Ủ và ủ rượu vang bằng siêu âm

Ủ rượu và sồi đóng góp rất nhiều vào hương vị và chất lượng cuối cùng của rượu vang. Cả hai quá trình được biết là mất nhiều thời gian, thường là quá trình trưởng thành kéo dài qua nhiều năm phục vụ. Siêu âm là một công nghệ có hiệu quả cao và nhanh chóng, giúp tăng cường sự trưởng thành của rượu vang và đẩy nhanh các quá trình như chiết xuất các hợp chất gỗ sồi, oxy hóa vi mô và xử lý hóa học (ví dụ: trùng hợp) đáng kể. Với ultrasonication, rượu vang trẻ có thể được ủ trong vòng vài phút để rượu vang trưởng thành với bó hoa của vài năm lão hóa trong thùng gỗ sồi.

Hương vị rượu vang có nguồn gốc từ gỗ sồi sử dụng chiết xuất siêu âm

Các hợp chất phenolic liên quan đến làm se và các hợp chất thơm, cả hai đều có nguồn gốc từ gỗ sồi, được chuyển cực kỳ nhanh chóng khi sonication được áp dụng trong rượu vang trong quá trình lão hóa. Siêu âm đẩy nhanh quá trình chiết xuất các hợp chất gỗ sồi lên vài phút – so với vài năm ủ thùng rượu vang truyền thống.

Ngâm rượu bằng siêu âm

Đối với gỗ sồi tăng cường, dăm gỗ sồi hoặc staves được sonicated trong rượu vang. Các sóng siêu âm mở và phá vỡ các thành tế bào của vật liệu gỗ, do đó các hợp chất nội bào như tannin, phenol, furone, lactone vv được giải phóng bằng siêu âm cavitation vào rượu vang. Kể từ khi siêu âm dao động và cavitation tạo ra nhiễu loạn dữ dội và micro-streaming, sự chuyển giao khối lượng giữa bên trong tế bào và dung môi xung quanh được tăng cường mạnh mẽ để các phân tử sinh học (tức là các hợp chất thơm) có hiệu quả và nhanh chóng giải phóng. Vì sonication là một phương pháp điều trị hoàn toàn cơ học, nó không thêm bất kỳ hóa chất nào vào rượu.

So sánh các phẩm chất trong lão hóa truyền thống trong rượu vang và lão hóa siêu âm trong rượu vang. Rượu vang siêu âm già đạt được chất lượng cao nhất nhanh hơn đáng kể.(đồ họa: ©Yıldırım và Dündar, 2017, chuyển thể từ Leonhardt và Morabito, 2007).

siêu âm – Chỉ có lực cơ học

Siêu âm cường độ cao, tần số thấp tạo ra các điều kiện dày đặc năng lượng, có áp suất cao, nhiệt độ và lực cắt cao. Những lực vật lý này thúc đẩy sự phá vỡ cấu trúc tế bào để giải phóng các hợp chất nội bào vào môi trường. Ngoài ra, quá trình lão hóa hỗ trợ siêu âm của rượu vang thúc đẩy quá trình oxy hóa vi mô và oxy hóa. Qua đó, ultrasonication kiểm soát có thể ảnh hưởng tích cực đến các phản ứng hóa học trong rượu. Rượu vang siêu âm già đạt đến đỉnh cao chất lượng nhanh hơn đáng kể so với rượu vang già truyền thống. Hơn nữa, rượu vang siêu âm cho thấy mức độ bảo quản cao hơn, do đó rượu vang sonicated duy trì chất lượng cao nhất trong một thời gian dài hơn so với quá trình lão hóa tiêu chuẩn.

Cơ chế phá vỡ thành tế bào (a) phá vỡ thành tế bào do xâm thực. (b) khuếch tán dung môi vào cấu trúc tế bào.(Đồ họa phỏng theo Shirsath et al., 2012)

Ưu điểm của lão hóa rượu vang siêu âm trên lão hóa thùng gỗ sồi

Thùng gỗ sồi là quy trình phổ biến, truyền thống để ủ rượu vang. Trong thùng gỗ sồi, quá trình oxy hóa diễn ra với một lượng nhỏ trong thời gian lưu trữ dài trong thùng. Thời gian lưu trữ cho lò rượu vang cao cấp mất vài năm do đó là một quá trình tốn kém. Trong quá trình trưởng thành trong thùng gỗ sồi, rượu tạo ra nhiều mùi thơm độc đáo. Bên cạnh quá trình trưởng thành dài trong nhiều năm và mất thời gian liên quan, thùng gỗ sồi rất tốn kém để mua và bảo trì. Các vi sinh vật không mong muốn như các loài nấm men (ví dụ: Brettanomyces và Dekkera) có thể làm ô nhiễm thùng rượu. Rượu hư hỏng men được biết đến với hương vị và mùi kém.
Do những nhược điểm của gỗ sồi thùng truyền thống, lão hóa rượu vang siêu âm và gỗ sồi là một giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí và đã được khoa học chứng minh cho lão hóa truyền thống trong thùng. Ultrasonication rút ngắn thời gian trưởng thành và cải thiện một số yếu tố chất lượng của rượu vang. Ultrasonication có thể được áp dụng trong các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất rượu vang, bao gồm maceration, khai thác polyphenol, cũng như lão hóa, trưởng thành và sồi. Các nghiên cứu khoa học và triển khai công nghiệp chứng minh tính hợp lệ của ultrasonication trong sản xuất rượu vang với những cải tiến lớn trong thời gian lão hóa rút ngắn và sản xuất hiệu quả hơn các loại rượu vang chất lượng cao.

Tăng tốc độ trưởng thành rượu vang siêu âm: Nghiên cứu của Giáo sư Th. Kleinschmidt cho thấy sự thay đổi có lợi của hương thơm 3-Methyl-1Butanol trong rượu vang đỏ khi sonicated với sự hiện diện của dăm gỗ American Blend. (Ultrasonicator UIP2000hdT, biên độ 43μm, sonotrode bề mặt 9cm2)

Nghiên cứu khoa học về lão hóa siêu âm của rượu vang

Cường độ siêu âm hoặc mật độ năng lượng âm thanh ở mức tương đối vừa phải có thể thúc đẩy khai thác nhanh chóng và lọc phenolics từ dăm gỗ sồi vào rượu vang, do đó có khả năng làm tăng hương vị rượu vang và giá trị dinh dưỡng trong thời gian trưởng thành rút ngắn đáng kể. Hơn nữa, điều trị siêu âm có khả năng thay đổi thành phần của rượu vang nhanh chóng, được cho là do ảnh hưởng của xâm thực âm thanh. Do đó, mật độ năng lượng âm thanh cao được cho là thúc đẩy việc sửa đổi siêu âm thành phần rượu vang. (xem Yang và cộng sự, 2014)
Các hiệu ứng lão hóa tương tự đã được báo cáo bởi Jiménez-Sánchez et al. (2020) đối với giấm sherry sử dụng dăm gỗ sồi và siêu âm. Ultrasonication làm giảm thời gian trưởng thành đáng kể khi so sánh với sự trưởng thành truyền thống.

Siêu âm phát hành các hợp chất hương thơm từ gỗ sồi

Breniaux và các đồng nghiệp đã điều tra tác động của siêu âm công suất cao để làm sạch thùng rượu gỗ sồi và giải phóng polyphenolic và các hợp chất khác sau đó, khi các thùng được sử dụng sau khi điều trị lão hóa rượu vang. Polyphenol và chất phytochemical như ellagitannin, lignin và tiền chất thơm góp phần rất lớn vào sự trưởng thành và hương vị rượu vang. Nhìn chung, nghiên cứu cho thấy điều trị bằng siêu âm cho năng suất cao hơn của polyphenol và các hợp chất hoạt tính sinh học khác trong một thời gian điều trị rất ngắn. Ví dụ, nồng độ furfural cao hơn trong trường hợp điều trị siêu âm ở 8 tháng tuổi và 12 tháng tuổi, với nồng độ tăng từ 18,8 đến 92,6% so với xử lý hơi nước thay thế. Đối với 5-methylfurfural, nồng độ cao hơn đáng kể đối với xử lý siêu âm đối với thùng 1 năm tuổi (rượu 12 tháng tuổi) và thùng 2 năm tuổi (rượu vang 2, 8 và 12 tháng tuổi) với mức tăng từ 20,5 đến 97%. Về diastereoisomers lactone whisky, lactone trans-whisky cao hơn đáng kể đối với thùng 3 năm tuổi được xử lý bằng siêu âm: sau 12 tháng ủ rượu, rượu có nồng độ ở mức 75,2 ± 5,6 μg? L, dẫn đến tăng 46,9% so với rượu được ủ trong thùng được xử lý bằng hơi nước. Đối với nồng độ vanillin và syringaldehyd, các giá trị đo được trong rượu vang cũng cao hơn đáng kể sau khi xử lý siêu âm. Khi so sánh với xử lý hơi nước thùng, tổng mức tiêu thụ năng lượng là 0,38 kWh đối với siêu âm điện và 3 kWh đối với hơi nước, thấp hơn 7,89 lần.
(xem Breniaux và cộng sự, 2021)

Ultrasonically thúc đẩy phản ứng hóa học trong rượu vang

Trong quá trình ủ rượu, nhiều phản ứng hóa học diễn ra. Ví dụ, các hợp chất proanthocyanidin có xu hướng trùng hợp, ngưng tụ với anthocyanin và kết hợp với các polyme khác, chẳng hạn như protein và polysacarit. Phản ứng ngưng tụ này với anthocyanin là phản ứng hóa học chính liên quan đến việc làm tối và ổn định màu sắc của rượu vang đỏ, thay đổi từ đỏ tươi sang đỏ sẫm với tông màu nâu.
Các nghiên cứu ban đầu của Masuzawa et al., 2000 đã chứng minh rằng siêu âm thúc đẩy quá trình trùng hợp các hợp chất phenolic và tăng hàm lượng polyphenolic trong rượu vang đỏ khi rượu trưởng thành.
Trong quá trình ủ rượu trong thùng, hàng trăm hợp chất có thể được chiết xuất từ gỗ sang rượu vang, góp phần trực tiếp vào hương vị, mùi thơm và cảm giác miệng của rượu vang cuối cùng. Thành phần sợi của gỗ sồi đóng một vai trò quan trọng trong quá trình lão hóa, vì phenol dễ bay hơi và aldehyd phenolic từ lignin, và các hợp chất furfural từ sự thoái hóa đường cellulose và hemicellulose được chiết xuất.
Mặc dù lão hóa thùng gỗ sồi truyền thống đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều thế kỷ, nhưng vẫn có một số nhược điểm cố hữu. Thứ nhất, quá trình lão hóa trong thùng thường mất từ vài tháng đến vài năm, rất tốn thời gian. Thứ hai, thùng đắt tiền, chiếm nhiều không gian trong nhà máy rượu và cần được thay thế theo thời gian. Thứ ba, khi thùng gỗ sồi trở nên già hơn, chúng có thể bị ô nhiễm bởi các vi sinh vật không mong muốn như nấm men chi Brettanomyces và Dekkera.
Đọc thêm về vệ sinh siêu âm và làm sạch thùng rượu!

Thiết bị siêu âm cho rượu vang lão hóa và trưởng thành

Kể từ nhiều thập kỷ, Hielscher Ultrasonics là nhà cung cấp đáng tin cậy của bộ vi xử lý siêu âm tần số thấp, công suất cao cho ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống. Các nhà máy rượu vang và nhà máy chưng cất đã áp dụng công nghệ siêu âm để sản xuất rượu vang chất lượng cao và đồ uống có cồn trong điều kiện hiệu quả hơn, tức là, có được kết quả chất lượng cao trong một quá trình tăng tốc và trong điều kiện kiểm soát chính xác.
Hielscher ultrasonicators có sẵn ở bất kỳ kích thước, từ thiết bị phòng thí nghiệm cầm tay để nghiên cứu và kiểm soát chất lượng để băng ghế dự bị và hệ thống thí điểm cho các vườn nho cửa hàng và nhà sản xuất rượu vang cỡ trung cũng như ultrasonicators thông lượng cao cho các nhà sản xuất rượu vang thương mại lớn.
Tất cả các bộ vi xử lý siêu âm Hielscher có công nghệ hiện đại bao gồm hiển thị màu kỹ thuật số, phần mềm tinh vi, cài đặt thông minh, giao thức dữ liệu tự động trên thẻ SD tích hợp và điều khiển từ xa của trình duyệt để hoạt động chính xác, kết quả lặp lại và tái tạo, cũng như thân thiện với người dùng cao nhất. Khách hàng trên toàn thế giới sử dụng công nghệ Hielscher Ultrasonics trong các nhà máy rượu vang và nhà máy chưng cất đạt được kết quả tuyệt vời trong việc lão hóa, ngâm và truyền rượu vang và rượu mạnh.
Liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ! Đội ngũ nhân viên được đào tạo tốt và giàu kinh nghiệm lâu năm của chúng tôi sẽ hỗ trợ bạn với thông tin kỹ thuật, khuyến nghị về ultrasonicator lý tưởng và báo giá không ràng buộc!

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: