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Verfahren und Vorrichtung zur Konzentration von Traubenmaischen vor
der Weinerzeugung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Vorrichtung
zur Kenzentration von Natursäften und betrifft insbesondere den Fall von Weintraubenmaischen
mit dem Ziel der Vermehrung ihres Alkoholgrades in den durch die geltende Gesetzgebung
erlaubten Grenzen.
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Es ist bekannt, daß die Weinerzeugung aus Weintraubenmaischen mit
beschränkten Zuckergehalten zur Herstellung von Weinen schwacher Alkoholgehalte
führt. Um diesen Nachteil zu überwinden, lassen die Richtlinien allgemein vor der
Weinersengung die relative Konzentration der Maische, d. h. die teilweise Entfernung
ihres Wassergehalte zu, wobei das Vol@men des entfernten Wassers meitens 20 % des
Anfangsvolu-ons nicht übersteigen und der Alkohol gehalt außerdem höchstens um zwei
Einheiten variieren dürfen.
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Zu die Zweck sieht die gegenwärtig angewandte
Methode
folgende Arbeitsschritte vor: In einem ersten Zeitabschnitt wird ein Teil der verfügbaren
Maische mutiert, d. h. in seiner Gärung aufgehalten, wobei dieser wohlbekannte Vorgang
durch Einführen einer geeigneten Menge S02 in die Maische hervorgerufen wird. Die
so behandelte Maische läßt man dann während einer bestimmten Zeitdauer in der Größenordnung
von einer Woche oder mehr absetzen. In der folgenden Phase wird die nach dem Dekantieren
und Entfernen der in der Maische enthaltenen PUlpe und Schlämme gewonnene Flüssigkeit
durch Verdampfung bei atmosphäre schem Druck unter Volumenverminderung in einem
geeigneten Verhältnis konzentriert, das je nach der Menge der behandellen Maische
im Verhältnis zum Anfangsvolumen variiert.
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Das so konzentrierte Produkt wird schließlich der nicht mutierten
Traubenmaische zugesetzt, die mit der Gärung begonnen hat, und man setzt die Weinerzeugung
nach der üblichen Methode fort.
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Das so ablaufende Verfahren weist eine Anzahl von Nachteilen auf:
Zu allererst erfordert es für einen Teil der Ernte einen heiklen und lästigen Mutierarbeitsgang.
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Außerdem muß man von einer Weinerzeugungskampagne bis zur folgenden,
d. h. von einem Jahr zum anderen eine aus der ersten Ernte stammende Menge von mutierter
Maische aufbewahren, damit man sie der Maische der zweiten Ernte zusetzen kann,
um die Erhöhung des Endalkoholgehalts nach dem erläuterten Verfahren zu erreichen.
Zweitens erfordert die Phase der Konzentration durch Verdampfung eine genaue Überwachung
der Heizgeräte, wobei die Vermeidung einer Karamelisation des Zuckers nicht immer
ermöglicht wird, insbesondere wenn das Dekantieren unvollständig ist, wodurch der
Ausschuß des konzentrierten Produktes herbeigeführt wird. Schließlich führt die
Verdampfung nötigerweise zu einem Verlust einiger Anteile der in der Traubenmaische
vorhandenen Ester und Aldehyde, woraus sich eine leichte Denaturierung des erhaltenen
Weines ergibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur
Konzentration von Traubenmaischen anzugeben, mit dem die bisher auftretenden Nachteile
vermieden werden und insbesondere eine kontinuierliche Ausnutzung der Maische ermöglicht
wird, bei der man ohne das Aufbewahren eines Teils der Maische einer Ernte bis zur
folgenden auskommt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es darin besteht,
die gesamte zu vergärende Maische kontinuierlich zu filtrieren, einen Teil des Filtrats
in Form einer klaren, von ihren Schlämmen befreiten Flüssigkeit abzutrennen, den
anderen Teil in einen Gärbottich zu leiten, die klare Flüssigkeit unter Druck zu
setzen, sie durch Entfernen eines Teils ihres Wassergehalts mit Hilfe inverser Osmose
zu konzentrieren und'das Konzentrat mit der Maische vor dem Filtrieren zu vermischen0
Dieser Filtrierverfahrensschritt kann in jedem geeigneten Gerät durchgeführt werden,
welches insbesondere aus einer Einheit von porösen oder perforierten Rohren oder
Platten aus Metall, Gewebe oder-Sunststoff besteht, deren Oberfläche dem Durchsatz
der zu behandelnden Masse und dem Arbeitsdruck angepaßt ist, der durch eine Pumpe
geschaffen und durch einen Schieber oder ein am Ausgang des Geräts montiertes Diaphragma
geregelt wird. Andererseits und nah einem anderen Merkmal kann der Verfahrensschritt
der Konzentration durch inverse Osmose im Inneren von Formen durchgeführt werden,
die aus druckbeständigen Haltern aus porösem oder perforiertem Stoff in Rohrform
oder ebener Form aus Metall oder Kunststoff bestehen und auf einer ihrer Wände mit
einer semipermeablen Membran, vorzugsweise aus Zelluloseacetat bedeckt sind, wobei
gegebenenfalls zwischen der Membran und dem Halter eine der Abführung des entfernten
Wassers zu den Perforationen oder Porositäten des Halters dienende Schicht eingeschaltet
ist.
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Die Durchführung des Konzentrationsverfahrens wird anhand der schematischen
Zeichnung für das Beispiel der Behandlung von Traubenmaischen näher erläutert.
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Wie man in der einzigen Figur sieht, umfaßt die Vorrichtung hauptsächlich
ein Gerät zum Zuführen der Traubenmaische, das aus einem mit einem Mahlwerk 2 zur
Zerkleinerung der aus der Ernte kommenden Früchte versehenen Trichter besteht und
die so erhaltene Maische in eine Leitung 3 führt, die im wgsentlichen aus einem
flüssigen Saft und einer festen Pülpe in Suspension besteht. Die so erhaltene Maische
wird durch eine Pumpe 4 in Bewegung gesetzt und zu einem Filtriergerät 5 gefördert,
das im wesentlichen aus einem Behälter 6 besteht, der eine Anzahl von Filtern wie
7 umschließt, die in der Zeichnung schematisch angedeutet. sind0 Dieses Gerät ermöglicht
die Trennung der Ausgangsmaische in zwei Fraktionen, deren eine, völlig flüssige,
nach dem Durchgang durch die Filter 7 gewonnen und durch eine Leitung 8 abgführt
wird, während die zweite, aus dem Rest-der Flüssigkeit der Pülpe und der Schlämme
zusammengesetzte Fraktion durch eine Leitung 9 und durch einen Druck-Regulierschieber
10 zu einem Bottich 11 geleitet wird, wo die Gärung der Maische vor sich geht.
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Die klare, von ihren Schlämmen befreite und durch die Leitung 8 abgezogene
Flüssigkeit wird von einer zweiten Pumpe 12 gefördert, die den Druckanstieg dieser
Flüssigkeit auf einen wesentlichen Wert in der Größenordnung von insbesondere 80
bar ermöglicht. Am Ausgang dieser Pumpe tritt diese Flüssigkeit durch ein Gerät
13, wo über eine Gruppe von Formen wie 14 eine inverse Osmose abläuft, die nach
einem an sich gut bekannten Verfahren die Entfernung eines Teils des in der Flüssigkeit
enthaltenen Wassers ermöglicht.
Wie schon erwähnt, haben diese Osmoseformen
vorzugsweise die Gestalt von porösen oder perforierten Rohrhaltern, die an ihren
Innenoberflächen unter eventueller Zwischenlage einer Wasserabführzwischenschicht
mit einer s'emipermeablen Zelluloseacetatmembran bedeckt sind, wobei der Druck der
Flüssigkeit, die durch diese Formen im Kontakt mit den Membranen tritt, merklich
über dem osmotischen Druck liegt, der für den Fall der filtrierten Traubenmaische
ziemlich genau gleich 25 bar ist. Das an der anderen Seite der semipermeablen Membranen
gesammelte Wasser wird dann durch eine Abführlitung 15 erfaßt und nach außerhalb
des Geräts abgeführt. Im Gegensatz dazu wird die so konzentrierte Flüssigkeit am
Ausgang des Geräts durch eine Leitung 16 erfaßt und dann nach Entspannung in einem
Ventil 17 zur Leitung 3 stromauf der Umlaufpumpe 4 und des Filtriergeräts 5 geleitet.
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Es ergibt sich so, daß bei kontinuierlichem Betrieb das im Gäbbottich
11 gewonnene Produkt an Zucker angereichert ist und der damit erzeugte Wein unter
diesen Umständen einen in den gestatteten Grenzen erhöhten Alkoholgehalt erhält.
Die Oberfläche der im Osmosegerät 13 verwendeten semipermeablen Membran wird natürlich
als Funktion des gesamten zu entfernenden Wasservolumens bemessen, wobei dem durch
die Pumpe 12 erzeugten Druck und dem Maischezuführungsdurchsatz in der Vorrichtung
Rechnung getragen wird. Unter Ausnutzung dieser verschiedenen Merkmale ist es daher
leicht, das Volumen des entzogenen Wassers auf höchstens gleich den im Rahmen der
Gesetzgebung s.tatthaften 20 % des Volumens der behandelten Ausgangamaische einzustellen.
Außerdem ist zu bemerken, daß dis Überführung der konzentrierten Flüssigkeit durch
die Leitung 16 nach stromauf des Filtriergeräts 5 außer der schnellen Erzielung
eines Dauerbetriebes und des kontinuierlichen Funktionierens einen besseren Betrieb
des Filtrioreräts er möglicht.
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Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, hat das Verfahren gemäß der
Erfindung zahlreiche Vorteile. Insbesondere stellt man fest, daß die Mutierbehandlung
eines Teils der Maische hier-völlig überflüssig gemacht ist, wodurch man die Einführung
von S02 oder eines anderen Stoffes in die Maische zum Aufhalten der Gärung vermeidet.
Es ist daher auch nicht mehr nötig, anschließend diesen Stoff, wie bei den bekannten
Verfahren, wieder zu entfernen, wobei darauf hinzuweisen ist, daß diese Entfernung
niemals vollständig erfolgt. Andererseits ermöglicht das beanspruchte Verfahren
einen kontinuierlichen Betrieb, wodurch vermieden wird, daß man am Anfang einer
Weinerzeugungskampagne über eine gegebene mutierte Maischemenge verfügen muß, um
sie durch Verdampfung zu konzentrieren, deren Konservierung während des zwei aufeinanderfolgende
Ernten trennenden Jahres eine dauernde Überwachung und gleichmäßige Behandlungen
mit S02 oder einem anderen Stoff erforderlich macht. Weiter kommt das erfindungsgemäße
Verfahren ohne jede Speichereinrichtung für Zwischenprodukte aus.
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Andere Vorteile des beschriebenen Verfahrens ergeben sich schließlich
aus der Tatsache, daß alle durchzuführenden Verfahrensschritte bei Umgebungstemperatur
ablaufen, wobei praktisch überhaupt keine Erhöhung dieser Temperatur erfolgt, die
der Qualität des erzeugten Weines abträglich sein könnte. Diese Temperatur kann
andererseits ohne Schaden für das Verfahren auf jeden gewünschten Wert eingestellt
werden. Der Zusammenhang der Verfahrensschritte ermöglicht eine sichere Verwertung
aller Bestandteile des Ausgangssaftes mit Ausnahme des durch inverse Osmose entfernten
Wassers, das nur eine sehr geringe Zuckermenge mit sich nimmt, die vernachlässigbar'klein
sein dürfte.
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Es ist andererseits zu erwähnen, daß diese mitgeführte Zuckermenge
anf jeden gewünschten Wert eia-gestellt werden
kann, indem man semipermeable
Membranen verwendet, deren Selektivität gegenüber verschiedenen Bestandteilen der
Ausgangsmaische variiert. Die Konzentration geht in allen Fällen so vor sich, daß
die konzentrierte Flüssigkeit in einem Bereich schwachen und wenig variablen Zuckergehalts
liegt, was einen nur sehr geringen Verlust an löslichen Stoffen ohne Einfluß auf
die Qualität des zu erzeugenden Weines ermöglicht. Schließlich ergibt sich ein letzter
Vorteil aus der Ersparnis in der Energiegesambbilanz, da im Fall des Verfahrens
gemäß der Erfindung die Energie größenordnungsmäßig 30 mal geringer als die zu einer
Konzentration durch Verdampfung nötige Energie ist.
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Selbstverständlich soll die Erfindung nicht als auf das Ausführungsbeispiel
beschränkt angesehen werden; sie umfaßt im Gegenteil alle Varianten. Insbesondere
kann der Anteil der im Laufe des Filtrierens gewonnenen Flüssigkeit in weiten Grenzen
variieren, wobei sich das Maß der Kon zentration nur nach dem durch die zu entfernende
Wassermenge begrenzten Teil richtet So kann das Verfahren die Verwirklichung einsr
Vorkonzentration auch nur bei einem Teil der Maische zulassen, wobei das erhaltene
konzentrierte Produkt anschließend in einen komplexeren Konzentrationsapparat eingeführt
wird, der auf einer anderen Betriebsmethode (Verdampfung, Einfrierung) basiert.
Das Verfahren kann andererseits zum stärkeren Konzentrieren nur eines Teils der
Maische verwendet werden, -wobei dieser anschließend mit dem Rest der nicht behandelten
Maische vermischt wird, um die Menge- des entfernten Wassers auf einen Wert im Bereich
der gesetzlichen Regelung zu bringen. Schließlich ist festzustellen, daß die Geräte
zum Filtrieren einerseits und für die inverse Osmose andererseits durch irgendwelche
analogen Geräte ersetzt werden könnten; insbesondere könnte das Filtriergerät aus
neinem
Zentrifugierapparat oder aus einem rotierenden Filter oder
schließlich auch aus einer Gruppe von Filtern zusammengesetzt sein, die abwechselnd
arbeiten.