CH665651A5 - Gaerungsapparat und verfahren zu dessen betrieb. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gärungsapparat gemäss dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches sowie ferner ein Verfahren zu dessen Betrieb gemäss Patentanspruch 8.

Derartige Apparate sind beispielsweise zur alkoholischen Gärung von Wein, Bier, Apfelwein sowie von Erfrischungsgetränken mit niedrigem Alkoholgehalt bei gesteuerten Temperatur- und/oder Druckbedingungen in geringen Mengen geeignet.

Beim Verfahren zur alkoholischen Gärung findet eine enzymatische Umformung eines Kohlenhydratmaterials, insbesondere Traubenmaterials statt, wodurch Alkohol und Kohlendioxyd entsteht. Die alkoholische Gärung wird vorzugsweise ohne Zusatz von Sauerstoff durchgeführt. Die bisherige Gärung von Trauben wurde normalerweise in grossen Mengen in Fässern aus Stahl oder Holz durchgeführt. Derartige Fässer können etwa 40001 oder mehr aufnehmen. Deshalb bestehen Probleme bei der Gärung von Trauben dort, wo die vorhandene Menge relativ klein ist, wie dies beispielsweise bei speziellen oder experimentellen Weinvariationen oder bei einer Traubenzufuhr in Abhängigkeit von der Bezugsquelle möglich ist, wenn die erforderliche Menge variiert. Ferner sind die mit der Herstellung von kleinen Fässern, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, verbundenen Kosten sehr hoch. Die bestehenden Verfahren sind in diesem Bereich insofern nicht flexibel, als die anaerobischen Bedingungen voraussetzen, dass Fässer für 40001 voll sind.

Die bisherigen Verfahren sind ferner mit dem Nachteil behaftet, dass die Gärung von Trauben optimal unter gesteuerten Temperaturbedingungen stattfindet. So wurde beispielsweise festgestellt, dass Temperaturen von etwa 28 °C optimal waren, während Abweichungen in beiden Richtungen zu einem Qualitätsverlust des anschliessend produzierten Weines führten. Wenn man aber mit sehr grossen Fässern aus Stahl oder Holz arbeitet, stellen die mit der Temperaturkontrolle verbundenen Kosten und die Wirksamkeit grosse Probleme dar.

Ein weiteres, mit bisherigen Verfahren verbundenes Problem ist mit der Produktion von kleinen Mengen für den Eigenverbrauch und der Trennung des Weins vom Sediment verbunden. Dabei werden meistens Siphons mit unterschiedlichem Erfolg verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines Gärungsapparates sowie eines Verfahrens zu dessen Betrieb, damit eine alkoholische Gärung auch in kleinen Mengen zuverlässiger und preisgünstiger wird als bisher.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale im Kenzeichnungsteil der Ansprüche 1 und 8 gelöst.

Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben. Ein die Temperatur steuerndes Medium, beispielsweise Wasser, fliesst durch den Einlass und den Auslass durch die Kammer, damit der Sack das Volumen des Inhaltes einnimmt und zur Steuerung der Temperatur dient, bei welcher die Gärung durchgeführt wird, wobei die Kammer nach Beendigung des Gärung unter Druck gesetzt wird, um die Flüssigkeit im Sack durch den Ausgabeauslass auszupressen.

Der Gärungsapparat und das Verfahren ermöglichen eine alkoholische Gärung in kleinen Mengen, wobei die Grösse und das Volumen der einzelnen Komponenten mit der vorgesehenen Menge variieren können.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Gärurigsapparat, und

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Absperrvorrichtung für die Einrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Gärungsapparat mit einem starren äusseren Behälter 10 dargestellt, der beispielsweise aus Holz, Kunststoff oder Metall hergestellt ist, wobei die Wände des Behälters undurchlässig und vorzugsweise isoliert sind. Der Behälter 10 hat einen freistehenden Unterteil 11 und geht am anderen Ende in einen Hals 12 über, der eine Öffnung 13 begrenzt. Die Wandung 14 des Behälters ist mit einem Einlassrohr 15 für fliessfähige Medien benachbart zum Boden des Behälters versehen, während sich ein Auslassrohr 16 benachbart zum Oberteil befindet. Die beiden Rohre schlies-

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sen Steuerventile 17 und 18 in der Form von Zapfhähnen ein. Die Ein- und die Auslassrohre sind mit einer Leitung mit dem Druck einer städtischen Wasserversorgung verbunden.

Der Gärungsapparat schliesst ferner einen Sack 20 aus Kunststoff ein, der im Idealfall Sauerstoff und Kohlendioxyd nicht durchlässt. Der Sack 20 hat an einem Ende eine Öffnung 21 und ist am anderen Ende 22 geschlossen. Der Sack ist innerhalb des Behälters 10 ausgebreitet, wobei sich die Kante 23 des Sacks über den Hals 12 des Behälters erstreckt. Eine passende Absperrvorrichtung 30 kann aus irgendeinem Material, wie z. B. Kork, Gummi, Kunststoff oder Holz, bestehen und wird in die Öffnung 13 des Behälters eingesetzt, um sie abzudichten und den Sack fest gegen die Wand der Öffnung zu halten, damit der Sack vom Hals des Behälters hängt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Es wird angenommen,

dass die Absperrvorrichtung mit der Innenfläche des Behälters in Schraubverbindung steht, oder diese Vorrichtung kann in den Hals des Behälters eingepresst sein. Das Auslassrohr 45 ist mittels eines Ventils 51 abgeschlossen, was bedeutet, dass keine Luft in den Sack 20 eindringen kann. Bei der Gärung oder beim Brauen entsteht Kohlendioxyd, das durch die Luftsperre 40 ausdringt.

Da die meisten Gärungs- und Brauverfahren stark von der Temperatur abhängen, wird Wasser mit einer genau kontrollierten Temperatur dauernd dem Behälter 10 durch den Ein-15 und den Auslass 16 zugeführt. In der Weise ist der den Sack umgebende Raum während des gesamten Gärungsvorganges mit Wasser einer erwünschten Temperatur gefüllt, damit die Temperatur während der Gärung genau überwacht werden kann. Dabei können passende Temperatursteuervorrichtungen in die Wasserleitung eingebaut werden, um einen nochmaligen Umlauf bei der erforderlichen Temperatur zu ermöglichen. Ferner bewirkt der Wasserdruck, dass der Sack rund um seinen Inhalt zusammenfällt, damit keine unerwünschte Luft innerhalb des Sackes zurückbleibt.

In einem normalen Brau- oder Gärungsvorgang hört die primäre Gärung dann auf, wenn kein weiteres Kohlendioxyd erzeugt wird und sich Sediment am Boden des Sackes absetzt, während die Flüssigkeit darüber klar bleibt. Wenn die Fermentierung abgeschlossen ist, wird das Auslassventil 17 geschlossen und das Abgabeventil 51 geöffnet, um dadurch eine Verbindung mit einem evakuierten Kunststoffsack 50 herzustellen. Das unter Leitungsdruck stehende Wasser wird durch den Einlass 15 in den Raum zwischen dem Behälter und dem Sack eingeleitet und bewirkt eine Zusammendrük-kung des Inhalts des Sacks, so dass er durch den Abgabeaus-lass 45 in den evakuierten Sack 50 entleert wird. In der Weise wird die sich oberhalb des Sediments befindliche Flüssigkeit anaerobisch in den evakuierten Sack eingefüllt. Durch Kontrolle der unter Druck stehenden Wasserleitung wird gewährleistet, dass die gesamte Flüssigkeit oberhalb des Sediments entleert wird, ohne dass dieses verschoben wird. Weil das Sediment eine höhere Dichte aufweist als die sich darüber befindende Flüssigkeit, bewirkt der Druck im Raum ausserhalb des Sacks, dass der Sack oberhalb des Sediments zusammenfällt, wodurch die Flüssigkeit ausgepresst wird. Später neigt der Sack zum Zusammenfallen rund um das Sediment, so dass die Möglichkeit des Sediments zur Verunreinigung der Flüssigkeit stark herabgesetzt wird. In dieser Weise kann die Einrichtung zur sorgfältig gesteuerten Gärung verwendet werden, während gleichzeitig eine einfache und wirksame Vorrichtung zum Sammeln der fermentierten Flüssigkeit ohne Benutzung eines Siphons geschaffen wurde. Der Sack ist wegwerfbar, und ein neuer Sack kann für jeden neuen Gärungsvorgang benutzt werden. Dadurch wird das Auftreten von schädigenden Mikroorganismen vermieden, die auf Unreinheiten in der Einrichtung zurückzuführen sind.

Wenn die Fermentierungseinrichtung zur Herstellung von

Rotwein verwendet wird, enthält der Most zusammenge-presste Haut und Stiele der Beeren zusammen mit dem Traubensaft. Wenn der Fermentierungsvorgang beendet ist, neigen die Haut und die Stiele zum Schwimmen auf der Oberfläche der Flüssigkeit. Es ist allgemeine Praxis, dass der schwimmende Abfall periodisch in die Flüssigkeit eingedrückt wird, um die Farbe und den Geschmack der Beere auszulaugen.

Die Fermentierungseinrichtung nach Fig. 2 ist speziell für die Herstellung von Rotwein ausgelegt, wobei die Absperrvorrichtung an der unteren Fläche mit einer mittigen Vertiefung 70 versehen ist. Diese Vertiefung 70 ist mit einem Ausgabeauslass 71 verbunden und mittels eines kreisförmigen Siebes 72 angeschlossen. Die Vertiefung ist zur Aufnahme eines geeigneten Filtermaterials, wie z. B. Diatomeenerde, vorgesehen. Die Absperrvorrichtung ist ferner mit einer mittigen Öffnung 74 ausgestattet, durch die sich eine Welle 75 erstreckt. Die Welle 75 ist mit einem Kolben 76 verbunden und ist zum Eindrücken bestimmt, damit der Kolben Schwimmkörper in die Flüssigkeit innerhalb des Kunststoffsackes eindrückt. Die Welle 75 ist gegen die Absperrvorrichtung abgedichtet, um einen Lufteintritt zu verhindern. Durch periodische Betätigung des Kolbens ist gewährleistet, dass die Schwimmkörper in gewünschter Weise in die Flüssigkeit eingetaucht werden. Wenn der Gärungsvorgang beendet ist, wird die Flüssigkeit in gleicher Weise, wie dies schon beschrieben wurde, ausgepresst, jedoch mit der Ausnahme, dass Sieb und die Diatomeenerde in diesem Falle als ein sehr verschiedenes Filtersystem arbeiten, das ein Verschwinden von unerwünschtem Abfall verhindert. Durch eine sorgfältige Kontrolle des Wasserdruckes im Raum 60 kann die Auslaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit innerhalb.des Sacks derart gesteuert werden, dass eine sehr langsame, aber wirksame Filtrierung stattfindet. Ferner können weitere Filter stromabwärts im Rohr vom Behälter zu einem zusammengedrückten Kunststoffsack derjenigen Art angeordnet werden, die in Fig. 1 gezeigt ist. Dadurch ist es möglich, Rotwein ohne die Verwendung von Pressen und komplizierte Filtern herzustellen.

Die Druckausübung im Raum zwischen dem Kunststoffsack und dem Behälter gewährleistet, dass der Sack rund um den Inhalt zusammenschrumpft, damit keine Luft im Sack vorhanden ist. Eine weitere Druckausübung bewirkt eine wirksame und gesteuerte Auspressung der fermentierten Flüssigkeit und nicht des Sediments im Unterteil des Sacks. Das als Druckmedium verwendete Wasser trägt ferner den Sack innerhalb des Behälters und reduziert dadurch die auf den Sack ausgeübte Spannung, die bei einer freien Aufhängung des Sacks vom Hals des Behälters entstehen würde. Die Tatsache, dass der Sack am Oberteil des Behälters aufgehängt ist, erleichert den Zugang zum Inhalt. Ferner dient die Verwendung eines Aussendruckes zum Pressen der Flüssigkeit aus dem Sack heraus als einfaches, jedoch wirksames Mittel zum Aussperren von Luft und Sauerstoff, die unerwünscht in den Sack eindringen könnten.

Durch Austausch des Einwegventils gegen ein Druckventil kann die Fermentierung, wenn notwendig, unter Druck stattfinden. Das bei der Fermentierung entstandene Kohlendioxyd kann dazu verwendet werden, die ganze Einrichtung unter Druck zu setzen, ohne dass der Sack beschädigt wird. Dies wird dadurch ermöglicht, dass ein Druckunterschied zwischen der Innen- und der Aussenseite'des Sacks besteht.

Fermentierung unter Druck wird in bestimmten Herstellungsverfahren für Weissweine und insbesondere zur Herstellung von Fassbier verwendet. Die Einrichtung kann dazu verwendet werden, kleine Mengen von unter Druck stehendem Bier herzustellen, das entweder durch Kühlung des Druckmediums (Wasser) oder durch Einsetzen der Einrichtung in einen Kühlschrank gekühlt werden kann. Zum Abzapfen von Bier wird der Wasserdruck ausserhalb des Sackes erhöht,

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damit das unter Druck stehende Bier durch einen geeigneten Die oben, insbesondere mit Bezugnahme auf Fig. 2

Auslass fliessen kann. Es besteht keine Notwendigkeit, die beschriebene Einrichtung ist insbesondere zur Herstellung

Flüssigkeit vom Sediment zu trennen und eine sekundäre von Wein durch Kohlenstoff-Mazeration geeignet. Ganze Gärung in einer Flasche durchzuführen, wie dies bei den mei- Trauben können innerhalb des Sackes 20 bis zu einer Tiefe sten Verfahren zur Herstellung von Bier zu Hause praktiziert 5 eingefüllt werden, bei welcher keine oder nur geringfügige wird. Quetschung der Trauben stattfindet. Der Sack kann abgedich-

In einem noch nicht erteilten AU-Patentgesuch Nr. tet und der Raum oberhalb der Trauben dadurch evakuiert

20211/84 ist die Herstellung von Wein durch ein Verfahren werden, dass die Kammer 60 zwischen dem Sack und dem mit einer vollständigen Kohlenstoff-Mazeration beschrieben. Behälter 10 mit Wasser gefüllt wird, damit der Sack rund um

Kohlenstoff-Mazeration ist ein Verfahren, bei dem nur 10 die Trauben zusammenfällt.

eine intrazellulare Gärung der Trauben stattfindet, was Eine kleine Menge CO2 kann in Form von Trockeneis hinbedeutet, dass die Fermentierung durch Verwendung von zugeführt werden, um irgendwelche zurückbleibende Luft im Enzymen innerhalb der Trauben stattfindet. Der Ausdruck ist Sack zu vertreiben.

auf eine Technik zurückzuführen, bei der die Trauben nicht Während der intrazellularen Gärung fliesst das erzeugte zerquetscht werden. Nicht zerquetschte Trauben werden in 15 CO2 durch die Luftsperre hinaus. Wenn die Gärung beendet einen geschlossenen Behälter eingefüllt, der mit Kohlendi- ist, kann die Kammer 60 weiter unter Druck gesetzt werden,

oxydgas gefüllt ist. Unter diesen Bedingungen werden die indem der Wasserdruck innerhalb der Kammer 60 bewirkt,

Beeren einer intrazellularen Gärung oder einer Autogärung dass der Sack austrocknet und die Trauben durch den Ausga-

unterworfen. Nach einer Mazerationsdauer und Abschluss beauslass hinausdrückt. Der Kontaktdruck der Trauben der Gärung werden die Trauben zerquetscht und gepresst. 20 gegen den Filter zerquetscht die Trauben, so dass der Saft aus

Gärung mittels Kohlenstoff-Mazeration wird von Weinpro- dem Sack durch den Ausgabeauslass durch den Filter fliessen duzenten deshalb hoch geschätzt, weil das Verfahren natürli- kann, der verhindert, dass Haut und Stiele ausfliessen kön-

che aromatische Qualitäten erzeugt, was bei der Fermentie- nen. Durch diese Mittel können Weine durch das Verfahren rang von zerquetschten Trauben nicht üblich ist. Bei der Kohlenstoff-Mazeration produziert werden, ohne dass die

Gärangsverfahren mittels Enzyme der Beere entstehen Gly- 25 Trauben zerquetscht und die Stiele entfernt werden müssen,

zerin und andere Bestandteile, wobei die Äpfelsäure zerlegt Der oben beschriebene Gärungsapparat kann irgendeine und das physikalische Aussehen der Beere geändert wird. passende Grösse und Form aufweisen und ist nicht auf die

Infolgedessen wird der Wein durch dieses Verfahren weicher beschriebene Ausführung beschränkt. Die Einrichtung ist und sein Geschmack komplexer. aber zur Verwendung bei kleinen Mengen vorgesehen. Die

Der Ausdruck «volle Kohlenstoff-Mazeration» ist eine 30 Wegwerfsäcke aus Kunststoff ermöglichen eine sehr saubere Kohlenstoff-Mazeration, bei der mehr als 85% der Trauben so und hygienische Umwelt für den Gärungsvorgang. Die Verlange ganz und unzerquetscht bleiben, bis die Kohlenstoff- Wendung eines zweiten Sacks zum Sammeln von Wein, Bier Mazeration beendigt ist. oder anderen erzeugten alkoholischen Getränken gewährlei-

Der wichtigste Bestandteil des Verfahrens im AU-Patent- stet, dass der Inhalt nicht der Luft ausgesetzt wird, die eine gesuch Nr. 21211 besteht darin, dass die nicht zerquetschten 35 Beschädigung des Getränkes herbeiführen kann.

Trauben eine intrazellulare Gärung in einer anaerobischen Es ist vorgesehen, dass der Gärungsapparat in kleinen

Atmosphäre beenden. Die anaerobische Atmosphäre wird Bausätzen verkauft wird, die sowohl für eine kommerzielle durch Auspressen der Luft aus dem Behälter durchgeführt, Produktion als auch für die Produktion von Wein und Bier zu der die Trauben enthält, indem der Luftraum oberhalb der Hause eingesetzt werden können.

Trauben mit Kohlendioxyd (CO2) gefüllt wird. Dies ist 40 Obschon davon ausgegangen wird, dass Wasser von einer dadurch möglich, dass entweder CO2 in den Behälter einge- Leitung des lokalen Wasserwerks verwendet wird, ist es aber presst wird oder dass die Verdampfung von Trockeneis die selbstverständlich möglich, den Ein- und den Auslass an

Luft aus dem Behälter treibt. Nach der Beendigung der intra- einer Vorrichtung mit einer Pumpe mit variablem Druck und zellularen Gärung werden die Trauben zerquetscht und ent- einer Temperatursteuerung anzuschliessen, damit die Einrich-

stielt und einer endgültigen Gärung und Filtrierung unterwor- 45 tung an einem geschlossenen Druckkreis angeschlossen ist. fen und schliesslich in Flaschen gefüllt. Das Verfahren besitzt die Hauptvorteile, dass ein ausgezeichneter Rot- oder Weisswein innerhalb von zwei Wochen produziert werden kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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1. Gärungsapparat, insbesondere zur Herstellung von Wein oder Bier, mit einem starren Behälter (10) mit einer offenen, oberen Öffnung (13), einem Einlass (15) für Flüssigkeiten benachbart zum Unterteil (11) des Behälters (10) und einem Auslass (16) benachbart zum Hals (12) des Behälters (10), dadurch gekennzeichnet, dass Ventile (17,18) zur Steuerung der Flüssigkeitsströmung hinein in den Einlass (15) und heraus aus dem Auslass (16) vorhanden sind, dass innerhalb des Behälters (10) ein luftundurchlässiger Sack (20) aus Kunststoff angeordnet ist, der von der oberen Öffnung (13) herunterhängt, wobei eine Absperrvorrichtung (30) für den Hals (12) vorhanden und der Sack (20) derart geformt ist,

dass er zwischen seiner Aussenseite und der Innenseite des Behälters (10) eine Kammer (60) begrenzt und dass die Absperrvorrichtung (30) einen Ausgabeauslass (44) und eine Filtervorrichtung (72) einschliesst, die sich quer über den Hals (12) des Behälters (10) erstreckt.

2. Gärungsapparat gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (15) und der Auslass (16) mit Steuerventilen (17, 18) ausgestattet sind und dass der Einlass (15) derart an einer Wasserleitung angeschlossen ist, dass die Kammer (60) unter Wasserdruck steht.

3. Gärungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (15) und der Auslass (16) über eine Pumpe zur Bildung eines geschlossenen Kreises mit der Kammer (60) gekoppelt ist.

4. Gärungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Öffnung (13) des Behälters (10) durch den Hals (12) begrenzt ist und dass der Sack (20) mittels eines Zapfens (30) im Hals (12) aufgehängt ist.

5. Gärungsapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (30) einen verschiebbaren Kolben (76) einschliesst, der von der Aussenseite des Behälters (10) aus betätigbar ist, wobei sich der Kolben (76) in den Sack (20) hinein zum Zusammenpressen der schwimmenden Masse unter der Flüssigkeit im Sack (20) erstreckt.

6. Gärungsapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (30) das Filter (72) einschliesst.

7. Gärungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung zur Steuerung der Flüssigkeitstemperatur in der Kammer (60) aufweist.

8. Verfahren zum Betrieb des Gärungsapparates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Gärungsmischung in den Sack (20) einfüllt und ihn abschliesst, dass man mittels der Ventile (17, Ì 8) ein Medium zur Temperatursteuerung in der Kammer (60) durch den Einlass (15) und den Auslass (16) zirkulieren lässt, damit der Sack (20) das Volumen seines Inhaltes einnimmt und womit die Temperatur gesteuert wird, bei der die Gärung stattfindet, und dass die Kammer (60) unter Druck gesetzt wird, wenn die Gärung beendet ist, damit die Flüssigkeit im Sack (20) durch das Filter (72) und den Abgabeauslass (44) herausgepresst wird.