Rượu vang giàu polyphenol nhờ siêu âm công suất cao

Xử lý siêu âm cải thiện việc chiết xuất các hợp chất phenolic từ nho vào dịch nho chưa lên men, góp phần tăng tổng hàm lượng polyphenol – qua đó cải thiện quá trình lão hóa tiếp theo của rượu vang. Việc ứng dụng siêu âm công suất cao mang lại hiệu suất chiết xuất cao hơn và đẩy nhanh quá trình trưởng thành của rượu vang. Vì vậy, siêu âm công suất cao là phương pháp đã được phê duyệt để xử lý nho nghiền và được ứng dụng trong chiết xuất polyphenol, lão hóa / trưởng thành rượu vang và ủ với gỗ sồi.

Siêu âm công suất cao để chiết xuất polyphenol và thúc đẩy quá trình trưởng thành của rượu vang

Cơ chế tác động của siêu âm trong sản xuất rượu vang dựa trên hiện tượng xâm thực siêu âm / âm học. Các lực cắt mạnh do xâm thực phá vỡ cấu trúc tế bào và mở rộng các lỗ trên thành tế bào. Điều này giải phóng vật chất nội bào (ví dụ: tinh bột, enzyme, protein, các thành phần phenolic). Các lực cơ học do sóng siêu âm tạo ra hỗ trợ sự phân bố dung môi trong mô và sự thâm nhập của dung môi vào vật chất tế bào, qua đó làm tăng đáng kể quá trình truyền khối. Ngoài ra, xử lý siêu âm thúc đẩy các phản ứng sinh hóa như trùng hợp và ngưng tụ polyphenol, đồng thời tạo ra quá trình vi oxy hóa. Tất cả những tác động này của siêu âm đều góp phần vào quá trình lão hóa và trưởng thành của rượu vang.

Chiết xuất polyphenol từ nho bằng siêu âm

Polyphenol trong rượu vang: Trong rượu vang, polyphenol và chất lượng rượu có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Các chất chuyển hóa thứ cấp này của nho ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính cảm quan của rượu vang, qua đó tác động đến các yếu tố chất lượng như màu sắc, độ chát và vị đắng. Xử lý siêu âm để chiết xuất polyphenol trong quá trình sản xuất rượu vang (ví dụ: xử lý siêu âm dịch nho trước khi lên men) và trong quá trình lão hóa rượu vang (có hoặc không tiếp xúc với gỗ) tạo ra vô số phản ứng dẫn đến những biến đổi phức tạp (vi oxy hóa, đồng tạo màu, cộng vòng, trùng hợp và oxy hóa) của polyphenol và tannin.

Xử lý siêu âm dịch nho trước khi lên men rượu vang

Khi siêu âm được áp dụng cho dịch nho, lượng polyphenol được giải phóng từ thịt quả nho tăng lên. Do hiện tượng xâm thực âm – nguyên lý hoạt động của xử lý siêu âm – phá vỡ cấu trúc tế bào và mở các cấu trúc nội bào rất hiệu quả, lượng hợp chất có hoạt tính sinh học được giải phóng từ quả nho và vỏ nho lớn hơn nhiều so với phương pháp ép truyền thống. Các hợp chất có hoạt tính sinh học này bao gồm các hợp chất tạo hương vị, sắc tố và các chất có lợi cho sức khỏe như tannin, anthocyanin, flavan-3-ol, proanthocyanidin và flavonol; các stilbenoid như resveratrol; các axit phenolic như axit benzoic, axit caffeic và axit cinnamic; catechin, cũng như axit tartaric và axit malic, cùng nhiều chất khác. Ngoài ra, các loại đường tự nhiên như glucose và fructose cũng được chiết xuất; đây là những chất thiết yếu cho quá trình lên men trong sản xuất rượu vang. Xử lý siêu âm có thể được áp dụng ở nhiều công đoạn trong quá trình sản xuất rượu vang. Trong nghiên cứu của mình, García-Martín và Sun (2013) trình bày siêu âm như một kỹ thuật lão hóa nhanh, có thể tạo ra rượu vang có hàm lượng anthocyanin cao hơn và hàm lượng tannin giảm, điều được xem là có lợi cho việc sản xuất rượu vang chất lượng cao. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh tác động tích cực của siêu âm công suất cao trong quá trình sản xuất rượu vang. Vì vậy, xử lý siêu âm được coi là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất cho nhiều mục đích trong quy trình sản xuất rượu vang. Hơn nữa, siêu âm là phương pháp đã được chính thức phê duyệt để sử dụng cho nho nghiền. (xem Natolino và Celotti, 2022)

Các nghiên cứu dưới sự giám sát của Giáo sư Thomas Kleinschmidt thuộc Đại học Hochschule Anhalt, Viện Nghiên cứu Rượu vang miền Trung nước Đức, cho thấy rõ sự gia tăng đáng kể hàm lượng polyphenol trong rượu vang được xử lý siêu âm. Chẳng hạn, trong rượu vang đỏ Đức loại Blauer Zweigelt, hàm lượng polyphenol đã tăng hơn 40%. Trong nghiên cứu này, 1,5L rượu vang đỏ Blauer Zweigelt được xử lý siêu âm ở mức cài đặt biên độ 100% (biên độ 43 μm, diện tích bề mặt đầu phát siêu âm 9 cm²). Độ hấp thụ quang của màu đỏ được đo ở 520 nm. Phép thử Folin-Ciocalteu được sử dụng để đo tổng hàm lượng polyphenol quy đổi theo catechin, cho thấy tổng hàm lượng polyphenol tăng 40%.

Siêu âm có thể được coi là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất cho nhiều mục đích trong quy trình sản xuất rượu vang và đã được chính thức phê duyệt để sử dụng trong xử lý nho nghiền.
Một nghiên cứu khác của Natolino và Celotti (2022) cũng chứng minh chất lượng vượt trội của rượu vang sau khi xử lý siêu âm. Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Udine ở Ý đã sử dụng thiết bị siêu âm Hielscher UP200St với đầu phát siêu âm S26d14 để khảo sát tác động của xử lý siêu âm đối với rượu vang đỏ. Như các đồ thị bên dưới cho thấy, siêu âm làm tăng chỉ số HCl của tất cả các mẫu được xử lý siêu âm, từ 68,06 ± 1,72 ở mẫu không xử lý lên giá trị trung bình 73,78 ± 1,52 ở các mẫu đã xử lý. Không thể xác định xu hướng rõ ràng khi tăng biên độ và thời gian xử lý siêu âm, mặc dù có thể quan sát thấy chỉ số HCl tăng đáng kể giữa các mẫu được xử lý siêu âm ở biên độ 30% trong 2 min (71,59 ± 1,06) và ở biên độ 90% trong 10 min (74,25 ± 1,53). Đồng thời, siêu âm làm giảm độ chát từ 91,8 ± 1,2 ở rượu vang không xử lý xuống giá trị trung bình 82,7 ± 3,7 ở các mẫu được xử lý siêu âm (xem các đồ thị bên phải).
Kích thước hạt của các chất keo, như tannin và polysaccharide, được giảm nhờ xử lý siêu âm, góp phần cải thiện độ ổn định và cảm nhận cảm quan cuối cùng.

Ủ và làm trưởng thành rượu vang bằng siêu âm

Sóng siêu âm đẩy nhanh quá trình ủ rượu vang bằng cách tác dụng các lực thuần túy vật lý, được gọi là lực cơ học siêu âm. Khi được điều chỉnh phù hợp với loại nho và rượu vang, quá trình xử lý bằng siêu âm có thể tăng tốc độ phản ứng ngưng tụ giữa anthocyanin và tannin, rút ngắn thời gian phát triển màu sắc tự nhiên thông thường của rượu vang, qua đó giảm thời gian cần thiết để ủ rượu vang.

Ủ rượu vang bằng siêu âm với tannin dùng trong sản xuất rượu vang

Tannin dùng trong sản xuất rượu vang, được chiết xuất từ gỗ sồi, hạt và vỏ nho, u bướu thực vật, hạt dẻ, quebracho, gambier và quả myrobalan, có thể được bổ sung ở các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất rượu vang để cải thiện đặc tính hương vị và độ bền màu. Xử lý bằng siêu âm có thể thúc đẩy quá trình ủ rượu vang sử dụng các tannin này. Quá trình tạo hương gỗ sồi bằng siêu âm là quá trình chuyển tannin và các hợp chất hương vị có nguồn gốc từ gỗ từ thanh hoặc dăm gỗ sồi vào rượu được đẩy nhanh đáng kể. Rượu vang được ủ với gỗ sồi bằng siêu âm có đặc tính hương vị tuyệt vời, được phát triển chỉ qua thời gian xử lý ngắn trong vài phút so với nhiều tháng ủ trong thùng gỗ. Chiết xuất bằng siêu âm giải phóng các hợp chất tạo hương gỗ sồi (ví dụ: vanillan, eugenol, isoeugenol, furfural, 5-methylfurfural, guaiacol, 4-methulguaiacol) nhờ tăng cường truyền khối.

Máy siêu âm hiệu suất cao cho sản xuất rượu vang công nghiệp

Các thiết bị xử lý của Hielscher Ultrasonics đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất rượu vang và ủ rượu mạnh. Các nhà sản xuất rượu vang – từ những vườn nho chuyên sản xuất rượu vang cao cấp với quy mô nhỏ đến các nhà sản xuất rượu vang quy mô lớn – đều tìm thấy trong danh mục thiết bị đa dạng của Hielscher thiết bị siêu âm lý tưởng cho các yêu cầu sản xuất về chiết xuất polyphenol và làm trưởng thành rượu vang. Các hệ thống xử lý theo mẻ cũng như xử lý liên tục trên đường ống đều có sẵn và có thể được gửi đi ngay trong ngày.

Tự động ghi dữ liệu

Để đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất thực phẩm và đồ uống, các quy trình sản xuất phải được giám sát và ghi chép chi tiết. Các thiết bị siêu âm kỹ thuật số của Hielscher Ultrasonics có chức năng tự động ghi dữ liệu. Nhờ tính năng thông minh này, tất cả các thông số quan trọng của quá trình như năng lượng siêu âm (tổng năng lượng và năng lượng thuần), nhiệt độ, áp suất và thời gian đều được tự động lưu vào thẻ SD tích hợp ngay khi thiết bị được bật. Việc giám sát quá trình và ghi dữ liệu đóng vai trò quan trọng đối với việc liên tục chuẩn hóa quy trình và chất lượng sản phẩm. Bằng cách truy cập dữ liệu quá trình được ghi tự động, bạn có thể xem xét lại các lần xử lý bằng siêu âm trước đó và đánh giá kết quả.
Một tính năng thân thiện với người dùng khác là điều khiển từ xa qua trình duyệt của các hệ thống siêu âm kỹ thuật số của chúng tôi. Thông qua chức năng điều khiển từ xa qua trình duyệt, bạn có thể khởi động, dừng, điều chỉnh và giám sát thiết bị xử lý siêu âm từ xa ở bất cứ đâu.

Đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất – Được thiết kế và sản xuất tại Đức

Phần cứng tinh vi và phần mềm thông minh của các thiết bị siêu âm Hielscher được thiết kế để bảo đảm kết quả chiết xuất bằng siêu âm đáng tin cậy từ nguyên liệu thực vật của bạn, với kết quả có thể tái lập và khả năng vận hành an toàn, thân thiện với người dùng. Độ bền, độ tin cậy, khả năng vận hành 24/7 ở mức đầy tải và thao tác đơn giản đối với người vận hành là những yếu tố chất lượng bổ sung khiến thiết bị siêu âm Hielscher được ưa chuộng.
Các thiết bị chiết xuất của Hielscher Ultrasonics được sử dụng trên toàn thế giới để chiết xuất chất lượng cao trong sản xuất thực phẩm và đồ uống. Đã được chứng minh là mang lại hiệu suất thu hồi cao và chất lượng vượt trội, các thiết bị siêu âm Hielscher không chỉ được các nhà làm vang thủ công quy mô nhỏ sử dụng mà còn chủ yếu được dùng trong sản xuất công nghiệp các loại rượu vang phân phối thương mại. Nhờ phần cứng bền bỉ và phần mềm thông minh, các thiết bị xử lý siêu âm Hielscher có thể được vận hành và giám sát dễ dàng.
Hielscher Ultrasonics tại Teltow, Đức là doanh nghiệp gia đình do chủ sở hữu quản lý. Hielscher Ultrasonics được chứng nhận ISO. Tất nhiên, các thiết bị siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Bảng dưới đây cho biết công suất xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi: