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Verfahren und Vorrichtung zur Weinstein-
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ausscheidung aus Weinstein enthaltenden Getränken Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Weinsteinausscheidung aus Weinstein enthaltenden
Getränken unter Herbeiführung einer Ubersättigung an Weinstein im Getränk, worauf
der Weinstein auskristallisiert und vom Getränk getrennt wird.-Weinstein, der in
der fertig abgefüllten Flasche von Most, Wein, Schaumwein oder einem weinhaltigen
Getränk sich in gristallform ausscheidet, ist als Ursache für Reklamationen
bei
Herstellern und Verarbeitern dieser Getränke gefürchtet.
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Die vorbeugende Behandlung der genannten Getränke ist Aufgabe der
Hersteller oder Verarbeiter. Sie stellt bislang jedoch insofern Probleme dar, als
die bisher bekannten Verfahren entweder in ihrer Wirkung nicht befriedigen, keine
Aussicht auf amtliche Zulassung haben oder zu teuer sind. Zu diesen Verfahren zählen:
Kühlung, Kationenaustausch, Elektro-Diælyse, Umkehrosmose, Metaweinsäure-Zusatz
usw.
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Die Ausscheidung des Weinstein-Überschusses infolge natürlicher oder
künstlicher Kühlung des Getränks stellt die weitaus häufigste Behandlung dar. Diese
Behandlung führt jedoch oft genug nicht zu dem gewünschten Erfolg, weil, wie in
der Literatur wiederholt beschrieben, die "Inhibitoren", das sind vornehmlich Verbindungen
höheren Molekulargewichts, die natürlicherweise in jedem Wein vorkommen, die Kristallisation
behindern oder unterbinden. Das Studium der theoretischen Zusammenhänge der Kristallisation
sowie zahlreiche eigene Versuche brachten entscheidende neue Erkenntnisse und führten
zur Entwicklung des neuen Verfahrens, das Gegenstand dieser Anmeldung ist.
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Folgende Überlegungen liegen der Erfindung zugrunde: a) Die Löslichkeit
des Weinsteins (Kaliumhydrogentartrat = in Wein, Most etc. ist sehr begrenzt. Sie
wird von folgenden Parametern bestimmt: Gehalt des Weines an Alkohol, Weinsäure,
dem pE-Wert und der Temperatur.
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b) Eine Kristallisation erfolgt nur, wenn eine Übersättigung vorliegt
und der Einfluß von Inhibitoren und sonstigen Widerständen überwunden ist.
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c) Die Kinetik wird von verschiedenen Gegebenheiten beeinflußt (siehe
u.a. die Mitteilung von Koch und Schiller im angefügte Literaturverzeichnis). Die
Induktion von Kristallkeimen hängt vom Grade der relativen UbersEttigung ab.
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Die Geschwindigkeit der Kristallisation wird maßgebend von der absoluten
Übersättigung bestimmt.
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d) Zur künstlichen Herbeiführung einer ausreichend großen Übersättigung
ist zu sagen: Mit Hilfe der Kühlung und der dadurch bewirkten Herabsetzung der Löslichkeitsgrenze
kann die gewünschte Ubersattigung häufig nicht erlangt werden, weil das Gefrieren
der FlUssigkeit den Vorgang unterbricht.
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Eine ausreichende Ubersättigung kann in jedem Fall mit Hilfe der Umkehrosmose
erlangt werden (vgl. z.B. DU-OS 2 348 807).
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Durch Auflösen eines Zusatzes von Weinstein im angewärmten Wein mit
nachfolgender Abkühlung des Weines kann ebenfalls eine ausreichend große Obersättigung
erreicht werden.
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e) Sobald die Kristallisation begonnen hat und sie nicht durch Änderung
der Parameter gestört wird, läuft der Vorgang in jedem Fall bis zum Erreichen der
theoretischen Löslichkeit ab.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges, lebensmittelrechtlich
unbedenkliches und den Geschmack des behandelten Getränks nicht veränderndes Verfahren
zur Weinsteinaussoheidung vorzuschlagen.
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Die Erfindung beschreitet keinen der vorstehend unter d) angegebenen
Wege, sondern beruht auf folgenden neuen Erkenntnissen: aa) Die Zeit für die Induktion
der Kristallkeime wird auf einen Betrag nahe 0 verkürzt, wenn die relative Uberkonzentration
beträgt.
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Dabei bedeutet cr die reale Konzentration, gemessen an der Menge an
Weinstein pro Volumen des Getränks, beispielsweise in Gramm Weinstein pro Liter
Getränk. c # bedeutet die Konzentration bei Sättigung. (Vgl. Jander, Blasius im
nachstehenden Literaturverzeichnis).
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Die Zeit für den Ablauf der Kristallisation, bis die Löslichkeitsgrenze
so gut wie erreicht ist, wird auf etwa eine halbe Stunde verkürzt, wenn die absolute
Überkonzentration or - c# # 4 beträgt.
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bb) Die Diffusion von Weinstein-Molekülen aus der Lösung zu den vorhandenen
Keimen oder Kristallen läuft so lange, wie sich die Lösung im Zustand der Übersättigung
befindet.
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Die diffundierendenWeinstein-Moleküle lagern sich an den aktiven Stellen
der vorhandenen Weinstein-Kristalle an.
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Die Lösung der Erfindungsaufgabe erfolgt, ausgehend von einem Verfahren
der eingangs genannten Art, dadurch, daß zur Herbeiführung der
der Weinstein in kristalliner, -fein verteilter Form mit großer Oberfläche mit dem
Getränk in Kontakt gebracht wird.
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Es ist daher nicht nötig - wie bisher angenommen - Weinstein in angewärmtem
Wein aufzulösen, um die Keimbildung zu induzieren und eine Kristallbildung bis zur
Erreichung der Löslichkeitsgrenze zu bewirken. Man gelangt ohne den Aufwand der
Erwärmung und des Auflösens sowie in kürzerer Zeit zum gleichen Ziel, wenn ein abgekühlter
Wein mit einer hinreichend großen Masse externer, d.h. von außerhalb zugeführte,
räumlich breit verteilter Weinsteinkristalle während angemessener Zeit in Berührung
gebracht wird.
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Der externe Weinstein, mit dem der übersättigte Wein solchermaßen
in Berührung gebracht wird, macht die
Induktion von Keimen überflüssig,
er reagiert mit der übersättigten Lösung in der gleichen Weise, wie Wer sintern,
d.h.
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im Getränk, gebildete Weinstein und die Einstellung des Gleichgewichts,
d.h. das Erreichen der Löslichkeitsgrenze erfolgt in kürzerer Zeit, weil durch den
Kontakt mit dem externen Weinstein die Anfangsphasen des Eristallisationsvorgangs
bereits vorweg genommen sind.
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In aller Regel genügt eine Zeit von weniger als 15 Minuten, bis auf
diese Weise die Löslichkeitsgrenze so gut wie erreicht ist.
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Das Verfahren nach der Brfindung wird wie folgt durchgeführt: InderP.raxis
ist es wichtig zu wissen, daß der Most, Wein etc. auch bei Abkühlung auf eine bestimmte,
niedrigste Temperatur während des späteren Lagerns oder Transportierens von beispielsweise
Oo C stabil ist, d.h. keine Weinsteinkristalle ausscheiden wird. Der Vergleich der
Analyse des Weine mit dem erreqhenbaren oder aus der Tabelle ablesbaren Weinsuregehalt,
der bei der erstrebten Stabilitätstemperatur unschädlich ist, zeigt, ob, bezogen
auf die Stabilitätstemperatur, eine Übersättigung vorliegt. Dies wird in den meisten
Fällen zutreffen. Zur Einstellung des erstrebten Stabilitätswertes wird das Getränk
auf die erstrebte Stabilitätstemperatur abgekühlt. Das abgekühlte Getränk wird sodann
mit externem Weinstein in Kontakt gebracht, wobei der überschüssige Weinstein aus
der Lösung an den externen Weinstein diffundiert und sich daran fest anlagert. Nach
wenigen Minuten Kontaktzeit wird das nunmehr stabilisierte Getränk vom externen
Weinstein getrennt. Der zurückbleibende externe Weinstein, vermehrt um den aus dem
Getränk ausgeschiedenen Weinstein, steht nunmehr, soweit erforderlich, zur Verfügung,
der übrige Weinstein kann anderweitig verwertet oder verkauft werden.
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Die Kühlung des Getränks kann, je nach Betriebserfordernis, wahrend
eines Aufenthaltes in einem Behälter oder im Durchfluß erfolgen.
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Der externe Weinstein kann dem gekühlten Getränk in verschiedener
Weise dargeboten werden: 1) Loser, feinkristalliner Weinstein kann in das Getränk
eingerührt werden, Hierbei müssen pro Liter Getränk wenigstens zwei Gramm Weinstein
eingerührt werden. Ist eine schnellere Ausscheidung des Uberschusses gewünscht,
so muß die Nasse des eingerührten externen Weinsteins auf drei oder gar vier Gramm
pro Liter erhöht werden. Bei kleinen Getränkemengen ist es wirtschaftlicher, diskontinuierlich
zu arbeiten, d.h. nach dem Einbringen des losen Weinsteins und nach Umpumpen oder
Umrühren während ausreichender Kontaktzeit erfolgt das Abtrennen des Weinsteins
durch Sedimentation.
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Sind größere Mengen eines Getränks zu behandeln, so kann die Abtrennung
des losen Weinsteins auch kontinuierlich erfolgen, indem das Getränk in bekannter
Weise durch geeignete Zentrifugen oder Filter vom Weinstein getrennt wird.
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2) Feinkristalliner, auf Trägern fixierter Weinstein kann mit dem
gekühlten Getränk in Kontakt gebracht werden. Als Träger für den externen Weinstein
können alle physiologisch unbedenklichen, im Getränk unlöslichen Stoffe dienen,
wie z. B.
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Fasern oder Folien aus Papier, Zellulose oder Kunststoffen, sowie
Fäden, Drähte, Stäbe oder Tafeln aus Zellulose, Kunststoffen, Glasm Edelstahl, etc.
. Die Träger können ausgebildet sein als Vliese, Gewebe , Geflechte, Gitter, Röhren
oder Bahnen.
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Die Fixierung des Weinsteins auf dem Träger kann erfolgen durch Benetzen
mit einer Weinsteinlönung und nachfolgendem Antrocknenlassen, durch elektrostatiscZes
Aufbringen pulverisierten Weinsteins oder andere geeignete Methoden. Es genügt
in
jedem Falle, auf dem Träger eine fein verteilte, dünne Schicht von Weinstein zu
fixieren, um eine moglichst große Zahl aktiver Stellen zur Verfügung zu stellen.
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Der Kontakt der kalten, übersättigten Lösung mit dem auf Träger fixierten
Weinstein kann bei kleineren Mengen des Getränks diskontinuierlich dadurch hergestellt
werden, daß Träger im Innenraum von Behältern angebracht und das Getränk anschließend
eingefüllt wird oder dadurch, daß in das gekühlte übersättigte Getränk entsprechende
Träger eingetaucht werden. Der Kontakt kann kontinuierlich hergestellt werden dadurch,
daß das Getränk durch einen Apparat hindurchgeleitet wird, dessen Größe ausreicht,
die erforderliche Eontaktzeit zu gewährleisten und in welchem Träger geeigneter
Form in ausreichender Menge angebracht sind.
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Die gesamte, solchermaßen behandelte Flüssigkeit gibt ihren Weinsteinüberschuß
an die Träger ab, so daß das sonst erforderliche Austragen durch Einsatz von Dekantern,
Separatoren oder Pilter entfällt und sowohl deren Investitions- als auch deren Betriebskosten
gespart werden.
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Nach beendeter Behandlung kann der an den Trägern ausgeschiedene Weinstein
dadurch vom Träger entfernt werden, daß der Träger manuell oder maschinell durch
Abklopfen, Abbürsten, Abschaben etc. oder durch Ablösen vom Weinstein befreit wird.
Nach Entfernung des ausgeschiedenen Weinsteins verbleibt ein feiner Belag von Weinstein
auf dem Träger, demzufolge es in aller Regel möglich ist, den Träger ohne weitere
Vorbereitung für die nächste Weinstein-Stabilisierungsbehandlung einzusetzen.
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Bei großen, kontinuierlich arbeitenden Anlagen können die wahlweise
feststehend oder beweglich angebrachten Träger mit Hilfe mechanischer Vorrichtungen
auch während des kontinuierlichen Getränkedurchlaufs fortlaufend oder intermittierend
vom angelagerten Weinstein befreit werden. Dieser Weinstein
kann
in dem Apparat zu Boden sinken und von dort mittels geeigneter Vorrichtung in dickflüssiger,
pasteuser, pulveriger oder bröckeliger Form ausgetragen werden.
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Zur sicheren und schnellen Ausscheidung des Weinsteinüberschusses
aus einem übersättigten Getränk genügt es, jeden Liter des Getränks während mehrerer
Minuten mit einer Erägerfläche von zwischen 0,01 bis 0,1 qm in innigen Kontakt zu
bringen.
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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden im folgenden
anhand der Zeichnung noch weiter erläutert, woraus sich weitere wichtige Merkmale
ergeben. Es zeigt: Fig. 1 schematisch ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein
diskontinuierliches Verfahren unter Eiliruhren von losem Weinstein in ein Gefäß;
Fig. 2 ebenfalls ein diskontinuierliches Verfahren unter Einhängen eines Trägers
mit festem Weinstein; Fig. 3 ein kontinuierliches Verfahren unter Einhängen von
Trägern mit festem Weinstein für die manuelle Abtragung des angesetzten Weinsteins;
Fig. 4 ebenfalls eine kontinuierliche Durchführung des Verfahrens, wobei in einem
Behälter Träger mit festem Weinstein rotieren und der angesetzte Weinstein maschinell
ab- und ausgetragen wird.
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In Fig. 1 ist ein oben offener Behälter 1 gezeigt, in den ein elektrisch
angetriebenes Rührwerkzeug 2 eintaucht. Der Behälter ist mit dem zu behandelnden
Getränk gefüllt. Loses Weinsteinpulver 3 wird in den Behälter eingeschüttet und
über das Rührwerkeeug mit dem Getränk innig vermischt, wobei, wie vorstehend beschrieben,
der Weinstein dadurch ausscheidet,
daß die notwendige Übersättigung
-der Konzentration durch die Zugabe des Weinsteinpulvers 3 herbeigeführt wurde.
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In Fig. 2 bezeichnen dieselben Bezugsziffern dieselben Bauelemente.
Anstat Weinsteinpulver in den Behälter 1 einzugeben, wird dort ein Rahmen 4 eingehängt,
in dessen Ebene ein geeigneter und wie vorstehend beschrieben ausgebildeter, siebartiger
Träger 5 eingespannt ist. In der Regel wird man mehrere solcher Träger 5 verwenden.
Das Verfahren läuft grundsätzlich wie vorstehend beschrieben ab.
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Fig. S zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine kontinuierliche Durchführung
des Verfahrens, wobei der unten offene Behälter 1 einen Einlaß 6 für das zu behandelnde
Getränk hat, welches in Pfeilrichtung 7 zuströmt. Es verläßt nach der Behandlung
den Behälter 1 in Pfeilrichtung 8 durch einen Auslaß 9 im oberen Bereich des Behälters.
In dem Behälter sind mehrere Träger 5 eingehängt, die ebenfalls im Rahmen 4 eingespannt
sind.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4, die ebenfalls zur kontinuierlichen
Durchführung des Verfahrens dient, geht ein Einlaß 10 koaxial durch den Behälter
und mündet bei Pos. II im unteren Bereich des Behälters, der sich etwa von der Höhe
dieser Mündung ab nach unten konisch zu einem Auslaß 12 verjüngt. Koaxial zum lotrecht
angeordneten Abschnitt des Einlasses 10 ist eine Stange 13 angeordnet, die in Pfeilrichtung
14 über einen geeigneten Motor gedreht wird. Mit der Stange sind übereinander und
parallel zueinander mehrere Sätze von Trägern 5 verbunden. Zwischen diesen Sätzen
von Trägern 5 und über dem obersten Träger sowie unter dem untersten Träger sind
mit dem Behälter fest verbundene Bürsten oder andere geeignete Abstreifelemente
16 vorgesehen, die bei der Drehung der Träger den sich an ihnen bildenden kristallinen
Weinstein
abstreifen. Die Weinsteinkristalle, die bedeutend schwerer als das Getränk sind,
sinken entgegen der Strömungsrichtung des Getränks nach unten zum Auslaß, wo sie
beispielsweise über eine Förderschnecke 15 ausgetragen werden. Durch dieses Gegenstromverfahren
wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß kristalliner Weinstein mit im Überschuß
gelöstem Weinstein in Beruhrung kommt, so daß dieser sich an den Weinsteinkristallen
ansetzen kann.
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Es kann entweder die gesamte zu behandelnde Flüssigkeit auf die angestrebte
Stabilitätstemperatur abgekühlt werden oder es wird eine Teilmenge der zu behandelnden
Flüssigkeit auf eine entsprechend tiefer liegende Temperatur gekühlt. Letzteres
bewirkt, daß aus der behandelten Teilmenge entsprechend mehr Weinstein ausfällt,
so daß beim anschließenden-Wiederzusammenführen mit der nicht behandelten Teilmenge
für die Gesamtflüssigkeit der angestrebte Weinsteingehalt,bezogen auf die Stabilitätstemperatur,
erreicht wird.
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- Literaturverzeichnis -
Literaturverzeichnis: G.
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