Optimization of Whisky accelerated aging process

Whisky maturation is the most relevant process in the development of aromatic compounds, which contribute to the formation of desired aromas and flavors in the alcoholic beverage. However, since it is very time and cost-consuming, the enhancement of the release of phenolic compounds from wood is of great interest in the food and beverage industry. This thesis begins with a literature review on whisky, its chemical and physical properties, the market, an economical review and its production, with an emphasis on the aging process. Furthermore, the key parameters that influence maturation are discussed, as well as the description of the lignin-derived congeners formed from the ethanolysis and oxidation reactions that occur after the lignin breakdown process, which are the chemical compounds responsible for the spirit’s distinctive characteristics. The aging process was assisted by an ultrasound technique to accelerate the Whisky maturation. In the laboratory, twenty different experiment configurations were run, each changing one by one six key variables: temperature, ABV %, oxygenation, ultrasonic cycle length, wood type and pretreatment. Following that, every trial was analyzed using two distinct analytical techniques: Thin-layer chromatography, as a qualitative analysis, to determine the presence of the aromatic chemical compounds and High-performance liquid chromatography, as a quantitative analysis, to measure the concentration of the specified compounds. With the obtained finding, the optimal conditions of the variables and their most accurate values were determined. Finally, a comparison with certain commercial whiskies was developed to see the difference between the Whisky obtained through an accelerated aging process and a Whisky maturated under regular conditions.

L’invecchiamento del Whisky è il passaggio fondamentale nello sviluppo dei composti aromatici che contribuiscono alla formazione dei sentori e degli aromi desiderati nel distillato. Tuttavia, il processo è molto lungo e costoso, per questo l’aumento dello sviluppo dei composti fenolici dal legno è di grande interesse per le industrie. Questa tesi include una ricerca bibliografica riguardo al Whisky, alle sue principali proprietà e caratteristiche, al mercato globale, ai suoi costi e alla sua produzione, con particolare enfasi sul processo di invecchiamento. Vengono inoltre discussi i principali parametri che influenzano la maturazione, in aggiunta alla descrizione della degradazione della lignina ed i principali congeneri formati dall’etanolisi e dalle reazioni di ossidazione che avvengono dopo il processo di rottura della lignina; tali prodotti sono i composti chimici responsabili delle caratteristiche distintive del distillato. Il processo di maturazione è avvenuto avvalendosi della tecnica di estrazione tramite ultrasuoni per accelerare l’invecchiamento del Whisky. In laboratorio sono stati eseguiti venti esperimenti differenti, cambiando uno per uno i sei parametri chiave: temperatura, percentuale alcolica, ossigenazione, lunghezza dei cicli di ultrasuoni, tipologia di legno e suo pretrattamento. Ogni prova è stata poi analizzata utilizzando due distinte tecniche analitiche: Cromatografia su strato sottile, come analisi qualitativa, per determinare la presenza dei composti aromatici e una cromatografia liquida ad altra pressione, come analisi quantitativa, per misurare la concentrazione degli specifici composti. Con i risultati ottenuti, sono stati determinate le condizioni ottimali delle variabili con i rispettivi valori. A conclusione, è stato eseguito un confronto con alcuni Whisky commerciali per esaminare le differenze tra i Whisky ottenuti tramite un processo di maturazione accelerata e i Whisky maturati secondo condizioni standard.