмідта демонструє сприятливу зміну аромату 3-метил-1-бутанолу в червоному вині при ультразвуковій обробці в присутності дерев’яної стружки American Blend. (Ультразвуковий процесор UIP2000hdT, амплітуда 43µm, поверхня сонотрода 9cm2)

Наукові дослідження ультразвукової витримки вин

Рівень ультразвукової інтенсивності або акустичної енергетичної густини на відносно помірному рівні може сприяти швидкій екстракції та вилуговуванню фенольних сполук з дубової стружки у вино, потенційно підвищуючи смак та харчову цінність вина протягом значно скороченого часу дозрівання. Крім того, ультразвукова обробка здатна швидко змінювати склад вина, що, як припускають, зумовлено ефектами акустичної кавітації. При цьому високий рівень акустичної енергетичної густини, як вважається, сприяє ультразвуковій модифікації складу вина. (див. Yang et al., 2014)
Подібні ефекти витримки були повідомлені Jiménez-Sánchez et al. (2020) для хересного оцту з використанням дубової стружки та ультразвуку. Ультразвукова обробка значно скоротила час дозрівання порівняно з традиційним дозріванням.

Ультразвукове вивільнення ароматичних сполук з дуба

Breniaux та колеги досліджували вплив високоефективного ультразвуку на очищення дубових винних бочок і подальше вивільнення поліфенольних та інших сполук, коли бочки використовувалися після обробки для витримки вина. Поліфеноли та фітохімічні речовини, такі як елагітаніни, лігнін та ароматичні прекурсори, суттєво сприяють дозріванню та смаку вина. Загалом дослідження показало, що ультразвукова обробка забезпечила вищі виходи поліфенолів та інших біоактивних сполук за дуже короткий час обробки. Наприклад, концентрація фурфуролу була вищою у випадку ультразвукової обробки через 8 місяців витримки та 12 місяців витримки, причому концентрація зростала на 18,8–92,6% порівняно з альтернативною паровою обробкою. Для 5-метилфурфуролу концентрація була значно вищою для ультразвукової обробки бочок віком 1 рік (вино витримкою 12 місяців) та 2 роки (вино витримкою 2, 8 та 12 місяців) зі збільшенням на 20,5–97%. Щодо діастереоізомерів лактону віскі, транс-лактон віскі був значно вищим для 3-річних бочок, оброблених ультразвуком: після 12 місяців витримки вино мало концентрацію 75,2 ± 5,6 μg/L, що призвело до збільшення на 46,9% порівняно з вином, витриманим у бочці, обробленій парою. Для концентрацій ваніліну та сирингальдегіду значення, виміряні у вині, також були значно вищими після ультразвукової обробки. У порівнянні з паровою обробкою бочок, загальне енергоспоживання становило 0,38 kWh для високоефективного ультразвуку та 3 kWh для водяної пари, що в 7,89 раза нижче.
(пор. Breniaux et al., 2021)

Ультразвуково прискорені хімічні реакції у вині

Під час витримки вина відбуваються численні хімічні реакції. Наприклад, сполуки проантоціанідів мають тенденцію полімеризуватися, конденсуватися з антоціанами та поєднуватися з іншими полімерами, такими як білки та полісахариди. Ця реакція конденсації з антоціанами є основною хімічною реакцією, що бере участь у потемнінні та стабілізації кольору червоного вина, який змінюється з яскраво-червоного на темно-червоний з коричневими відтінками.
Ранні дослідження Masuzawa et al., 2000 вже продемонстрували, що ультразвук сприяє полімеризації фенольних сполук і збільшує вміст поліфенолів у червоному вині під час його дозрівання.
Під час витримки вина в бочках сотні сполук можуть екстрагуватися з деревини у вино, що безпосередньо сприяє відчуттям смаку, аромату та текстури фінального вина. Волокнистий склад дубової деревини відіграє важливу роль у процесі витримки, оскільки екстрагуються леткі феноли та фенольні альдегіди з лігніну, а також фурфурольні сполуки з целюлози та деградації цукрів геміцелюлоз.
Хоча традиційна витримка в дубових бочках широко використовувалася протягом століть, існують певні неминучі недоліки. По-перше, процес витримки в бочці зазвичай триває від кількох місяців до кількох років, що є дуже тривалим. По-друге, бочки дорогі, займають багато місця на виноробні та потребують заміни з часом. По-третє, оскільки дубові бочки старіють, вони можуть бути забруднені небажаними мікроорганізмами, такими як роди дріжджів Brettanomyces та Dekkera.
Дізнайтеся більше про ультразвукову санітарну обробку та очищення винних бочок!

Ультразвукове обладнання для витримки та дозрівання вина

Протягом кількох десятиліть Hielscher Ultrasonics є надійним постачальником високопотужних низькочастотних ультразвукових процесорів для харчової та напоєвої промисловості. Виноробні та дистиляції впровадили ультразвукову технологію для виробництва високоякісних вин та алкогольних напоїв в більш ефективних умовах, тобто для отримання високоякісних результатів в прискореному процесі та за точно контрольованих умов.
Ультразвукові обробники Hielscher доступні в будь-якому розмірі, від ручного лабораторного приладу для досліджень та контролю якості до настільних та пілотних систем для бутикових виноградників та виноробень середнього розміру, а також високоефективних ультразвукових обробників для великих комерційних виробників вина.
Усі ультразвукові процесори Hielscher мають передові технології, включаючи цифровий кольоровий дисплей, складне програмне забезпечення, розумні налаштування, автоматичне протоколювання даних на вбудованій SD-картці та дистанційне керування через браузер для точної експлуатації, повторюваних та відтворюваних результатів, а також найвищої зручності для користувача. Клієнти у всьому світі використовують технологію Hielscher Ultrasonics на виноробнях та дистиляціях, досягаючи чудових результатів у витримці, оаканні та інфузії вин та міцних напоїв.
Зв’яжіться з нами зараз! Наші добре підготовлені та досвідчені співробітники нададуть вам технічну інформацію, рекомендації щодо ідеального ультразвукового обробника та незв’язуючі комерційні пропозиції!

Наведена нижче таблиця дає вам уявлення про приблизну продуктивність обробки наших ультразвукових обробників: