Ultrasonidos de alta potencia, una tecnología innovadora y versátil de fácil implantación en bodegas


P. Pérez-Porras,1 A.B. Bautista-Ortín,1 R. Jurado, 2 E.Gómez-Plaza1
1 Departamento de Tecnología de los Alimentos, Nutrición y Bromatología, Facultad de Veterinaria, Universidad de Murcia, Murcia, España
2 Agrovin S.A., Alcázar de San Juan, Ciudad Real, España

Introducción

El color y el aroma de un vino son actores determinantes en la consideración de su calidad. Así, la concentración y el tipo de compuestos fenólicos, aromáticos y polisacáridos que encontramos en esta matriz tan compleja resultan factores fundamentales en la obtención de un determinado perfil de vino.

Los compuestos fenólicos y aromáticos, debido a su localización en el interior de las células de la uva, y principalmente en el hollejo, presentan una limitada extracción durante el proceso de maceración. Las paredes celulares, formadas por celulosa, hemicelulosa, proteínas solubles y pectinas, actúan como barreras naturales a la difusión de estos compuestos de la uva al mosto-vino [1] siendo sus características estructurales y de composición -condicionadas por factores como la variedad, el grado de maduración de la uva o su posible afectación microbiológica [2,3]– determinantes de las cinéticas de extracción de los compuestos de interés. Además, durante el proceso de maceración se produce la liberación al medio de polisacáridos provenientes de la degradación de estas paredes celulares, que tendrán un papel fundamental en la estabilización y cuerpo de los vinos.

A lo largo de la etapa de maceración, la alteración y degradación de las paredes celulares facilita la extracción de los compuestos de interés, y desde siempre, el control del tiempo de maceración y la temperatura durante la misma han sido una herramienta para acelerar, intensificar o dirigir este proceso. Así, se consiguen perfiles más terpénicos del mosto-vino mediante el desarrollo de maceraciones a baja temperatura, mayor intensidad de color gracias a las altas temperaturas o un perfil más tánico con maceraciones largas. Además, la aplicación de bazuqueos, remontados o incluso altas temperaturas como el flash-release o la termovinificación, el uso de nieve carbónica o de enzimas pectolíticas son otras técnicas muy empleadas en bodega, cuya elección se da, muchas veces, en función de las características que presenta la uva en su entrada a bodega [4-7], aunque gran parte de estas técnicas suponen un alto coste energético o incluso pueden alterar las características organolépticas del vino.

No obstante, la industria enológica en la actualidad busca nuevas tecnologías, que sean más eficientes a nivel energético y que permitan afrontar los problemas que está causando el cambio climático. Entre estos problemas encontramos la gran variabilidad de las características de sus cosechas, la separación temporal de la madurez tecnológica y fenólica, y un estrechamiento de la fecha de vendimia que provoca una entrada importante de uva en bodega en poco tiempo y que puede resultar en un factor limitante en el proceso de elaboración por falta de depósitos de maceración, obligando al enólogo a reducir tiempos de maceración, lo que va en detrimento de la calidad del vino.

Es necesario que el enólogo disponga de nuevas tecnologías que le permitan afrontar estos problemas sin perder calidad. En la actualidad, altas presiones hidrostáticas, campos eléctricos pulsados y ultrasonidos de alta potencia (US), son tecnologías no-térmicas, eficientes y con baja generación de efluentes que ha ido incorporando desde el año 2019 la Organización Internacional de la Viña y el Vino entre las permitidas en la elaboración de mostos y vinos.

Los ultrasonidos de alta potencia, antes de su aprobación, ya habían sido estudiados durante décadas en el sector agroalimentario [8-10] con interés en distintos objetivos, siendo los más destacables en enología el control microbiológico y la extracción de compuestos fenólicos y aromáticos en vino blanco y tinto, principalmente estudiados a escala de laboratorio [11-20].

El efecto de los US se relaciona con el fenómeno de cavitación. Al tratarse de ondas mecánicas, ejercen períodos de alta y baja presión sobre el medio líquido. Cuando dicha presión local es inferior a la presión de vapor da lugar a la formación de pequeñas burbujas, que transitan los períodos de alta y baja presión expandiéndose y contrayéndose. La cavitación requiere un tiempo de iniciación, con lo que un período de rarefacción limitado, obtenido con la alta frecuencia, produce una disminución del fenómeno de cavitación y un crecimiento leve del tamaño de las burbujas, lo que se traduce en el fenómeno de “cavitación estable”, en la que la tensión superficial de las microburbujas resiste el proceso de expansión [21,22]. Frente a ello, la baja frecuencia favorece el fenómeno de cavitación transitoria, que supone el colapso e implosión de la burbuja, generándose puntos de alta temperatura y presión desde los que la alta energía también se transmite como ondas de choque capaces de romper las estructuras sólidas cercanas, como pueden ser paredes celulares del hollejo de la uva, fenómeno ya estudiado por González-Centeno et al. [23] en sus estudios de extracción de polifenoles a partir de hollejo de uva tinta mediante el uso de US de tres frecuencias diferentes (40, 80 y 120 kHz), concluyendo que la más baja resultó ser la más efectiva.

 

Objetivo

Ya que la gran mayoría de trabajos desarrollados en enología con los ultrasonidos hasta hace pocos años se limitaban, mayoritariamente, a ensayos a escala de laboratorio usando dispositivos en discontinuo como baños y sondas, los trabajos de nuestro grupo de investigación se han centrado en el estudio de esta tecnología a escala semiindustrial e industrial para su aplicabilidad en bodega, en un proceso en continuo para determinar la posibilidad de obtener vinos de alta calidad y reducir, si es necesario, el tiempo de elaboración en bodega.

Figura 1 Esquema de fases de la cavitación [24]

 

Material y métodos

Durante los años 2019, 2020, 2021 y 2022, grupos de investigación de la Universidad de La Rioja, Universidad de Castilla-La Mancha y de la Universidad de Murcia, desarrollaron, en colaboración, un conjunto de ensayos con el objetivo de analizar las posibilidades que ofrece el uso de ultrasonidos de alta potencia en la industria enológica. Para ello, en las distintas añadas, fueron desarrolladas vinificaciones a escala semiindustrial mediante el empleo de equipos de ultrasonidos MiniPerseo y Ultrawine, diseñados y patentados por la empresa de productos y tecnologías enológicas Agrovin SA (Alcázar de San Juan, Ciudad Real, España).

La aplicación de ultrasonidos de alta potencia se realizó sobre pasta de uva estrujada con el fin de promover la rotura de las paredes celulares y favorecer la extracción de compuestos de interés durante la maceración. La composición fenólica, aromática y polisacarídica fueron analizadas en los vinos obtenidos en los distintos ensayos, en los que se empleó uva de variedades tintas y blancas para la elaboración de vinos tintos, rosados y blancos. Se determinó la influencia de factores como el tiempo de maceración, el grado de maduración de la uva, la variedad y la combinación de los US con la tradicional técnica de la adición de enzimas pectolíticas.

En la uva se llevaron a cabo análisis de parámetros fisicoquímicos, microscopía óptica y composición de la pared celular, mientras que en el vino también se analizaron parámetros fisicoquímicos, las características cromáticas y se realizaron análisis cromatográficos para la determinación de compuestos fenólicos (HPLC-DAD, HPLC-SEC), compuestos aromáticos y polisacáridos (CG-MS) y un análisis sensorial.

 

Resultados

Los resultados principales obtenidos en los estudios se recogen en la Tabla 1

Tabla 1 Resultados principales de los estudios en vino blanco, rosado y tinto del uso de US

 

Los resultados indican, en general, que los ultrasonidos intensifican el color y la concentración de compuestos fenólicos en vino tinto en igualdad de tiempo de maceración. Su aplicación sobre uva estrujada con bajo grado de maduración permite un incremento en el índice de polifenoles totales de más de un 20 % con el mismo tiempo de maceración (Figura 2) y nos puede permitir obtener vinos con altos valores cromáticos, similares a vinos obtenidos de uvas más maduras, pero con menor contenido alcohólico. El incremento de polifenoles en uvas más maduras puede llegar al 30 % con respecto a un vino control elaborado con uvas no sonicadas.

Figura 2 Incremento de intensidad de color (IC) y el índice de polifenoles totales (IPT) en vino tinto mediante el uso de US o US y adición de enzimas (US+E) sobre pasta de uva estrujada de distinto grado de maduración, con respecto a vino control de 7 días de maceración (C7d)

 

También es muy importante señalar que en los estudios realizados durante la elaboración de vinos rosados y blancos de calidad (Tabla 2), el uso de US puede sustituir a la maceración prefermentativa, presentando el vino rosado un incremento del 80 % en la intensidad de color del vino y más de un 100 % de incremento en el contenido de aromas varietales (terpenos y norisoprenoides) en el vino blanco elaborado con US frente al obtenido con maceración prefermentativa.

Tabla 2 Incremento de intensidad de color (IC), índice de polifenoles totales (IPT) y compuestos aromáticos en vinos rosados y/o blancos

 

Con estos resultados se puede concluir que los US actúan como una herramienta potencial para el enólogo, al que permiten afrontar de mejor forma los diversos problemas que pueda presentar la uva en su entrada a bodega, acelerando el proceso de elaboración y obteniendo vinos de alta calidad.

 

Referencias

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