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TECHNISCHER
BEREICH
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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Weinherstellungssektor und insbesondere,
jedoch nicht ausschließlich
den Sektor der Herstellung von Wein aus roten Trauben.
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STAND DER
TECHNIK
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Vor
dem Pressen der Weintrauben werden diese im Allgemeinen von den
Stielen abgestreift, wobei das Produkt vom Pressen der abgestreiften
Weintraube als das Pressprodukt bekannt ist und somit den Trester
(Schalen und Samen) und einen als Most bekannten flüssigen Teil
enthält.
Bei der Rotweinbereitung durchlaufen die festen Teile der Weintraube
(Schalen und Samen) während
der Fermentation innerhalb eines Fasses, welches auch als Weinfermentierer
bekannt ist, gemeinsam mit dem Most die Mazeration.
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Im
Gegensatz dazu erfolgt die Fermentation bei der Weißweinbereitung
im Wesentlichen ohne Vorhandensein der Schalen.
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Während sie
in dem Fass zurückgehalten
werden, sammeln sich die festen Teile der Weintraube, wie zum Beispiel
die Schalen, gemeinsam im oberen Teil an, um eine Kappe auszubilden,
die auf dem Most schwimmt. Je länger
die Schalen mit dem Most in Kontakt bleiben, umso größer sind
die Farbintensität
des Weines und sein Reichtum an extrahierten Substanzen. Um die
Extraktion von Aromen und Pigmenten von dem Weintraubenepikarp zu
erleichtern, wird die Kappe während
der alkoholischen Fermentation ein oder zwei Mal in den Most gemischt.
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Während des
Zurückhaltens
der Schalen in dem Most muss eine maximale Extraktion von Farbe
und Polyphenolen ohne mechanische Fehlbehandlung der Schalen erfolgen,
um die Übertragung
unerwünschter Substanzen
zu verhindern.
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Die
Extraktionszeitdauer kann aus logistischen Gründen nicht über bestimmte Grenzwerte hinaus
verlängert
werden.
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Eine
verringerte Extraktionszeitdauer wird im Allgemeinen durch die Erhöhung der
Extraktion unter Verwendung verschiedener bekannter Techniken erhalten,
die jedoch bestimmte Nachteile aufweisen.
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Eine
der zur Verbesserung der Farb- und Polyphenylextraktion verwendeten
Techniken ist als Thermovinifikation bekannt. Die Thermovinifikation
besteht aus der Erwärmung
der gesamten Masse (Most und feste Teile), was die Extraktion begünstigt,
jedoch teilweise die Weinmerkmale beeinträchtigt, so dass seine Endqualität insbesondere
vom organoleptischen Standpunkt aus verringert wird. Sie beeinträchtigt auch
die Stabilisation der farbigen Komplexe.
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Es
wurde herausgefunden, dass die Erwärmung der gesamten Masse insbesondere
dann schädlich ist,
wenn die Schalen zusammen mit dem Most erwärmt werden.
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Wenn
die durch die Thermovinifikation begünstigte alkoholische Fermentation
beendet ist, werden die festen Teile von dem Most entfernt oder
entleert und nachfolgenden Prozessen zugeführt.
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Der
Vinifikationsprozess fährt
mit hochgenauen Prüfungen,
Umfüllung,
Klärung,
Filtration usw. fort, wobei die Flaschenabfüllung am Ende dieser Prozesse
erfolgt.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Erleichterung
der Extraktion von Anthozyanen (Farbe) und Polyphenolsubstanzen
von den Schalen, wobei die Probleme der für die Thermovinifikation typischen Überwärmung vermieden
werden, und in einem allgemeineren Sinn bei gleichzeitiger starker
Erhöhung
der Qualität
und Menge an Substanzen, die während
des Betriebes in den Wein übertragen
werden.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
mittels des in den Ansprüchen
definierten Verfahrens und der Anlage gelöst.
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Im
Wesentlichen wird gemäß der Erfindung
mindestens ein Teil der Schalen der Kappe Mikrowellenbestrahlung
ausgesetzt.
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Die
Bestrahlung erfolgt im Allgemeinen auf der Kappe von Schalen, die
sich in dem Weinfermentierer ausbildet, unabhängig von ihrer Position.
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Die
Bestrahlung kann insbesondere während
der normalen Vinifikation erfolgen, wobei sich die Kappe über der
Flüssigkeit
befindet, oder nachdem die Flüssigkeit
entleert wurde, d. h. von dem Weinfermentierer entfernt wurde, wobei
die Schalen, welche die Kappe ausbilden, auf dem Boden des Weinfermentierers
verbleiben.
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Gemäß der Erfindung
ist es nicht wesentlich, dass die Bestrahlung innerhalb des Weinfermentierers erfolgt,
wobei es zum Beispiel möglich
ist, die Schalen mechanisch von der Flüssigkeit zu trennen, sie zu
bestrahlen und sie dann zu jedem Zeitpunkt während der Vinifikation zu der
Flüssigkeit
zurückzuführen.
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Bei
einem verbesserten Verfahren zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung
durchläuft
das Produkt beim Verlassen der Press-/Stielabstreifmaschine sofort
die Entwässerung
mit Abscheidung von etwa 30–60%
des Mostes.
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Der
Teil des Produktes, der den Trester enthält, wird der Einwirkung der
Mikrowellen ausgesetzt, die eine Temperaturerhöhung von 10–50°C verursachen, während der
Most in einem Wärmetauscher
behandelt und ohne Vorhandensein von Trester auf 30–70°C erwärmt wird.
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Nach
den getrennten Behandlungen werden die zwei Teile erneut kombiniert
und in einem Weinfermentierer gemischt, in dem die Schalen in dem
warmen Most mazerieren. Nach einer Mazeration und einer Pausenzeitdauer
zwischen 0 und 30 Minuten fährt
die Erfindung in zwei alternativen Modi fort.
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Gemäß einem
ersten Modus werden die Schalen von dem in dem Weinfermentierer
enthaltenen Produkt getrennt, und der Most wird ohne Vorhandensein
von Schalen fermentiert (weiße
Fermentation).
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Gemäß einem
weiteren Durchführungsmodus
wird das Produkt fermentiert, während
es auch die Schalen enthält
(rote Fermentation).
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Dank
der Erfindung wird eine Erhöhung
der Extraktionsrate zahlreicher Substanzen wie zum Beispiel von
Pigmenten, Tanninen und Aromen von dem Weintraubenepikarp als Ergebnis
einer Lyse der Zellwände durch
die Wirkung des Druckes auf Grund der Einwirkung der Mikrowellen
auf die intrazellulären
Flüssigkeiten erhalten.
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Im
Gegensatz zu der Thermovinifikation wird die Mikrowellenbehandlung
einfach nur auf den Trester, und vorzugsweise auf einen Teil desselben
lokalisiert, und verursacht somit keine Erhöhung der Temperatur der Masse,
die bei Vorhandensein der Schalen fermentiert wird, sondern nur
bei dem bestrahlten Teil (Teil der durch die festen Teile ausgebildeten
Kappe) mit dem Ergebnis, dass jede Erwärmung der flüssigen Masse ohne
Vorhandensein von Schalen nicht die Stabilität der extrahierten Aromen,
Tannine und Pigmente beeinträchtigt,
sie somit über
die Zeit stabiler hält.
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Dank
der Mikrowellenbestrahlung werden die Wirkstoffe in einer verringerten
Zeit von den Schalen extrahiert, wobei ein Anstieg sowohl von Polyphenolen
als auch von Anthozyansubstanzen erfolgt, die sich über die
Zeit als stabiler erweisen.
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Gemäß der Erfindung
wird ein normaler Weinfermentierer verwendet, der einen Behälter umfasst.
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Die
Bestrahlung erfolgt durch eines oder mehrere Fenster, die entlang
der Wand, im Allgemeinen der Vertikalwand des Behälters in
einer solchen Höhe
positioniert sind, dass nur die Kappe aus Trester und nicht der
darunterliegende Most mit eingeschlossen ist.
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Die
Erfindung umfasst die Verwendung von Mikrowellenerzeugern mit einer
Maximalleistung, die über ein
Bedienungsfeld von 0% bis 100% einstellbar ist. Die Mikrowellen
weisen eine Maximalleistung von 2000 Watt und eine Frequenz zwischen
900 Hz und 3000 Hz auf. Die Bestrahlung erfolgt in mehreren Zyklen,
denen das Mischen des Tresters vorangeht, und woraufhin mindestens
die Zeit folgt, die zur erneuten Ausbildung der Kappe erforderlich
ist. Der Vinifikationsprozess gemäß der Erfindung umfasst somit
die folgenden Betriebsschritte.
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Gemäß einem
ersten Durchführungsmodus
durchläuft
die Weintraube Stielabstreifen und mechanisches Pressen, wobei das
sich dabei ergebende gepresste Produkt einem Weinfermentierer zugeführt wird. Die
gewöhnlichen
Fermentationsaktivierungsprodukte und ausgewählten Hefen werden dem gepressten
Produkt beigemischt. Dann beginnt die Fermentation, wobei die festen
Teile von der Kappe getrennt werden.
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Nach
dem Sammeln auf dem Niveau des Bestrahlungsfensters durchlaufen
diese festen Teile eine anfängliche
Mikrowellenbehandlung mit einem oder zwei 2–3 Minuten-Zyklen jeweils bei einer Leistung von 800–1200 Watt,
wobei dies im Allgemeinen genügt.
Wenn mehr als ein Zyklus ausgeführt
wird, wird der Trester vorzugsweise während der ersten Behandlung
nicht beigemischt. Nach jeder Mikrowellenbehandlung wird die Kappe
langsam in den Most hineingemischt.
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In
den auf die Anfangsbehandlung folgenden Tagen werden weitere 2 oder
3-Minuten-Bestrahlungszyklen mit einer von 800 bis 1000 Watt variablen
Bestrahlungsleistung ausgeführt.
Die Häufigkeit
der nachfolgenden Bestrahlungen beträgt maximal drei pro Tag, wobei
auf jeden Bestrahlungszyklus Mischen folgt.
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Wenn
die alkoholische Fermentation und Mazeration vollständig sind,
wird der von der Kappe abgeschiedene fermentierte Most in Behälter gesammelt,
und durchläuft
die gewöhnliche
Umfüllung,
um Bodensatz zu beseitigen, und durchläuft eine Beimpfung mit ausgewählten Bakterien
zur Initiierung der malolaktischen Fermentation.
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Es
erfolgt die abschließende
Umfüllung,
auf die möglicherweise
eine SO2-Behandlung folgt.
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Wie
erwähnt,
können
die Schalen auch nach der Extraktion der Flüssigkeit bestrahlt werden,
wobei in diesem Fall die Schalen dann Pressen durchlaufen, wodurch
eine stark farbige Flüssigkeit
abgeschieden wird, die in den nachfolgenden Weinproduktionsstufen
zu verwenden ist.
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Gemäß einem
weiteren Durchführungsmodus
werden die Schalen sofort von dem Most abgeschieden und durchlaufen
den Mikrowellenbestrahlungsprozess, während der Most separat erwärmt wird.
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Die
bestrahlten Schalen werden dann zu dem warmen Most zurückgeführt, und
die Mazeration wird fertiggestellt, um mit der weißen oder
roten Fermentation fortzufahren, wie zuvor erwähnt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung offensichtlich, die unter Bezugnahme
auf die Figuren der dazugehörigen
Zeichnungen gegeben werden, die mittels eines nicht begrenzenden
Beispiels eine besonders bevorzugte Ausführungsform des ersten Durchführungsmodus
des Verfahrens veranschaulichen, und an Hand des zu dem weiteren
Durchführungsmodus des
Verfahrens in Bezug stehenden Ablaufdiagramms.
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1 ist
eine Vorderansicht eines Weinfermentierers gemäß der Erfindung.
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2 ist
eine Seitenansicht des Weinfermentierers von 1.
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3 ist
ein axialer Seitenschnitt durch den Weinfermentierer von 1.
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4 stellt
eine andere Ausführungsform
des Weinfermentierers dar.
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5 stellt
das Ablaufdiagramm eines zweiten Durchführungsmodus des Verfahrens
dar.
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BESTER MODUS
ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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In 1 bis 3 ist
der Weinfermentierer 1 dargestellt, der aus einem Behälter mit
etwa 100 Litern Fassungsvermögen
besteht, der zur Mikrowellenbehandlung angeordnet ist. Der Behälter weist
zwei Fenster 2 und 3 auf, durch welche die Bestrahlung
erfolgt, und die entlang der Behälterwand
in einer Höhe
positioniert sind, so dass nur die Tresterkappe 12 und
nicht der darunterliegende Most 13 beteiligt ist (3).
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Die
Mikrowellenerzeuger 4 und 5 sind jeweils vor den
Fenstern 2 und 3 positioniert und so bemessen, dass
sie mit einer Maximalleistung in Bezug auf einer Frequenz von etwa
2500 mHz bestrahlen, die mittels des Bedienungsfeldes 7 von
0% bis 100% einstellbar ist.
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Der
Mischer 9 weist eine Welle 14 auf, auf die mindestens
ein Schaufelrad 10 innerhalb der Kappe 12, und
möglicherweise
ein weiteres Schaufelrad 11 innerhalb des Mostes 13 aufgekeilt
ist.
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Die
Welle 14 wird durch eine Mischvorrichtung 6 manuell
betrieben, damit keine Erwärmung
auf Grund von Reibung der Schaufelräder 10 und 11 innerhalb
des Mostes 13 verursacht wird.
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In
dem nun beschriebenen Durchführungsmodus
wurden 82 kg gepresste und entstielte Weintrauben der Sorte „Cabernet
Sauvignon" verwendet,
deren Most 13 dem Weinfermentierer 1 zugeführt wurde.
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0,1
g/kg Metabisulfit, 0,3 g/kg Aktibol (Fermentationsaktivator) und
0,4 g/kg ausgewählte Hefe,
die mittels des gewöhnlichen
Verfahrens zubereitet wurden, wurden dem Most 13 beigemischt.
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Die
Fermentation begann mit der Ausbildung der Kappe von dem an den
Fenstern 2 und 3 angesammelten Trester, wodurch
die Ausführung
von zwei Bestrahlungszyklen von 3 Minuten bei einer Leistung von 1200
W ermöglicht
wurde.
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Die
Kappe 2 wurde dann unter Verwendung des Mischers 9 langsam
gemischt, wobei danach, als der Trester erneut eine Ansammlung ausgebildet
hatte, eine neue Mikrowellenanwendung von 3 Minuten bei einer Leistung
von 1200 W ausgeführt
wurde. Der Vorgang wurde einmal wiederholt, wobei die zwei aufeinanderfolgenden
Mikrowellenanwendungen jeweils für
eine Zeitdauer von 2 Minuten bei einer Leistung von 800 W ausgeführt wurden.
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Daraufhin
wurden während
der kräftigeren
Fermentationsstufen, wenn sich die Kappe 12 schneller neu
ausbildete, bis zu zwei Zyklen pro Tag mit einer Zeitdauer von 2
Minuten bei einer Leistung von 800 W angewandt, was zehn Tage lang
wiederholt wurde.
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Muster
des Mostes 13 wurden während
der alkoholischen Fermentation für
quantitative Analysen entnommen.
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Bei
den gemessenen Parametern handelte es sich um die Temperatur, die
in einer Menge von unter Fermentation stehendem Most gemessen wurde,
die durch das geeignete Musterentnahmeventil 8 in der Nähe des Bodens
des Weinfermentierers 1 entnommen wurde. Der Zuckergrad
(in Grad Bé ausgedrückt), wurde
mit einem geeigneten Immersionsdichtemessgerät gemessen, welches für eine Menge
von 2 Litern kalibriert war, wobei die Entnahme mittels des Musterentnahmeventils 8 erfolgte.
Die Farbintensität
wurde als Absorptionssumme bei 420 nm und 520 nm eines 1 zu 10 verdünnten Produktmusters
gemessen. Die Tonalität
wurde als Absorptionsverhältnis
bei 420 nm zu derjenigen bei 520 nm eines 1 zu 10 verdünnten Produktmusters
gemessen. Und schließlich
der Phenolextraktionsindex, der als die optische Dichte des Produktes
festgelegt wurde, welches 1 zu 100 bei einer Wellenlänge von
280 nm verdünnt
wurde. Die Ergebnisse der an den Mostmustern 13 durchgeführten Analysen
sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Am
Ende der alkoholischen Fermentation, d. h. zwei Tage nach der letzten
Mikrowellenbehandlung, fand die Entnahme statt, d. h. der fermentierte
Most 13 wurde in Demijohns gesammelt.
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Eine
Menge von gepresstem Trester, die einem Volumen von 10–15% entsprach,
wurde beigemischt, die durch Pressen des fermentierten Tresters
mit einer Handpresse erhalten wurde.
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Nach
einer Woche wurde der Wein von den Demijohns umgefüllt und
mit ausgewählten
Bakterien zu Initiierung der malolaktischen Fermentation beimpft.
Nach der Fer tigstellung wurde der Wein umgefüllt und mit Kaliumbisulfit
(30 mg/l) behandelt.
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Der
Arbeitszyklus ist in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefasst,
die auch die Ergebnisse der verschiedenen Prüfungen darstellt, wobei die
relativen Parameter während
der Verarbeitung folgten. TABELLE
1
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Nach
Beendigung der malolaktischen Fermentationsstufe wurden Vergleichsanalysen
an einem Muster von Wein durchgeführt, welches mit demselben
Verfahren von derselben Weintraube produziert wurde, und ein Muster
von Wein, der durch Vinifikation mit Bestrahlung erhalten wurde,
wurde entnommen, um die Entwicklung der interessierenden Parameter
zu überprüfen (Farbintensität, Farbtonalität und Phenolextraktionsindex:
die Farbqualität
eines Rotweines ist größer, je
höher die
Intensität
und je niedriger die Tonalität
ist) wurde von einem abschließenden
Geschmackstest begleitet, um die organoleptischen Eigenschaften
des Weines während
der Reifung zu bestimmen.
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Die
in Tabelle 2 gesammelten Daten zeigen, dass mit dem Trestermazerationsverfahren
zur Extraktion von Anthozyanen, Tanninen und Aromen mithilfe von
Mikrowellen eine wesentliche Erhöhung
der Farbqualität (Intensität-/Tonalitätsverhältnis) von
1,87 bis 2,46 gemeinsam mit einer Erhöhung des Phenolextraktionsindex von
etwa 10% erhalten wurde. Die hervorragenden Analyseergebnisse wurden
durch die ebenfalls hervorragenden organoleptischen Ergebnisse ergänzt, die
das durch alkoholische Fermentation mit Mikrowellenbestrahlung erhaltene
Weinmuster begünstigen. Tabelle
2
- * Die am Ende der alkoholischen
Fermentation ermittelten Ergebnisse werden zu Vergleichszwecken
kursiv wiedergegeben.
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Zum
Nachweis der Wirkung der Mikrowellenbehandlung auf das Aroma und
die Stabilität
wurde eine Ermittlung des Prozentsatzes der während der alkoholischen Fermentation
extrahierten Komponenten durchgeführt, die nach Beendigung der
malolaktischen Fermentation keinen Abbau durchlaufen hatten.
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Die
Daten, die als das Verhältnis
von Werten erhalten wurden, die nach Beendigung der malolaktischen
Fermentation gemessen wurden, zu denjenigen, die nach Beendigung
der alkoholischen Fermentation gemessen wurden, sind in Tabelle
3 wiedergegeben.
- A. Traditionelles Muster
- B. Mit Mikrowellen bestrahltes Muster
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Tabelle 3
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Der
durch Mikrowellenbestrahlung erhaltene Wein weist bei einem entschieden
höheren
Phenolindex eine größere Farbintensität und eine
niedrigere Tonalität
auf.
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Zur
korrekten Interpretation des erhaltenen Ergebnisses sollte bemerkt
werden, dass die Daten relativ und nicht absolut, und somit von
der Menge des extrahierten Produktes unabhängig sind.
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An
Hand der Versuchsergebnisse ist ersichtlich, dass sich von 100%
Phenolen, die von dem mit Mikrowellen bestrahlten Muster extrahiert
wurden, 10% abbauen, während
sich bei dem mit dem traditionellen Verfahren behandelten Produkt
19% abbauen.
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Somit
ist offensichtlich, dass zusätzlich
zur Verbesserung der Farb- und Aromaextraktion die Extraktion durch
Mikrowellenbestrahlung ihre Molekularstruktur mit der Zeit stabilisiert.
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Die
Bestrahlung kann innerhalb jeder bekannten Art von Weinfermentierer
und in jeder beliebigen Position des selben unter der Voraussetzung
ausgeführt
werden, dass die Bestrahlung der Flüssigkeit vermieden wird.
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Die
erhaltenen positiven Ergebnisse, wie sie oben hervorgehoben sind,
verändern
sich nicht.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf 4 stellt
diese einen Fermentierer mit flachem Boden nach der Extraktion der
Flüssigkeit
dar, wobei die Kappe aus Schalen auf dem Boden verbleibt.
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Die
Bestrahlungsfenster sind offensichtlich in der Nähe des Bodens positioniert.
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In 5 ist
das Ablaufdiagramm eines zweiten Durchführungsmodus der Erfindung dargestellt.
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Nach
dem Entstielen in der normalen Press-/Stielabstreifmaschine wird das Produkt
(Most und Schalen) dem Entmoster zugeführt, wobei etwa 30–60% des
Mostes abgeschieden werden.
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Der
die Schalen enthaltende Teil wird in dem Behälter 102 Mikrowellen ausgesetzt,
welche die bereits für
den ersten Durchführungsmodus
des Verfahrens festgelegten Merkmale aufweisen, wobei ähnliche
Modalitäten
verwendet werden.
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In
diesem Schritt erreicht das im Wesentlichen aus Schalen bestehende
Produkt eine Temperatur von etwa 40–60°C.
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Gleichzeitig
wird der von Schalen befreite Most in einer separaten Umgebung 103
auf eine Temperatur von 60–80°C erwärmt.
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Nach
Beendigung der Vorgänge
werden die zwei Teile kombiniert und gemischt, um gemeinsam in dem
Behälter
104 zu mazerieren, und nach einer Zeitdauer zwischen 0 und 30 Minuten
werden sie nach der Abscheidung der Schalen der weißen Fermentation,
oder bei Vorhandensein der Schalen, der roten Fermentation zugeführt.
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Das
Verfahren ist dann vollendet, wie für den ersten Durchführungsmodus
angegeben.