DE3703608C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein in einer aufrecht stehenden Getränkeflasche fixierbares Depot mit selektiv permeablen Scheidewänden in Form von porösen Filtermembranen oder porösen Filterkörpern zur Einlagerung und quantitativen Entnahme von Wirkstoffen und Wirkstoffträgern in Form von Hefen oder Mikroorganismen in Flüssigkeiten zur Herstellung gashaltiger Getränke mittels Gärung oder Fermentation, wobei das Depot einen den Flüssigkeitsaustausch zwischen Depotinhalt und Behälterinhalt fördernden hydrophilen selektiv permeablen Bereich aufweist, wie es durch die US-PS 40 09 285 bekannt ist.

Unter den vorgenannten Getränken sind insbesondere Bier, Wein, Perlwein, Schaumwein, Sekt und Champagner zu ver­ stehen, die in Behältern der verschiedensten Art ein­ schließlich Flaschen hergestellt, darin veredelt und einem Reifeprozeß unterzogen werden. Zur Herstellung derartiger gasbildender bzw. gashaltiger Getränke wird die Flüssigkeit einer Gärung bzw. Fermentation durch Zusatz von Zucker und Hefen ausgesetzt. Die Geschmacksintensität trocken oder halbtrocken oder süß wird durch Zugabe von Zuckerstoffen erreicht. Um eine Nachgärung zu vermeiden, muß vor Zugabe dieser Zuckerstoffe - bei der Sektherstellung handelt es sich um die sogenannte Versanddosage oder Likördosage - die Hefe quantitativ entfernt werden.

Sekt oder Schaumweine sind veredelte Weingetränke, bei denen die Qualität des Endproduktes in erster Linie von der Qualität des verarbeiteten Weines abhängt. Aus dem ur­ sprünglichen Verfahren der Flaschengärung, das zuerst von Dom Perignon angewandt wurde, sind inzwischen weitere Verfahren entwickelt worden. Es ist das Ziel all dieser Verfahren, eine möglichst gute Sektqualität zu erreichen.

Bei der klassischen Flaschengärung nach dem Champagner­ verfahren wird durchgegorener Stillwein mit Zucker und Hefen angereichert, so daß nochmals eine Gärung statt­ findet, die Kohlensäure freisetzt. Nach Abschluß der zweiten Gärung werden die Trübstoffe in Verbindung mit dem Rüttelverfahren beim Degorgieren entfernt. Eine Filtration wird in diesem Falle nicht durchgeführt (VINUM Nr. 12. 1983, Seite 12 bis 23).

Beim Transversierverfahren, einem abgewandelten Flaschen­ gärverfahren, werden die Flaschen mit dem vergorenen Sekt unter Gegendruck entleert, der Sekt wird ebenfalls unter Gegendruck über eine Filteranlage geklärt und wieder in neue Sektflaschen gefüllt. Der Rüttelvorgang und das Degorgieren werden bei diesem Verfahren durch eine Filtration ersetzt. Dieses Verfahren darf nach den der­ zeitig gültigen Verordnungen der EWG als Flaschengärung bezeichnet werden. Im Unterschied dazu verbleibt bei dem traditionellen Flaschengärverfahren der Schaumwein in der Flasche.

Das Verfahren der Großraumgärung hat sich bei fast allen Sektkellereien derzeit durchgesetzt, in denen große Mengen Sekt wirtschaftlich hergestellt werden müssen. Hierbei erfolgt nach der zweiten Gärung des Sektes in der Reifezeit eine Sedimentation der Hefe. Der so vorgeklärte Sekt oder Schaumwein wird anschließend über einen Separator geklärt. Um die erwünschte Brillanz des Produktes zu erreichen, ist eine weitere Klärung über Schichtenfilter notwendig. Abhängig von den jeweiligen betrieblichen Gegebenheiten wird diese Filtrationsstufe entweder direkt im Separator nachgeschaltet oder erfolgt erst nach der Likördosage bzw. unmittelbar vor Abfüllgang. Die neuzeitliche Schaumwein- und Sektbereitung bedient sich inzwischen hauptsächlich der Filtrationstechnologie (DIE WEINWIRTSCHAFT - TECHNIK Nr. 10-11 Oktober 1985, Seite 336-337).

Die Flaschengärung bietet bezüglich individueller Kontrolle kleiner Mengen, geringerer Verluste durch Fehlgärungen und anerkannter erreichbarer Sekt- und Schaumweinqualität geschmackliche Qualität, z.B. durch Autolyse der Hefe innerhalb der neunmonatigen Lagerung anerkannte Vorteile, die jedoch bisher nicht wirtschaftlich nutzbar gemacht werden konnten, weil das Problem der quantitativen Entfernung von Heferückständen und Trübstoffen aus der Flaschengärung nicht ohne Entleerung des Flascheninhaltes gelöst werden konnte und somit die wesentlichen Vorteile einer Flaschengärung wieder zunichte gemacht worden sind. Angestrebt wird bei einer traditionellen Flaschengärung, daß das darin aufbereitete, veredelte und gereifte Endprodukt in diesen Flaschen als Präsentations- und Verkaufsbehälter verbleibt.

Die nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches bekannte Art der Sektherstellung mittels Flaschengärung ist druck­ schriftlich nachweislich durch die DE-PS 7 08 253, die US-PS 40 09 285 und die FR-PS 25 37 600 beschrieben.

Die in den drei in Frage stehenden Druckschriften zum Stand der Technik erwähnten Filter in den verschiedenen Filter­ strukturen und Filtermaterialien sollen geeignet sein, den Stoffaustausch zwischen der im Depot eingelagerten Hefe und der umgebenden Flüssigkeit zu ermöglichen. Die Anmelderin hat festgestellt, daß trotz der Wahl einer relativ klein­ porigen Filtermembran mit einer Porengröße kleiner als die kleinsten Hefezellen eine quantitative Zurückhaltung der Hefe im Depot nicht möglich war, weil fadenförmige Hefe­ ausleger sich durch die Poren der Membran in die Flüssig­ keit den Weg suchen und sich als Hefetrub auf dem Behälter­ boden ablagern. Der vom Gesetzgeber nach neunmonatiger Lagerung geforderte Eindruck von 5 bar wurde nicht er­ reicht. Die Membranabschnitte des Depots unterlagen beim Öffnen des Behälters zur Entnahme des Depots einer unge­ wöhnlichen Druckspitze, die zum Abriß bzw. zum Platzen der Membranfläche führten und damit die quantitative Entnahme der Heferückstände unmöglich machten.

Ähnliche Probleme treten auf bei der 1. und 2. Fermen­ tation von Bier in offenen oder geschlossenen Behältern. So ist aus der EP-OS 1 33 346 bekannt, Hefe in Filterzellen einzuschließen. Der Flüssigkeitsaustausch und der Gasaus­ tausch zwischen Inhalt der Filterzelle und Inhalt des Behälters soll durch das Filtermaterial erfolgen, wobei die Poren einerseits so klein sein sollen, daß die Hefezellen zurückgehalten werden, die Poren für den Gasaustausch jedoch so groß sein sollen, daß dieser leicht möglich ist. Es handelt sich hierbei um einander gegenläufige Parameter, da die Hefezellen auch durch die größeren Poren wachsen können, andererseits kleinere für den Flüssigkeitsaus­ tausch geeignete Poren durch die in den Poren eingeschlos­ sene Flüssigkeit den Gasaustausch blockieren. Damit kommt es zu einem Druckaufbau innerhalb der Filterzelle bzw. des Depots, wenn die Porengröße auf das Zurückhalten der Hefezellen bestimmt ist und eine quantitative Zurückhaltung der Hefezellen wird nicht erreicht, wenn die Poren so groß gewählt werden, daß ein Gasaustausch möglich ist.

Das bei dem Gärprozeß im Depot entstehende Kohlendioxyd wird teilweise als Kohlensäure über die Filterfläche an den Behälterinhalt abgegeben, das gasförmige CO₂ soll bei den bekannten Depots aus diesen in den Behälterinhalt ent­ weichen. Wohl nicht nur aufgrund des Druckanstieges im Depot, sondern wohl auch wegen der zunehmenden Über­ säuerung, veranlaßt die Hefezellen, fadenförmige Ausleger durch die an sich für die Hefezellen zu kleinen Poren des Filterelementes hindurchwachsen zu lassen, um sich den Zucker aus dem Behälterinhalt zu holen.

Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe darin gesehen wird, die Mängel dieser bekannten Vorrichtungen zu beseitigen, d. h. mit einfachen Mitteln die Depots für Wirkstoffe und Wirkstoffträger zur Herstellung gashaltiger Getränke so zu verbessern, daß eine quantitative Zurückhaltung der Wirkstoffträger im Depot über die gesamte Lagerzeit und auch während der Entnahme des Depots aus dem Behälter sichergestellt ist und daß sichergestellt ist, daß alle den Gärprozeß verlangsamende oder hemmende Parameter auf einfache Weise beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für den Gasaustausch und den Druckausgleich zwischen Depotinhalt und Behälterinhalt das Depot mit einer möglichst weit über dem Flüssigkeitspegel angeordneten Depotöffnung ausgestattet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindungsgedanke ist in mehreren Ausführungsbeispielen anhand eines Flaschengärverfahrens bei der Sekt- und Schaumweinherstellung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Depotausführung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine geöffnete Sektflasche mit Depot gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Detailschnitt durch einen abgewandelten Kronenkorkenverschluß zur Halterung des Depots an diesem Verschluß und Fixierung in der Flasche,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Depot-Variante mit Sektflasche,

Fig. 5 eine Perspektivansicht dieser Depot-Variante nach Fig. 4,

Fig. 6 einen Vertikalschnitt einer bevorzugten Depot-Variante für die Flaschengärung nach der Linie 6-6 in Fig. 7,

Fig. 7 einen Querschnitt durch das Depot nach der Linie 7-7 in Fig. 6,

Fig. 8 einen Teil-Vertikalschnitt durch das im Flaschenhals positionierte Depot nach Fig. 6 und

Fig. 9 einen Teil-Vertikalschnitt durch den mit Kronenkorken verschlossenen Flaschenhals mit Depot.

Gemäß Fig. 2 ist die Sektflasche F aufgefüllt mit einem Sekt-Grundwein, und zwar mit reduziertem Füllstand, d.h. reduziert um das Volumen einer später aufzufüllenden sogenannten Versanddosage. Der Sekt-Grundwein ist mit einer bestimmten Menge Zucker angereichert, die für die Durch­ führung der zweiten Gärung notwendig ist. In die Flasche F wird das Depot in Form eines Kunststoffhohlkörpers 2 eingeführt, der in dem vom Wein umspülten Bereich zumindest teilweise selektiv permeable Scheidewände in Form einer hydrophilen Membran 16 aufweist. Das Depot D reicht mit seinem oben offenen Ende als Depotöffnung 18′ bzw. Gasauslaß bis dicht unter den Flaschenverschluß 24.

Der Kunststoffhohlkörper 2 in Form eines oben offenen Röhrchens ist bereits vor Einführung in die Flasche F mit den Wirkstoffen W gefüllt. Für den Versand des Depots kann die obere Öffnung des Depots gemäß Fig. 1 durch eine entfernbare Verschlußfolie 22′ verschlossen sein. Dieses in Fig. 1 und 2 gezeigte oben offene Depot ermöglicht den ungehinderten Gasaustausch und Druckausgleich während der Gärung und den spontanen Druckausgleich beim Öffnen der Flasche F.

Die im Depot D eingelagerten Wirkstoffe W in Form von Hefen wandeln nach Verbrauch des Restsauerstoffs den Zucker des Weines in Ethanol und Kohlendioxid um. Das bei dem Gär­ prozeß entstehende Kohlendioxid wird teilweise als Kohlen­ säure über die Membran 16 und gasförmiges CO₂ über die Depotöffnung freigesetzt. Gemäß des CO₂-Partialdruckes löst sich CO₂ in der Flüssigkeit.

In der Ausführungsform nach Fig. 4 ist das Depot D in Form eines rohrförmigen Schwimmkörpers 2 mit quadratischem oder rundem Querschnitt ausgebildet und hat einen oberen rohr­ förmigen Abstandshalter 18, der gleichzeitig als Handhabe dient. Der Auftrieb wird durch die Wahl des Kunststoffes mit einer Dichte < 1 bzw. einer eingeschlossenen Luft­ kammer 23 erreicht. Der Auftrieb ist dabei zweckmäßiger­ weise so bemessen, daß das Depot bei geöffneter Flasche die in Fig. 6 gezeigte Stellung einnimmt, so daß eine Be­ schickung der Flasche F von Hand oder maschinell leicht möglich ist.

Bei dem speziellen Kronenkorkenverschluß 24 nach Fig. 3 aus Kunststoff ist auf dessen Unterseite eine Halterung 25 zur Aufnahme eines Depots D angeformt, dessen oberes Ende in Form eines Abstandshalters 18 zur direkten Fixierung eines Depots dient. Eine solche Ausführungsform dient einmal der erleichterten maschinellen Beschickung und Entnahme des Depots und zum anderen einer vertikalen Fixierung eines Depots in vertikalen Lagerstellungen der Flaschen F.

Die Depot-Variante nach Fig. 4, 5 ist eine weitere Ausführungsform für die Flaschengärung bei stehender Lagerung der Flasche, und zwar im Hinblick auf die vorgenannten Kriterien und unter den Kriterien einer maschinellen Beschickung des Depots mit Hefe und der Beschickung und Entnahme des Depots aus der Flasche.

Das Depot D besteht aus einem einstückigen Kunststoff­ hohlkörper 27 (z.B. in Spritztechnik gefertigt), der im Bereich seines aus der Flüssigkeit herausragenden Ab­ schnittes einen runden Querschnitt hat und durch mehrere radial abstehende Zentrier- und Fixierungsrippen 30 im Flaschenhals durch Reibung festlegbar ist. Der in die Flüssigkeit eintauchende Bereich hat eine untere schmale Tasche zur Ablagerung der Wirkstoffträger W bzw. Hefereste und einen schmalen Abschnitt, auf dem die relativ große Membran 16 aufgesiegelt ist. Die obere Öffnung kann dicht mit der im Kronkorkverschluß 24 integrierten Auflagescheibe aus PVC abschließen, so daß beim Transport aufschwappende Flüssigkeit und Hefe aus dem Depot praktisch nicht nach außen dringen kann. Eine Entgasungsöffnung 31 sorgt für den Druckausgleich. Das Sektvolumen im Depot D kann gegebenen­ falls während der Depot-Entnahme durch Druckluft filtrie­ rend in den Flascheninhalt oder später in Sammelbehälter entleert werden.

Fig. 6 bis 9 zeigt eine weitere bevorzugte Depot-Variante in Form eines einstückigen Kunststoffhohlkörpers 47, der einen der Flaschenhalsöffnung angepaßten Trichter 48 zur Zentrierung und axialen Fixierung durch einen abstehenden Oberrand 49 aufweist. Das eigentliche Depot zur Aufnahme der Wirkstoffe ist schmaler gehalten. Spontan aufsteigende Hefezellen können sich im Trichter beruhigen. Eine oder mehrere kanalartige Einkerbungen 51 im Trichterrand gewährleisten einen Gasaustausch auch, wenn der Kronenkorkenverschluß 24 nach Fig. 38 den Oberrand des Trichters erfassen sollte. Auch diese Ausführungsform eignet sich besonders für die maschinelle Versorgung und Entsorgung der Sektflaschen F.

Im Trichterteil ist zusätzlich eine Schulter 50 angeformt, die zur Aufsiegelung eines hydrophoben und gasdurchlässigen Filters dienen kann, wenn das Depot D aus Sicherheits­ gründen geschlossen ausgebildet sein soll. Die Filtermembran 16 ist hydrophil.

Das Material der Kunststoffkörper besteht vorzugsweise aus Polypropylen, Polyäthylen oder einem anderen sich in der Getränkeindustrie bewährten Kunststoff. Für die Ausbildung als Schwimmkörper werden Kunststoffe mit einer Dichte < 1 gewählt.

Für den Austausch von Flüssigkeit und Gas sind geschmacks­ neutrale und inerte Membranfilter (Mikrofilter, Ultra­ filter) zu wählen. Diese können z.B. aus Zellulose­ derivaten wie Zellulosenitrat oder Zelluloseacetat, aus Nylon 66, PTFE, PP, Polysulfon bestehen. Die Porengröße liegt je nach den in Frage kommenden Wirkstoffen und Wirkstoffträgern bzw. Größe der Wirkstoffrückstände zwischen 0,15 µm und 5 µm. Für Ultrafilter können Filter mit einer Ausschlußgrenze cut off 10 000 bis 300 000 Verwendung finden. Der Stoffaustausch ist umso besser, je größer die Porengröße bzw. der Cut off-Wert ist. Andererseits muß sichergestellt sein, daß z.B. Hefezellen nicht durch die Poren der Membran hindurchwachsen. Es hat sich daher als vorteilhaft erwiesen, daß die Hefen nicht unmittelbar auf den Membranflächen liegen, wenn diese in die Flüssigkeit eintaucht. Vorzugsweise sollen die Hefezellen die Mög­ lichkeit haben, sich auf unporösen Flächen des Depots, z.B. in tiefgelegenen Taschen abzulagern. Die Hefe in Form einer Trockensubstanz kann selbstverständlich während ihrer inaktiven Phase im Depot auf Membranflächen 16, 16′ lagern.

Nach Abschluß der Gärung und einer Lager- und Reifezeit bis zu den derzeit gesetzlich vorgeschriebenen 9 Monaten kann auf einfache Weise das Depot D mit den Wirkstoffrück­ ständen der Flasche entnommen werden, ohne daß deren Inhalt umgefüllt und einer weiteren Filtrationsstufe unterzogen werden muß. Dieser einer zweiten Gärung unterzogene Wein ist mit Kohlensäure angereichert und der Geschmackstyp des Sektes wird durch Zugabe einer sogenannten Versanddosage, bei der es sich um in Wein aufgelösten Zucker handelt, bestimmt. Die erfindungsgemäße Art der quantitativen Entfernung der Hefe durch Entnahme des Depots garantiert, daß die Zuckermenge aus der Versanddosage keiner Nachgärung unterliegt, was zu einer unerwünschten Geschmacksver­ änderung und zu einem Überdruck bis zum Bersten der Flasche führen würde. Außerdem kann keine Trübung und Geschmacks­ veränderung durch Resthefe bzw. Hefeautolyseprodukte er­ folgen, wie dies bei nicht vollkommener Entfernung nach klassischen Verfahren vorkommen kann. Danach erfolgt der endgültige Verschluß der Flaschen mit einem Verschluß­ stopfen mit Kopf und dessen Festlegung am Flaschenhals mittels eines Drahtknebels 45.

Claims (7)

1. In einer aufrecht stehenden Getränkeflasche fixierbares Depot mit selektiv permeablen Scheidewänden in Form von porösen Filtermembranen oder porösen Filterkörpern zur Einlagerung und quantitativen Entnahme von Wirkstoffen und Wirkstoffträgern in Form von Hefen oder Mikroorganismen in Flüssigkeiten zur Herstellung gashaltiger Getränke mittels Gärung oder Fermentation, wobei das Depot einen den Flüssigkeitsaustausch zwischen Depotinhalt und Behälterinhalt fördernden hydrophilen selektiv permeablen Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß für den Gasaustausch und den Druckausgleich zwischen Depotinhalt und Behälterinhalt das Depot (D) mit einer möglichst weit über dem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Depotöffnung (18′, 31, 51) ausgestattet ist.

2. Depot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Depot (D) zur Fixierung in der Halsöffnung radiale und/oder axiale Fixierungselemente (30) aufweist.

3. Depot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Handhabe (18) des Depots (D) lösbar mit einem am Behälterverschluß (24) integrierten Halterung (25) verbindbar ist.

4. Depot nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (25) auf der in die Behälteröffnung weisenden Seite eines Kronkorkenverschlusses oder eines Verschlußstopfens mit Kopf integriert ist.

5. Depot nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einstückigen, sich auf der Innenseite des Flaschenhalses radial und/oder axial festlegenden Kunststoffhohlkörper (47), dessen in den Gasraum der Getränkeflasche (F) ragender Bereich (48) im inneren Querschnitt größer gehalten ist, als der die Wirkstoffe (W) und die hydrophile Membran (16) aufnehmende und in die Flüssigkeit eintauchende Bereich des Kunststoffhohlkörpers.

6. Depot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Depot (D) zur Aufnahme von durch Schwerkraft sedimentierender Wirkstoffrückstände schalenförmige oder sackförmige undurchlässige Bereiche außerhalb der den Stoffaustausch ermöglichenden hydrophilen Membran (16) aufweist.

7. Depot nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße der hydrophilen Membran (16) vorzugsweise zwischen 0,2 und 3 µm liegt.