Aplicación de ultrasonidos en procesos de vinificación.

La presente invención se refiere a un procedimiento, y un equipo para la extracción de compuestos de la uva mediante ultrasonidos en los procesos de vinificación generados a través de un sonoplato acoplado a las paredes de la tubería/conducto por la que circula la uva estrujada.

Extracción en la que se realiza la transferencia de los fenoles responsables del color desde la parte sólida (hollejo) hacia la líquida después del estrujado de la uva como consecuencia del fenómeno conocido como cavitación, que permite la rotura de las células del hollejo y pone a disposición del medio líquido los compuestos fenólicos responsables del color para que se integren en dicho medio líquido potenciando el color del vino.

Objeto de la invención.

La presente invención hace referencia a un procedimiento, un módulo y un equipo para la extracción de compuestos de la uva mediante ultrasonidos en los procesos de vinificación.

En particular, la invención se refiere a la transferencia de los compuestos fenólicos responsables del color desde el hollejo hacia la parte líquida (mosto) después del estrujado de la uva utilizando para ello un procedimiento y un equipo basados en la generación de ultrasonidos.

Mas particularmente, la invención se refiere a la generación, gracias a la utilización de ultrasonidos, del fenómeno conocido como cavitación, que permite la rotura de las células del hollejo y pone a disposición del medio líquido los compuestos fenólicos responsables del color para que se integren en dicho medio líquido potenciando el color del vino.

Antecedentes de la invención.

El color de los vinos es uno de los parámetros organolépticos más valorados por el consumidor ya que da información sobre su vinificación, evolución y los defectos que pueda presentar. Con el paso del tiempo y debido a procesos de oxidación, los vinos blancos evolucionan hacia tonalidades más apagadas como son los amarillos dorados. Lo mismo ocurre en los vinos rosados y tintos, la viveza de sus colores disminuye con el paso del tiempo.

Especial interés tiene el color en vinos tintos y rosados, debido a los recursos económicos que se han de emplear para extraer la fracción fenólica del hollejo, lugar donde se almacenan los responsables de la coloración, los compuestos fenólicos. Estas sustancias no sólo influyen sobre el color sino también contribuyen a la fase gustativa o flavor (aroma, astringencia y sabor) y además influyen sobre el retrogusto o el cuerpo.

Bajo el nombre de compuestos fenólicos se agrupan sustancias heterogéneas clasificadas como sigue:

No Flavonoideos: estilbenos y ácidos fenólicos.

Flavonoideos: antocianos, flavanoles, flavonoles, flavononoles y flavonas.

De todas ellas son los antocianos y los pigmentos derivados de ellos, producidos mediante procesos de copigmentación o condensación, los compuestos que más influyen en la coloración de los vinos tintos y rosados dando lugar a coloraciones anaranjadas, rojas, violáceas o azules.

La transferencia de los compuestos fenólicos responsables del color desde el hollejo hacia la fase líquida (mosto ) después de un proceso de estrujado, está íntimamente relacionado con la materia prima y las técnicas de vinificación empleadas e influye de manera decisiva la variedad, el grado de maduración y tamaño de la uva.

El proceso de maceración tradicional o bordelés, se inicia cuando la vendimia es estrujada, pero es especialmente eficaz cuando comienza la fermentación alcohólica. Tras el encubado y su posterior inoculación, se hacen necesarios los remontados y bazuqueos para que la parte sólida situada en la zona superior del depósito formando el sombrero, esté en contacto con el mosto, incrementando su color.

Los vinos elaborados mediante este proceso se caracterizan por ser de reconocida calidad. No obstante, para llevar a cabo la maceración tradicional es necesaria una inversión económica elevada en la adquisición de depósitos adaptados, espacio suficiente para la instalación de los mismos, personal a cargo del proceso, etc. Además, para conseguir un buen producto la maceración se tiene que desarrollar durante varios días, tiempo que en ocasiones la bodega no tiene debido a la mecanización en la recolección de la uva.

Existen otros métodos alternativos al anterior que pretenden aumentar el rendimiento de la maceración, entendiendo por ello provocar la rápida extracción de los compuestos fenólicos responsables del color aumentando de forma drástica la temperatura, como es el caso de la maceración prefermentativa flash-expansión o la termovinificación, o por el contrario extraer la materia colorante lentamente debido a que la pasta permanece a temperaturas por debajo de los 10°C, proceso conocido como críomaceración.

El proceso conocido como flash-expansión consiste en someter a temperaturas de hasta 90°C la uva estrujada (pasta de uva) producida para posteriormente colocarla bajo vacío. Lo anterior junto con un rápido enfriamiento (de 90°C a 30°C en 1 segundo aprox.) provoca una desorganización de los tejidos de la uva produciendo la cesión de compuestos hacia el mosto. Los equipos de flash son muy caros además de los gastos energéticos que conllevan la producción de calor y frío. Organolépticamente, la pérdida de aromas es una realidad. Como consecuencia del calentamiento aparecen

aromas a cocido debidos a un incremento de compuestos como el Hidroximetilfurfural (HMF), entre otros.

La termovinificación consiste en calentar los racimos enteros o procesados antes de la fermentación alcohólica para extraer todo su potencial polifenólico. Una vez sometida la vendimia a altas temperaturas, el color se seguirá extrayendo durante la fermentación alcohólica, ya que los hollejos seguirán en contacto con el mosto-vino. Al igual que la técnica anterior, la termovinificación es un proceso en continuo, aumenta el rendimiento en vendimias tintas y ahorra en capacidad de depósitos.

En general, los vinos elaborados mediante termovinificación son destinados a la mezcla con vinos de mejor calidad organoléptica pero que presentan una intensidad colorante menor. Son vinos donde aparecen los aromas herbáceos, a quemado, sin frescura y muy agresivos. La inversión económica necesaria es elevada.

En cuanto a la críomaceración, la uva despalillada y estrujada es sometida durante largos períodos de tiempo, unos 10 días, a una temperatura de 5 a 10°C. Los hollejos irán transmitiendo lentamente los compuestos fenólicos. Los inconvenientes de esta técnica residen en que no es un proceso continuo, donde la vendimia enfriada se almacena durante un tiempo antes de ser fermentada. Para ello es necesario que las bodegas estén diseñadas de tal forma que puedan almacenar grandes volúmenes tanto de materia prima como producto en elaboración.

Aunque no son específicos de procesos de vinificación, también son conocidos procesos en continuo de extracción de componentes de materias solidas mediante la aplicación de ultrasonidos. Todos ellos se basan en la utilización de transductores tipo barra, también llamados sonotrodos, como emisores de ultrasonidos; sonotrodos que, además, se encuentran inmersos en el producto a tratar.

Así por ejemplo, la solicitud de patente WO 2008/074072 describe un proceso de extracción en el que el producto a tratar fluye alrededor de un sonotrodo que emite ondas de ultrasonidos de alta energía y baja frecuencia (LFHP-US). El sonotrodo se encuentra inmerso en dicho producto a tratar y dispone de un reflector. Además, en esta solicitud de patente, el uso de ultrasonidos de baja frecuencia/alta energía, se combina con el calentamiento del producto en tratamiento para la extracción de componentes. Como ejemplo se describe el procedimiento utilizado para la extracción de color de uvas rojas de mesa, lo cual no constituye un proceso de vinificación, dado que está absolutamente prohibida la vinificación de uvas de mesa, tal y como se refleja en el REGLAMENTO (CE) N° 479/2008 DEL CONSEJO de 29 de abril de 2008 por el que se establece la organización común del mercado vitivinícola.

Por su parte, la solicitud de patente WO 2006/099411 describe un proceso de extracción de aceite de las peladuras de cítricos, en el que el producto a procesar (mezcla de peladuras de cítricos y agua) fluye alrededor de un sonotrodo inmerso en dicho producto, que emite ondas de ultrasonidos de alta energía.

También la patente rusa RU 2 104 733 C1 recoge la posibilidad de realizar la extracción de materiales sólidos de materias primas vegetales disueltas en etanol, mediante la utilización de un sonotrodo inmerso en dicha disolución alcohólica. Dichas materias primas vegetales son: ginseng, flores y frutos de espino blanco, hypericum y acería leonuri.

Sin embargo, estos procesos caracterizados por la utilización de un sonotrodo inmerso en la fase líquida presentan el problema de que el rendimiento de los sonotrodos es inferior al 80 %. Se entiende por rendimiento la relación entre la energía eléctrica consumida y la producción de ondas ultrasónicas, expresado en %. Para el caso de los sonotrodos, de la energía eléctrica recibida por el generador, el transductor sólo aprovecha el 80 % en la producción de ondas ultrasónicas, el 20% restante lo destina a la producción de calor.

Otro inconveniente de los sonotrodos es que desprenden gran cantidad de calor durante el tratamiento que, al estar inmersos...

1. Un procedimiento para la extracción de compuestos de la uva mediante

ultrasonidos en los procesos de vinificación, caracterizado porque la uva estrujada fluye a través de un conducto al que se acopla por su parte exterior al menos un transductor de ultrasonidos de tipo plato o sonoplato de ultrasonidos que se trasmiten a través de las paredes del conducto a la uva estrujada que circula, sin que exista contacto entre la uva estrujada y el sonoplato.

2. Un procedimiento para la extracción de compuestos de la uva mediante

ultrasonidos en los procesos de vinificación según la reivindicación 1a, caracterizado porque el sonoplato es del tipo piezocerámico o del tipo magnetoestrictivos.

3. Un procedimiento para la extracción de compuestos de la uva mediante

ultrasonidos en los procesos de vinificación según la reivindicación 1a,

caracterizado porque el sonoplato transmite a la uva estrujada (pasta de uva) una intensidad de energía o densidad de potencia comprendida entre 0,1 W/ cm3 - 500 W/cm3, preferentemente entre 0,15 W/cm3 y 200 W/cm3.

4. Un procedimiento para la extracción de compuestos de la uva mediante

ultrasonidos en los procesos de vinificación según la reivindicación 1a,

caracterizado porque el rango de frecuencias de trabajo del sonoplato se encuentra entre 15 y 35 kHz, preferentemente entre 20 y 30 kHz, más preferentemente, entre 22 kHz, y 25 kHz.

5. Un procedimiento para la extracción de compuestos de la uva mediante

ultrasonidos en los procesos de vinificación según la reivindicación 1a,

caracterizado porque el caudal de trabajo está comprendido entre 1.000 y 50.000 l/h de uva estrujada a través del equipo de ultrasonidos.

6. Un procedimiento para la extracción de compuestos de la uva mediante

ultrasonidos en los procesos de vinificación según la reivindicación 1a,

caracterizado porque la amplitud de onda de los ultrasonidos está comprendida entre 1 - 100 pm.

7. Un modulo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1a a 6a, caracterizado porque la uva estrujada fluye a través de un conducto al que se acopla por su parte exterior al menos un transductor de tipo "plato o sonoplato de ultrasonidos que se trasmiten a la uva estrujada a través de

las paredes del conducto, sin que exista contacto entre la uva estrujada y el sonoplato.

8. Un modulo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según la reivindicación anterior, caracterizado porque el conducto por el que fluye la uva estrujada es una tubería poligonal estrechada en sus extremos.

9. Un modulo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según la reivindicación anterior caracterizado porque se dispone al menos un sonoplato en cada uno de los lados de la tubería poligonal estrechada en sus extremos.

10. Un modulo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según la reivindicación 8a, caracterizado porque las potencias desarrolladas por cada módulo de ultrasonido esta comprendida entre 2 kW - 10 kW.

11. Un modulo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según la reivindicación 8a, caracterizado porque la longitud de cada módulo de ultrasonidos está comprendida entre 0,8 metros y 10 metros.

12. Un modulo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según la reivindicación 8a, caracterizado porque comprende al menos un generador encargado de generar una señal y transmitirla al transductor de plato o sonoplato donde es transformada en energía mecánica vibrante produciendo la onda ultrasónica y el proceso de cavitación asociado en la fase líquida de la uva estrujada en tratamiento, y una estructura que rodea la tubería, actuando como protección e insonorizante.

13. Un equipo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1a a 6a, caracterizado porque la uva estrujada fluye a través de un conducto al que se acopla directamente por su parte exterior al menos un sonoplato, que recibe energía eléctrica de un generador de ultrasonidos para producir la onda ultrasónica que se trasmite a la uva estrujada a través de las paredes del conducto, sin que exista contacto entre la uva estrujada y el sonoplato

14. Un equipo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según la reivindicación anterior, caracterizado porque al menos comprende un modulo de ultrasonidos.

15. Un equipo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según la reivindicación 14a, caracterizado porque comprende, además, bombas, válvulas, electroválvulas, conexiones y todo aquel material necesario para establecer un circuito cerrado entre el depósito que

almacena la uva estrujada y el equipo de ultrasonidos.

16. Un equipo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según la reivindicación 14a, caracterizado porque el control de los diferentes componentes del equipo se realiza a través de un cuadro de mandos tipo panel de control u ordenador PLC, pudiendo realizarse la

operación en modo manual o automático.

17. Un equipo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los procesos de vinificación según la reivindicación 14a, caracterizado porque comprende una trituradora.

18. Un equipo de ultrasonidos para la extracción de compuestos de la uva en los 15 procesos de vinificación según la reivindicación 14a, caracterizado porque

comprende un equipo intercambiador de frío.