Sonication của rượu vang – Ứng dụng sáng tạo của siêu âm trong nhà máy rượu vang

Siêu âm là một phương pháp xử lý không nhiệt, đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm do ứng dụng nhẹ nhưng ảnh hưởng đáng kể đến sản phẩm. Đối với các nhà máy rượu vang, sonication cung cấp các ứng dụng khác nhau như chiết xuất hương vị, phenolics và chất màu, sự trưởng thành & lão hóa, sồi cũng như khử khí.

Rượu vang là một loại đồ uống có cồn, thường được làm từ nho, nhưng cũng từ các loại trái cây khác (ví dụ như rượu táo, rượu cơm cháy) hoặc các nguyên liệu dựa trên tinh bột (ví dụ như rượu gạo, rượu ngô).
Rượu vang là một hàng hóa tiêu dùng được ưa chuộng mà việc sản xuất đòi hỏi một quy trình xa hoa. Sản xuất rượu vang chất lượng cao và chất lượng cao được biết đến như một công việc tốn thời gian và do đó tốn nhiều chi phí. Cuối cùng, đó là lợi ích của nhà sản xuất rượu vang để tăng tốc độ Lên men (chuyển đổi thành rượu) và sự trưởng thành (để truyền đạt hương vị và mùi thơm phức tạp) và sản xuất đồng thời một loại rượu chất lượng cao với hương vị, bó hoa, cảm giác miệng và màu sắc mong muốn.

Hiệu ứng khác nhau của siêu âm trong chế biến rượu vang

Siêu âm điện áp dụng cho rượu vang mang lại nhiều tác dụng có lợi. Các ứng dụng quan trọng nhất bao gồm Tăng cường hương vị của bó hoa rượu vang bằng cách chiết xuất các thành phần giàu hương vị, chẳng hạn như phenolics và aromatics, gỗ sồivà sự tăng tốc của trưởng thành & Lão hóa.

Khai thác các hợp chất thơm và phenolic từ nho

Siêu âm là một phương tiện nổi tiếng và đã được chứng minh để chiết xuất nguyên liệu thực vật nội bào và các hợp chất thơm. Hoạt động cơ học của siêu âm hỗ trợ sự khuếch tán dung môi vào mô. Khi siêu âm phá vỡ thành tế bào một cách cơ học bởi các lực cắt xâm thực, nó tạo điều kiện cho việc chuyển từ tế bào vào dung môi. Việc giảm kích thước hạt bằng cách xâm thực siêu âm làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa pha rắn và pha lỏng.
Nho nổi tiếng và có nhu cầu về sự phong phú của chúng trong polyphenol. Các hợp chất phenolic này (như flavanol monomeric, dimeric, trimeric và procyanidin polyme cũng như axit phenolic) của nho được biết đến với đặc tính chống oxy hóa và chống oxy hóa. Về mặt hóa học, chúng có thể được tách thành hai loại phụ: flavonoid và không flavonoid. Các flavonoid quan trọng nhất trong rượu vang là anthocyanin và tannin góp phần vào màu sắc, hương vị và cảm giác miệng. Trong số các non-flavonoid có stilbenes như resveratrol và các hợp chất axit, chẳng hạn như benzoic, caffeic và axit cinnamic. Hầu hết tất cả các hợp chất phenolic này được chứa trong vỏ nho và hạt. Các lực siêu âm cường độ cao có khả năng chiết xuất các thành phần có giá trị từ hạt nho và da một cách hiệu quả.
Trong nghiên cứu của Cocito et al. (1995), ultrasonication đã được chứng minh là một quá trình nhanh chóng, lặp lại và tuyến tính để khai thác các hợp chất thơm trong phải và rượu vang. Kết quả thu được của nồng độ hợp chất bằng cách khai thác siêu âm cao hơn so với khai thác cột C18 (chiết xuất nhựa).
Tóm tắt những ưu điểm của việc khai thác siêu âm, siêu âm là một giải pháp thay thế rẻ tiền, đơn giản và hiệu quả cho các phương tiện khai thác không nhiệt thông thường, chẳng hạn như áp suất thủy tĩnh cao (HP), carbon dioxide nén (cCO2) và carbon dioxide siêu tới hạn (ScCO2) và xung điện trường cao (HELP). Một lợi thế nữa là thực tế, khai thác siêu âm - trái ngược với các lựa chọn thay thế có tên ở trên - có thể dễ dàng kiểm tra trong phòng thí nghiệm hoặc cân băng ghế dự bị. Các thử nghiệm này cung cấp kết quả có thể tái tạo để việc mở rộng quy mô sau đó không đòi hỏi nỗ lực hơn nữa trong việc tìm kiếm cài đặt tối ưu. Đối với sản xuất thương mại đầy đủ, đáng tin cậy ultrasonicators hạng nặng Với lên đến 16.000 watt mỗi đơn vị cho phép xử lý sonication của các dòng khối lượng rất cao.

Khai thác hỗ trợ siêu âm cho rượu sồi

Trong giai đoạn sồi, rượu tiếp xúc với gỗ của thùng (gỗ sồi truyền thống) hoặc có thêm dăm gỗ, gậy / gậy gỗ hoặc bột sồi (gỗ sồi thay thế). Loại gỗ phổ biến nhất để ngâm (hương liệu) là - theo thuật ngữ của quy trình - gỗ sồi (quercus). Các loại gỗ khác, được sử dụng hiếm hơn, ví dụ như hạt dẻ, thông, gỗ đỏ, anh đào hoặc keo. Các tính chất hóa học của gỗ được sử dụng để có được những ảnh hưởng sâu sắc đối với hương vị và bó hoa của rượu vang. Các phenol có trong gỗ sồi tương tác với các hương vị sản xuất rượu vang, chẳng hạn như vani, caramel, kem, gia vị hoặc hương vị đất. Một tác dụng rất quan trọng là ellagitannin (tannin thủy phân), có nguồn gốc từ cấu trúc lignin trong gỗ, vì chúng bảo vệ rượu khỏi quá trình oxy hóa và khử.
Khai thác siêu âm rất hữu ích cho giai đoạn ngâm rượu do thực tế là sự xâm nhập của chất lỏng vào cấu trúc gỗ của bột, dăm, que hoặc cọc sẽ được tăng cường bởi các chu kỳ áp suất cao và áp suất thấp được tạo ra bởi siêu âm. Do đó, việc chuyển khối lượng sẽ được tăng lên rõ ràng, điều này đòi hỏi thời gian ngâm ngắn hơn và kết quả cao hơn về hương vị. Nếu bột gỗ sồi hoặc chưng cất hương vị gỗ (gỗ sồi thay thế) được áp dụng vào rượu vang, các lực siêu âm cung cấp một sự phân tán rất tốt của các hạt hoặc giọt vào rượu để cải thiện làm ướt bề mặt và tiếp xúc. Điều này rất quan trọng để đạt được hương vị và cảm giác miệng cao và góp phần vào chất lượng của đồ uống có cồn. Thực tế là thùng và lão hóa tạo thành một yếu tố thời gian và chi phí kéo dài trong vinification, làm cho siêu âm đến một phương pháp xử lý đặc biệt thú vị như các thiết bị siêu âm Hielscher thuyết phục bởi chi phí đầu tư thấp, dễ thực hiện và nổi bật Hiệu quả năng lượng.

Siêu âm hỗ trợ deagglomeration trong quá trình lão hóa rượu vang

Trong quá trình lão hóa truyền thống tốn nhiều thời gian của rượu vang, các phản ứng của các phân tử khác nhau xảy ra trong rượu vang. Điều này có nghĩa là các phân tử thay đổi tương ứng với sự tương tác với nhau. Thời gian và kết quả của sự thay đổi phân tử này phụ thuộc vào các thành phần của rượu vang và môi trường của anh ta. Thông thường, người ta chấp thuận rằng rượu được phân tán trong rượu, nhưng điều này không có nghĩa là sự pha trộn các phân tử sẽ đạt được. Như trong rượu vang tự nhiên chỉ có năng lượng thấp cho các phản ứng – Khi liên kết và pha trộn - có sẵn, mức độ thay đổi tự nhiên sẽ hầu hết chưa hoàn thành. Mặc dù các thành phần có xu hướng tương tác, gắn và thay đổi tính chất phân tử, nhưng chúng không thể nhận ra sự tương tác, chuyển đổi hoặc liên kết tuyệt đối ở cấp độ phân tử vì lý do năng lượng thấp.
Khi rượu vang được sonicated (có nghĩa là đầu vào của năng lượng vào chất lỏng), các thành phần cung cấp một mức độ phân tán phù hợp và đồng đều hơn. Bằng cách sonicating, rượu vang trở thành một chất lỏng đồng nhất với thời hạn sử dụng kéo dài trong một thời gian điều trị rất ngắn. Tính đồng nhất cho phép tương tác cao hơn giữa các phân tử và do đó thay đổi phân tử hoàn chỉnh hơn. Điều này có nghĩa là một sự nâng cao về hương vị và chất lượng.

Phân tán: Trước khi đóng chai, hầu hết các loại rượu vang được xử lý bằng các chất phụ gia, chẳng hạn như chất bảo quản (ví dụ kali bisulfate, natri bisulfate), chất tẩy rửa, bột màu và các chất tinh chế và chất cải thiện hơn nữa. Những chất phụ gia này được sử dụng để tránh nâu sớm và hư hỏng, để cải thiện chất lượng rượu vang, để loại bỏ sự thiếu hụt hoặc để hỗ trợ quá trình lên men. Bằng cách siêu âm, các chất phụ gia này có thể được phân tán rất nhất quán vào rượu để đạt được kết quả cao hơn của quá trình chế biến. Điều này cuối cùng dẫn đến chất lượng cao hơn và hương vị tốt hơn - nỗ lực của mỗi vintner.

Khai thác siêu âm các hợp chất hoạt động

Rượu vang có nhiều hợp chất hoạt động có lợi cho sức khỏe như tannin, phenolics, flavonoid và các hợp chất khác, là những thành phần có giá trị được sử dụng trong ngành dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm.
Đọc thêm về việc chiết xuất các chất phytochemical như polyphenol, anthocyanidins, proanthocyanidin và các hợp chất hoạt tính sinh học khác từ nho và các sản phẩm phụ của nho!

Chuyến tham quan

Lão hóa rượu gạo và rượu ngô: Chang et al. (2002) đã tìm thấy trong nghiên cứu của họ về rượu gạo và rượu ngô rằng tác động lão hóa của sonication rượu vang phụ thuộc vào loại rượu vang. Vì vậy, sự lão hóa siêu âm của rượu gạo liên quan đến giá trị pH, nồng độ cồn, acetaldehyde, hương vị và chất lượng cảm giác tốt hơn đáng kể so với sự lão hóa hỗ trợ siêu âm của rượu ngô. Đối với cả rượu gạo và rượu ngô, thời gian lão hóa đã giảm đáng kể (từ 1 năm xuống còn 1 tuần hoặc 3 ngày).

Ultrasonicators công nghiệp với các lò phản ứng chảy qua để sonication rượu vang và nước ép.

Bộ vi xử lý siêu âm của Hielscher

Hielscher là nhà cung cấp hàng đầu các thiết bị siêu âm chất lượng cao và hiệu suất cao. Thiết bị siêu âm được thực hiện bởi Hielscher được sử dụng cho các mẫu phòng thí nghiệm, xử lý quy mô thí điểm hoặc sản xuất quy mô đầy đủ trong phạm vi đa dạng của ngành công nghiệp và nghiên cứu. Để có hiệu suất hoàn hảo và điều chỉnh cho từng quá trình, Hielscher cung cấp một loạt các thiết bị siêu âm cho sonication của bất kỳ khối lượng chất lỏng nào, từ vài microlit đến hàng trăm mét khối mỗi giờ. Các thiết bị siêu âm có thể dễ dàng kiểm tra hiệu quả quá trình của chúng ở quy mô nhỏ hơn. Thông thường, các UIP1000hd (1kW) được sử dụng để phát triển quy trình cho tốc độ dòng chảy từ 0,5L đến 1000L mỗi giờ. Ở quy mô này, hiệu quả xử lý có thể được tối ưu hóa bằng cách thay đổi biên độ, áp suất và tốc độ dòng chảy. Việc lắp đặt hoặc trang bị thêm hệ thống siêu âm vào dây chuyền sản xuất cũng như vận hành và bảo trì rất đơn giản và không gặp khó khăn.

Ultrasonics trong chất lỏng

Siêu âm công suất cao tạo ra Cavitation thành chất lỏng. Trong quá trình nổ tung của bong bóng xâm thực, cục bộ xuất hiện lực cực cao: trong "điểm nóng" xâm thực có nhiệt độ rất cao (khoảng 5.000K) và áp suất (khoảng 2.000atm) đạt được. Sự nổ tung của bong bóng xâm thực cũng dẫn đến các tia chất lỏng có vận tốc lên tới 280m / s. Khi các lực mạnh này đi vào chất lỏng, chúng gây ra các hiệu ứng khác nhau. Trong một chất lỏng có cồn, ultrasonication gây ra sự tăng tốc của quá trình oxy hóa, trùng hợp, và ngưng tụ rượu, aldehyd, este và olefin để xây dựng các hợp chất mới tạo ra nhiều hơn và tốt hơn hương vị và bó hoa.
Là ứng dụng siêu âm thú vị nhất để làm rượu vang (vinification), đặc biệt là siêu âm hỗ trợ Khai thác, kết tụ, và Phân tán phải được đặt tên. Những tác động này làm cho sonication trở thành một phương pháp chế biến hiệu quả cho rượu vang và các loại đồ uống khác.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: