Примена ултразвучне технологије старења: коришћење ултразвука за убрзавање старења и сазревања укуса алкохолних пића

Примена ултразвучне технологије старења: коришћење ултразвука за убрзавање старења и сазревања укуса алкохолних пића

Традиционално старење алкохолних пића обично захтева дуг период. Током складиштења, алкохоли, киселине, естри, феноли и друга једињења укуса унутар течности пролазе кроз споре процесе — као што су оксидација, естерификација, кондензација, екстракција и испаривање — који постепено омекшавају тело духа и усклађују његову арому.

Међутим, продужено складиштење подразумева веће трошкове, значајно повезивање капитала и продужене производне циклусе.

Са напретком ултразвучне технологије, **Технологија ултразвучног старења** се појавила као обећавајући метод за интензивирање процеса у области прераде алкохолних пића.

Акустична кавитација, генерисана ултразвуком високог интензитета, интензивира пренос масе на микро скали, мешање и међуфазне интеракције унутар течности, утичући на тај начин на физичко-хемијске процесе повезане са сазревањем и развојем укуса.

Ултразвук не само да „тресе“ пиће; него, кроз примену специфичне акустичне енергије, служи као контролна, допунска техника традиционалном процесу старења.

Шта је старење уз помоћ ултразвука?

Старење уз помоћ ултразвука укључује примену ултразвука високог интензитета на течност (као што је вино или алкохолна пића) да би се изазвала акустична кавитација, акустична струјања и поремећаји микроразмера, чиме се убрзавају или интензивирају физичко-хемијски процеси повезани са сазревањем.

Када ултразвук уђе у течност, генерише велики број ситних кавитационих мехурића.

Ови мехурићи пролазе кроз циклус:

Формирање → Раст → Брзи колапс

Током колапса, стварају се локализована, пролазна високоенергетска окружења и интензивни поремећаји течности микроразмера.

Ови ефекти могу промовисати:

·Интермолекуларни контакт

· Трансфер масе

· Растварање и екстракција

·Процеси повезани са оксидацијом

·Естерификација и друге реакције

· Ослобађање једињења ароме

·Хомогенизација течности

Стога, срж ултразвучног старења није једноставно подизање температуре, већ интензивирање преноса масе и реакционих процеса унутар течности кроз акустичну кавитацију и сонохемијске ефекте.

Зашто ултразвук може утицати на старење алкохолних пића?

Традиционално старење је веома сложен процес.

Узимајући вино као пример, током складиштења може доћи до следећег:

·Промене фенолних једињења

· Полимеризација танина

· Промене пигмента

· Формирање естра

·Реакције између алкохола и киселина

· Ослобађање и трансформација једињења ароме

· Процеси микрооксидације

Ови процеси обично захтевају дуго времена да се одвијају постепено.

Ултразвук може повећати кретање на микро скали унутар течности кроз кавитацију и акустично струјање, чиме се мења пренос масе и реакционо окружење.

Ултразвук може имати посебно изражен ефекат на процесе који укључују интерфејс течност-течност, течност-чврсто стање и течност-гас.

Сходно томе, старење уз помоћ ултразвука се генерално схвата као облик технологије интензивирања процеса.

Кључни механизми старења уз помоћ ултразвука

1. Акустична кавитација

Акустична кавитација је један од најважнијих механизама у старењу уз помоћ ултразвука.

Формирање и колапс кавитационих мехурића може да створи локализоване, брзе микро-млазове и интензивне поремећаје.

Ови ефекти олакшавају мешање на микро скали и пренос масе унутар течности.

2. Појачани пренос масе

Различите компоненте унутар течности нису статичне.

Акустично струјање које генерише ултразвук побољшава пренос масе унутар течности, омогућавајући супстанцама у различитим регионима да дођу у темељнији контакт. Овај ефекат је посебно важан за процесе који укључују екстракцију, растварање или међуфазни пренос масе.

3. Убрзавање екстракције дрвених компоненти

Током процеса старења у храстовим бурадима, течност постепено извлачи из храста:

· Танини

· Једињења сродна лигнину

· Ванилин

· Једињења фурана

· Фенолне супстанце

Када се користи храстова струготина, блокови или други дрвени медији, ултразвук побољшава контакт и пренос масе између течности и дрвета.

Сходно томе, екстракција храста уз помоћ ултразвука је кључна област примене у технологијама убрзаног старења.

Ултразвучни систем циркулације убрзаног старења

За индустријске примене, уместо инсталирања бројних ултразвучних сонди директно унутар великих резервоара за складиштење, може се користити конфигурација заснована на циркулацији.

Типичан систем:

Резервоар за течност

↓

Санитарна циркулациона пумпа

↓

Ултразвучни реактор за старење

↓

Систем контроле температуре

↓

Вратите се у резервоар за складиштење

Кроз циркулацију, течност континуирано пролази кроз зону ултразвучног третмана високог интензитета.

Овај дизајн нуди следеће предности:

· Концентрисана зона ултразвучног третмана

· Лака контрола ултразвучне енергије

· Погодна контрола протока

· Поједностављена контрола температуре

· Омогућава више циклуса циркулације

· Погодније за пилотско и индустријско повећање

За производњу хране и пића, влажни делови направљени од СС304 или СС316Л и прикључци санитарних цеви могу се користити за испуњавање специфичних хигијенских захтева.

Које параметре треба контролисати за ултразвучно убрзано старење?

Ултразвучно убрзано старење укључује више од једноставног постављања ултразвучног нивоа снаге.

Следећи параметри су кључни:

Ултразвучна фреквенција

Индустријска обрада течности високог интензитета обично користи ултразвучне системе који раде на приближно 20 кХз.

Различите фреквенције производе различите карактеристике акустичне кавитације; стога се фреквенција мора одабрати на основу специфичне примене.

Ултразвучна снага

Снага одређује количину ултразвучне енергије која се испоручује течности.

Међутим, прекомерна снага може довести до:

· Брзи пораст температуре

· Повећано испаравање течности

· Већа потрошња енергије

· Ненамерне промене у профилу укуса

Стога је неопходна оптимизација на основу специфичне течности која се обрађује.

Амплитуда

Амплитуда директно утиче на интензитет механичке вибрације ултразвучне сонде.

Интензитет третмана се генерално може контролисати подешавањем амплитуде. **Време обраде**

Различите врсте алкохолних пића захтевају различито време обраде.

Због тога се препоручује да се одреди оптимално време обраде кроз мала испитивања пре него што пређете на повећање величине пилота.

Температура

Температура је критичан параметар у ултразвучном процесу старења.

Топлота се ствара током ултразвучног рада.

Ако напитак захтева обраду на нижим температурама, може се додати следеће да би се постигла контрола температуре:

Циркулација расхладне воде + измењивач топлоте + сензор температуре.

Будућа примена ултразвучне технологије старења

Како се производња алкохола креће ка краћим циклусима, већој ефикасности, контролисаности и аутоматизацији, ултразвучна технологија старења има значајан потенцијал за даља истраживања и индустријску примену.

Будући развој се може фокусирати на:

· Одлежавање вина уз помоћ ултразвука

· Ултразвучно старење *Баијиу* (кинеског белог шпирита)

· Ултразвучна брза екстракција храста за виски

· Ултразвучно сазревање ракије

· Ултразвучна обрада воћних вина

· Ултразвучна екстракција из храстових медија

· Ултразвучно старење континуираног протока

· Комбиновано старење ултразвуком и температуром контролисано

· Комбиновани ултразвучни и микро-оксигенациони процеси

Међу њима, систем за ултразвучно старење са континуираним протоком је посебно погодан за предузећа која се баве алкохолом која захтевају индустријску и аутоматизовану производњу.

**Закључак**

Ултразвучно старење је технологија за интензивирање процеса која користи акустичну кавитацију и ултразвучно појачан пренос масе како би се олакшало сазревање алкохолних пића.

Може се применити на истраживање и производњу разних жестоких пића и вина – као што су вино, *Баијиу*, виски, ракија, рум и воћна вина – и може се интегрисати са храстовим чипсом, храстовим блоковима, системима циркулације и системима за контролу температуре.

За индустријску производњу, примарне предности ултразвучног старења у односу на традиционално статичко старење су могућност контроле процеса и подесиви интензитет третмана; даље, континуирана и аутоматизована обрада се може постићи коришћењем циркулишућих ултразвучних реакционих комора.

Међутим, старење алкохола је сложен процес, а параметри ултразвучног третмана морају бити оптимизовани на основу специфичне врсте пића, формулације и жељеног профила укуса. Коначни параметри процеса за индустријску примену треба да се одреде кроз мала испитивања, пилот тестове и валидацију путем сензорне и физичко-хемијске анализе, уместо да се једноставно ослањају на нивое ултразвучне снаге да би се проценила ефикасност старења.