DE2442533A1 - Verfahren zur behandlung der bei der destillation von weissweinen anfallenden rueckstaende - Google Patents
Verfahren zur behandlung der bei der destillation von weissweinen anfallenden rueckstaendeInfo
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Description
7300 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348
5. September 1974 Telefon
Stuttgart (0711)35 65 39
PA 1 naha 35 9619
— ..__ Telex 07256610 smru
*Η4ώ3θ J Telegramme Patentschutz
Verfahren zur Behandlung der bei der Destillation von Weißweinen anfallenden Rückstände
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung '
von Destillierrückständen von Weißweinen.
Bekanntlich sind die Rückstände aus der Destillation· von Weißweinen sehr umweltfeindlich sowohl wegen ihrer
physikalischen Eigenschaften,z.B.ihrer mehr als 80° C
betragenden hohen Verdampfungstemperatur, ihrem geringen
in der Größenordnung von 3,3 liegenden pH-Wert, der verhältnismässig großen Menge von in Suspension
befindlichen Teilchen und ihrem unangenehmen Geruch» als auch wegen ihrer chemischen Eigenschaften, was
ihren Gehalt an schwach gelöstem Sauerstoff betrifft, ihren hohen chemischen Bedarf an Sauerstoff (DCO) im
Bereich von 40 OOO mgF02/l,ihren hohen biochemischen Bedarf
an Sauerstoff (DBO) im Bereich von 30 000 mgtfO/1
und die Gegenwart von in Lösung befindlichen organischen
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und mineralischen Stoffen.
Bisher sind die vorgenannten Rückstände praktisch unverwendbar gewesen, da man durch ihre Behandlung nur
Weinsteinsäure gewonnen hat. im übrigen war die Gewinnung von Weinsteinsäure durch chemische Synthese
eine gefährliche Konkurrenz für das vorgenannte Verfahren und hat demgemäß seine Rentabilität verringert.
Die Überbleibsel sind als Düngemittel verwendet worden, um den Boden mit organischen Stoffen anzureichern, und
man hat sie zu diesem Zweck in den Weinbergen verwendet.
Die Rückstände der ersten Destillierstufe, die ungefähr
zwei Drittel des Volumens des in der Destillierblase behandelten Weines darstellen, sind sehr reich
an organischen Stoffen: in Suspension befindliche Stoffe, wie Traubenmark, Weinhefe, verschiedene Überreste usw.*
und gelöste Stoffe, wie die Kohlenstoffhydrate verschiedener Stickstoffverbindungen.
Die Beseitigung derart umweltfeindlicher Rückstände bereitete den Destillateuren demgemäß erhebliche
Schwierigkeiten, und es entstanden ihnen erhebliche Kosten.
Die vorliegende Erfindung geht demgegenüber von der überraschenden Feststellung aus,daß der Rückstand
der ersten Destillierstufe von Weißweinen eine Kulturgrundlage für bestimmte Mikroorganismen darstellt,
die reich an stickstoffhaltigen Bestandteilen sind und die wirksam als stickstoffhaltige Zusätze für
die Nahrung verschiedener Tiere verwendet werden können. Auf diese Weise kann man zu einer Beseitigung
von mindestens 30 % der umweltfeindlichen Rückstände kommen.
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Tatsächlich sind die Destillationsrückstände der Weißweine reich an kohlenstoff- und stickstoffhaltigen
Bestandteilen. Aufgrund von chemischen Analysen und Kulturversuchen im Laboratorium ist gefunden
worden, daß ein derartiges Mittel ein Wachsen, der Mikroorganismen nicht verhindert. Darüber hinaus
ist festgestellt worden, daß die Hefen, die im Mittel 33 % Proteine enthalten, die man nach dem Enthefen
der Rückstände erhält,für die tierische Ernährung, z.B. von Kaninchen, Kälbern usw., gut . geeignet sind.
Das Wachstum und die Entwicklung von Gruppen von Tieren, die mit einem Futter, das die vorgenannten
Hefen enthielt, gefüttert wurden, war zumindest mit dem Wachstum und der Entwicklung von Gruppen von Tieren
vergleichbar, die mit einem handelsüblichen Futter ernährt Wurden. Demgemäß stellen die vorgenannten
Hefen einen interessanten Eiweißbeitrag in dem Tierfutter dar und enthalten keinerlei Giftstoffe.
Im übrigen ist die Armut der Weißweine, insbesondere
derjenigen, die für die Herstellung von Weinbrand bestimmt sind,an Tannin eine wichtige Tatsache, die es erlaubt,
die Rückstände der Weindestillation nach ihrer Behandlung für die tierische Ernährung zu verwenden,
ohne daß das geringste Risiko entsteht.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein Verfahren zur Behandlung der Rückstände der Destillation von
Weißweinen zu schaffen, das es ermöglicht, diese Rückstände für die tierische Ernährung nutzbar zu machen.
Ein solches Verfahren besteht gemäß der Erfindung darin, daß aus den aus der Destillierblase stammenden Rückständen
der Schlamm durch Zentrifugieren abgetrennt wird, der die aus der Weinbereituhg aus dem Traubenmark entstandenen
Hefen enthält, das von den Hefen befreite Gemisch etwa auf 20 bis 25C C abgekühlt wird,dieses sodann mit Hilfe
einer Vorkultur geimpft wird, die ihrerseits aus dem gleichen Gemisch erzeugt worden ist, das aus einer Sus-
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pension besteht, die den aus den Mikroorganismen des Typs Penicillium ausgewählten Stamm enthält, die Entwicklung
der Mikroorganismen abgewartet wird, die erzeugte Biomasse aus dem Kulturgemisch abgetrennt wird und die hiernach verbleibende
Flüssigkeit weiterhin derart behandelt wird, daß ihre Verschmutzungseigenschaften noch in höherem
Maße beseitigt werden und die in ihr enthaltenen durch Biosynthese gewonnenen Moleküle getrennt anfallen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann man einen der Rückstände verwenden, der bei der Gärung von Weißweinen entfällt. Nach der Beseitigung
der Hefe aus den Destillationsrückständen der zur Erzeugung von Weinbrand dtnenden Weine hat die
Flüssigkeit z.B. folgende mittlere Zusammensetzung: 1000 g H20, insgesamt 25 g trockene Stoffe, insgesamt
3 g mineralische Stoffe, insgesamt 22 g organische Stoffe, insgesamt 376 mg stickstoffhaltige Stoffe,
1089 mg Reduktionszucker, insgesamt 1280 mg Zucker, insgesamt 160 Milliäquivalente organische Säuren,
850 g Aminosäure, DCO = 35000 mg 02/l, DBO = 23000 mg 02/l.·
S- 42 mg, P * 104 mg, Ca = 198 mg, Mg = 85 mg, K= 808 mg,
Na = 6 mg, Fe = 32 mg, Mn = 2 mg, Cu = 6 mg, Zn = 3 mg.
Die vorgenannten Rückstände können je nach den Anforderungen
gegebenenfalls mit kohlenstoff-, stickstoff-, und vitamin oder mineralhaltigen Stoffen oder mit Gemischen von
diesen angereichert werden. Der Stickstoff kann beispielsweise in Gestalt eines Ammoniumsalzes, von Harnstoff,
Blutmehl, löslichen Fischprodukten oder dgl. zugesetzt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren die Vermehrung eines Mikroorganismus, der zur
Gruppe der "Fungi11 gehört und der durch sein spezifisches
Wachstum auf den Destillierrückständen der Weißweine eine Biomasse von mindestens 4 g / 1 erzeugt, die
mindestens 20 % Proteine enthält. Die zustandekommende Beseitigung der Verschmutzungseigenschaften ist von der
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Erzeugung von "Fungi" abhängig und wird umso bedeutsamer, wenn die letztere erhöht ist.
Die auszuwählenden Stämme, die sich in ausreichender Weise auf den Destillationsrückständen der Weißweine
entwickeln können, gehören zu einer beliebigen Art von Actinomyceten und von "Fungi" (die Hefen eingeschlossen)
: Actinomyceten, Siphomyceten, Septomyceten, so wie sie in den allgemeinen Fachbüchern eingeordnet
sind, z.B: Lechevalier und Pramer/'The microbes",
Lippincott de Philadelphie, E.U.A., 1971 und Alexopoulos ,"Introductory mycology", 2eme edition,
Wiley, New York. Angaben über die vorgenannten Mikrooragnismen finden sich selbstverständlich auch in
allen spezielleren Arbeiten der Literatur über Pilzkunde.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf irgendeine besondere Art von "Fungi" beschränkt.
Als vorzugsweise zu verwendenden Mikroorganismen können genannt werden:
Penicillium Spinulosum 129
Penicillium Expansum 127
Penicillium Commune 125.
Penicillium Expansum 127
Penicillium Commune 125.
Die Kultur des Mikroorganismus kann entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich wirksam gemacht
werden. Wie jedoch auch immer vorgegangen wird, ist die Bedingung zu erfüllen, daß das Nährgemisch angesäuert
ist und auf einem pH-Wert zwischen 1,5 und 5 und vorzugsweise zwischen 1,5 und 3 gehalten wird. Eine
selbsttätige Anordnung verhindert die Erzeugung von Schaum. Die Bewegung und die Belüftung des Nährgemisches
werden während der gesamten Lebenszeit der Kultur auf-
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rechterhalten, wobei ddese beiden Parameter von sehr großer Bedeutung sind und ebenso wie der Faktor
Zeit von der Art des verwendeten Mikroorganismus" abhängen, ebenso wie von dem höchsten Grad der zu erreichenden
Verschmutzungsbeseitigung, ζ .B. DBO = 6500 mg/1. Sie hängen weiterhin ab von dem zustandekommenden
Biosynthesen, z.B. der Erzeugung von Proteinen und Aminosäuren.
Die Menge der erzeugten Biomasse beträgt mindestens 4 g/l und kann 10 g/l erreichen. Diese Biomasse besteht
mindestens aus 20 % Proteinen.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
schematisch dargestellt:
Die aus der Destillierblase 1 stammenden Rückstände werden mit Hilfe einer Pumpe 2 nach Durchschreiten
eines Zentrigufalseparators 3 und eines Wärmetauschers 5 in einen Gärbehälter 6 gefördert. Der
Zentrifugalseparator 3, beispielsweise von der Type ALFA-LAVAL mit selbsttätiger Ausschlemmung während
des Betriebes, ermöglicht es, die in der Flüssigkeit enthaltenen, in Suspension befindlichen Schlammteilchen
abzutrennen. Diese werden in einer einfachen Kunststoff wanne 4 aufgefangen. Der Wärmetauscher 5 wird als
Kühlvorrichtung benutzt und leitet die Flüssigkeit mit einer Temperatur von 40° C in die Zuleitungen und zu dem
Gärbehälter 6 aus Kunststoff über. Ein Behälter 7 enthält die Vorkulturen 7,und ein Behälter dient zur
Erzeugung der Nährlösungen 8. Die Behälter sind ortsfest angeordnet und sind unmittelbar mit nicht
gezeichneten Luft- und Dampfleitungen und mit der Külturflüssigkeit mit Hilfe einer nicht gezeichneten
Pumpe verbunden. Der Gärbehälter 6 mit einem Gesamt-
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fassungsvermögen von 10 m enthält die Kultur der Mikroorganismen und weist in seinem unteren Teil einen
mit Austrittsöffnungen versehenen hohlen Ring 16 auf, der zur Zufuhr von Luft dient. Gegebenenfalls enthält
er weiterhin eine Welle 17, die Schaufeln 18 trägt und von einem Elektromotor 19 in Umlauf zu setzen ist,
um die Kulturflüssigkeit zu bewegen. Die in den Gärbehälter 6 eingeführte Luft stammt von einem
Kompressor 9, der mit einem Vorfilter 10 versehen ist, das die größeren in Suspension in der Luft enthaltenen
Teilchen zurückhält ,und weiterhin ein bakteriologisches Filter 12 aufweist, das die Teilchen
kleineren Durchmessers und die verschmutzenden Stoffe zurückhält. Die Rohrleitungen und die Vorrichtungen,
die sich am Ausgang der Destillierblase 1 befinden und die ziemlich hohe Temperaturen annehmen
können, bestehen aus nichtrostendem Stahl. Ihre Sterilisation wird mit Hilfe von Dampf durchgeführt,
der von einem nicht gezeichneten Dampferzeuger geliefert wird. Auf die gleiche Weise werden auch die
Vorkultur 7 und die gegebenenfalls neu eingebrachte Nährlösung 8 sterilisiert. Die übrigen Rohrleitungen und
der Gärbehälter 6 bestehen aus Polyvinylchlorid, und ihre Sterilisation wird auf chemischem Wege mit Hilfe
einer Chlorkalilösung durchgeführt, die in einer nicht gezeichneten Wanne hergestellt wird. Man lässt
die Lösung zu diesem Zweck die Rohrleitungen durchfließen und längs der Wände des-Gärbehälters 6 herabrieseln.
Die Behälter 12 und 13 enthalten Salzsäurelösungen und Silikone,die dazu bestimmt sind,
einerseits den pH-Wert und andererseits die Erzeugung von Schaum in der Kultur zu beeinflussen. Die am
Ende der Behandlungskette angedeuteten Vorrichtungen sind Separiergeräte, die dazu bestimmt sind, die
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erzeugten Mikroorganismen wiederzugewinnen, und können aus einem Zentrifugalseparator 14 und einem
Trommelfilter 15 bestehen.
Nachdem die verschiedenen Rohrleitungen und der Gärbehälter 6 sterilisiert worden sind, werden die Rückstände
der ersten Destillierstufe in den Gärbehälter 6 überführt. Eine Pumpe 2 und ein nicht dargestellter
Schieber sorgen für die einwandfreie Speisung des Zentrifugalseparators, wobei dessen Leistung derart
geregelt wird, daß der erwünschte Trennvorgang sich auf die wirksamste Weise vollzieht. Die abgekühlte
Flüssigkeit gelangt sodann in den Gärbehälter 6, der sodann zu 4/5 gefüllt ist. Aus dem Behälter 13
wird sodann ein Antischaummittel hinzugefügt, das sterile Silikone enthält. Mit Hilfe der in dem Behälter
enthaltenen sterilisierten Salzsäure wird der pH-Wert eingestellt. Die Beimischung des Antischaummittels
und die Regelung des pH-Wertes können je nach den Bedürfnissen vorgenommen werden, solange die Kultur
besteht. Die von dem Filter 11 und von dem Kompressor gelieferte Druckluft wird dem Gärbehälter 6 zugeführt,
indem sie über den perforierten Hohlring 16 einströmt.
Die Luftzufuhr wird je nach dem bestehenden Bedarf mit Hilfe eines nicht gezeichneten Ventils geregelt.
Ebenso wird die Welle 17 mit den Rührschaufeln 18 von dem Elektromotor 19 in Umlauf gesetzt. Sodann kann
die Nährflüssigkeit β in den Gärbehälter 6 mit Hilfe einer nicht gezeichneten Pumpe eingeführt werden,
worauf mit Hilfe der Vorkultur 8 die Impfung erfolgt.
Während der Gärung wird mit Hilfe von Analysen eine Kontrolle ausgeübt,und es werden mit Hilfe eines an der
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Seite des Gärbehälters angeordnete^ nicht gezeichneten Ventils Proben entnommen. Nach Beendigung
der Erzeugung der Kultur wird der Gärbehälter 6 entleert, indem ein unten an dem Gärbehälter angebrachtes
Ventil geöffnet wird. Die gewonnene Biomasse wird sodann von der Flüssigkeit getrennt, wozu
Separiervorrichtungen dienen, die z.B. aus einem Bandfilter bestehen, und das erhaltene Myzel wird
einer Futterration für Tiere beigemischt.
Man zieht im Vorraus 100 1 der Rückstände der ersten Stufe der Destillation von Weißwein aus dem Gebiet
von Cognac ab. Die Charakteristika des Gemisches sind die folgenden:
Temperatur : 87 ° C
pH: 3,2
pH: 3,2
In Suspension befindliche Stoffe: 3,2 g/l
DCO: 36400 mg 02/l
DBO5: 23000 mg 02/l
Gesamte in Lösung befindliche trockene Stoffe: 25,1 g/l
Mineralstoffe: 2,8 g/l
Organische Stoffe: 22,3 g/l
Gesamte saure Stoffe: 465 mg/1
Reduktionszucker: 1470 mg/1 Gesamtzucker: 2145 mg/1.
- IO -
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Das Gemisch wird zentrifugiert, und man erhält einen Abfall,der trocken 320 g wiegt und im wesentlichen
aus den Hefen besteht, die bei der Weinherstellung aus dem Traubenmark erzeugt werden. Sodann
wird das von der Hefe befreite Gemisch auf 20 bis 25°C abgekühlt,und zwar in einem aus Platten bestehenden Wärmetauscher,
und man führt es auf sterilem Wege einem vorher sterilisierten Gärbehälter zu. Sodann wird das
Gemisch mit einer Lösung von sterilisiertem Harnstoff angereichert, wobei der Zusatz 1 g/l des Gesamtgemisches
(wobei das Wasser der Lösung eingeschlossen ist) beticiqen kann. Es wird ein pH-Wert von 2 eingestellt,
und man erhält während der gesamten Dauer der Kultur die Rührbewegung und die Belüftung aufrecht. Sodann
wird der Gärbehälter mit Hilfe einer Vorkultur geimpft,
die aus einem gleichen Gemisch erzeugt worden ist und. ihrerseits mit einer Suspension von lyophilisierten
Sporen erzeugt worden ist.
Nach höchstens 120 Stunden trennt man den Mikroorganismus von seinem Kulturgemisch mit Hilfe eines fortlaufenden
Bandfilters. Man erhält das Myzel, das im trockenen Zustand 9,8 kg wiegt und 31 % Proteine enthält.
Dieses Myzel wird später einem Tierfutter beigemischt.
Eine Analyse der flüssigen Phase ergibt ein DCO von 6300 mg 02/l und ein DBO von 5700 mg 0„/l.
In dem vorstehenden Stadium des Verfahrens ist jedoch uxe
Verschmutzungseigenschaft noch nicht vollständig beseitigt, Man filtert sodann das flüssige Gemisch mit Hilfe
eines Diatomeenfilters, um die feinen in Suspension befindlichenTeilchen auszuscheiden, und behandelt die
Flüssigkeit sodann durch eine umgekehrte Osmose. Man
- 11 -
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erhält auf diese Weise eine völlig einwandfreie Flüssigkeit, die den Vorschriften der Gesetzgebung
entspricht (weniger als 40 mg 0~/l DCO) und die man daher draussen in der Natur ablassen kann,und weiterhin
eine konzentrierte Flüssigkeit, die organische Stoffe enthält, die man in Tierfutter einbringen kann.
Die vorliegende Erfindung bringt zahlreiche Vorteile mit sich:
Zunächst wird eine bedeutsame Verringerung der durch die Rückstände der Destillation erzeugten Umweltverschmutzung
erreicht. Je nach dem Stamm der für die Behandlung der Destillationsrückstände ausgewählt
wird, führt die Erfindung zu der Erzeugung von Proteinen, die man als Zusatz für Tierfutter oder selbst für
menschliche Nahrung verwenden kann,oder zur Erzeugung von
Molekülen mikrobiologischen Ursprungs, was in beiden Fällen die Rentabilität des Verfahrens
gemäß der Erfindung zur Behandlung der vorgenannten Rückstände zur Folge haben.
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Claims (11)
1. Kontinuierliches oder diskontinuierliches Verfahren
zur Behandlung der bei der Destillation von Weißweinen anfallenden Rückstände, dadurch gekennzeichnet,
daß aus den aus der Destillierblase stammenden Rückständen der Schlamm durch zentrifugieren abgetrennt
wird, der die aus der Weinbereitung aus dem Traubenmark entstandenen Hefen enthält, das von den
Hefen befreite Gemisch etwa auf 20 bis 25 P C abgekühlt
wird, dieses sodann mit Hilfe einer Vorkultur geimpft wird, die ihrerseits aus dem gleichen Gemisch
erzeugt worden ist, das aus einer Suspension besteht, die den aus den Mikroorganismen des Typs Penicillium
ausgewählten Stamm enthält, die Entwicklung der Mikroorganismen abgewartet wird, die erzeugte Biomasse
aus dem Kulturgemisch abgetrennt wird und die hiernach verbleibende Flüssigkeit weiterhin derart behandelt "
wird, daß ihre Verschmutzungseigenschaften noch in höherem Maße beseitigt werden und die in ihr enthaltenen
durch Biosynthese gewonnenen Moleküle von der Flüssigkeit getrennt anfallen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mikroorganismen unter Penicillium Spinulosum 129, Penicillium Expansum 127 und Penicillium Commune
ausgewählt werden.
3. Verfahren nach eLnem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Impfen der Vorkultur mit Hilfe einer Suspension von Sporen bewirkt wird, die lyophilisiert
sein können.
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4. Verfahren nach einem der Anprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklung der Mikroorganismen
unter einem geregelten pH-Wert, der eine Größe zwischen 1,5 und 5 besitzt, und unter ständigem Rühren vor sich
geht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert auf eine Größe zwischen 1,5 und 3
eingestellt und auf dieser Größe gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5r dadurch
gekennzeichnet, daß die erzeugte Biomasse sich je nach dem ausgewählten Stamm des Mikroorganismus aus Proteinen
und anderen biosynthetischen Molekülen zusammensetzt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lndflüssigkeit in einem Diatomeenfilter filtriert
und einer umgekehrten Osmose unterzogen wird, wodurch einerseits ein von Verschmutzungseigenschaften befreites
Wasser und andererseits ein die Moleküle enthaltendes Konzentrat zustandekommt, die in der Kultur von den ausgewählten
Mikroorganismen durch Biosynthese erzeugt worden sind und die für Ernährungs-, pharmazeutische oder
andere Zwecke verwendet werden.
8. Mikroorganismenstamm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zu
der von dem Penicillium Spinulosum 129, Penicillium ' Lxpansum 127 und Penicillium Commune 1.25 gebildeten
Gruppe gehört.
9. Erzeugnis des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es durch den durch das Zentrifugieren gewonnenen und getrockneten, als Tierfutter dienenden Schlamm
gebildet wird.
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10. Biomasse, die nach einem der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6 erzeugt ist und die zu ihrer Verwendung
als Tierfutter getrocknet ist.
11. Durch Biosynthese in einer Kultur von ausgewählten
Mikroorganismen, die auf Rückständen der Destillation von Weißweinen kultiviert worden sind, erzeugte
Moleküle.
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