Accelerated whisky aging: laboratory-scale process optimisation

Whisky maturation represents a critical stage in the development of aromatic compounds that define the sensory profile of the final product. Due to the extended time and high costs associated with traditional aging, strategies aimed at enhancing the release of wood- derived phenolic compounds have become increasingly relevant in the food and beverage industry. This thesis first examines whisky’s chemical and physical characteristics with particular emphasis on lignin-derived congeners formed through ethanolysis and oxidation reactions following lignin degradation, production processes, and market context. A systematic literature review was conducted to assess recent advancements in aging ac- celeration technologies, focusing on studies published between 2023 and 2026. Insights obtained from the review informed the experimental design and optimization strategy. Additionally, data from prior thesis on whisky aging acceleration were evaluated to es- tablish baseline experimental conditions, selecting parameters associated with the most favorable results achieved within the shortest timeframe. Several methodological refinements were implemented to improve experimental reliability and process control. These included the introduction of water circulation to regulate tem- perature, the use of a standardized ethanol solution to reduce variability, the application of a metal reactor to facilitate solvent–wood interaction within the ultrasound bath, and the substitution of wood cubes with wood chips to enhance extraction efficiency. The maturation process was assisted using ultrasound technology. Seven experimental configurations were investigated, with key variables systematically modified. Each trial was quantitatively analyzed using high-performance liquid chromatography (HPLC) to determine compound concentrations. Based on the analytical results, optimal process conditions and variable parameters were identified.

La maturazione del whisky rappresenta una fase critica nello sviluppo dei composti aro- matici che definiscono il profilo sensoriale del prodotto finale. A causa dei lunghi tempi e degli elevati costi associati all’invecchiamento tradizionale, le strategie volte a poten- ziare il rilascio dei composti fenolici derivati dal legno hanno assunto crescente rilevanza nell’industria alimentare e delle bevande. Questa tesi esamina innanzitutto le caratter- istiche chimiche e fisiche del whisky, con particolare enfasi sui congeneri derivati dalla lignina, formati attraverso reazioni di etanolisi e ossidazione successive alla degradazione della lignina, nonché i processi produttivi e il contesto di mercato. È stata condotta una revisione sistematica della letteratura al fine di valutare i più recenti progressi nelle tecnologie di accelerazione dell’invecchiamento, con particolare attenzione agli studi pubblicati tra il 2023 e il 2026. Le informazioni ottenute dalla revisione hanno guidato la progettazione sperimentale e la strategia di ottimizzazione. Inoltre, i dati provenienti da una precedente tesi sull’accelerazione della maturazione del whisky sono stati analizzati per stabilire le condizioni sperimentali di base, selezionando i parametri associati ai risultati più favorevoli ottenuti nel minor intervallo di tempo. Sono stati introdotti diversi perfezionamenti metodologici per migliorare l’affidabilità sperimentale e il controllo del processo. Tra questi, l’implementazione della circolazione dell’acqua per la regolazione della temperatura, l’utilizzo di una soluzione alcolica stan- dardizzata per ridurre la variabilità, l’applicazione di un reattore metallico per facilitare l’interazione solvente–legno all’interno del bagno a ultrasuoni e la sostituzione dei cubi di legno con scaglie di legno al fine di aumentare l’efficienza di estrazione. Il processo di maturazione è stato assistito mediante tecnologia a ultrasuoni. Sono state investigate sette configurazioni sperimentali, con la modifica sistematica delle variabili chiave. Ogni prova è stata analizzata quantitativamente mediante cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) per determinare la concentrazione dei composti. Sulla base dei risultati analitici, sono state identificate le condizioni operative ottimali e i parametri di processo più idonei.