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Verfahren zur Esterbildung mit Hilfe von Hefe, insbesondere zur Aromatisierung
alkoholischer Getränke Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Esterbildung
mit Hilfe von Hefe, insbesondere zur Aromatisierung alkoholischer Getränke, sowie
die zur Durchführung des Verfahrens dienende Anordnung.
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Man hat bereits versucht, Beerensäfte mit einer Südweinhefe zu vergären,
um einen Beerenwein mit Südweincharakter zu erzeugen. Andererseits weiß man, daß
auch die Art der Kelterung und auch der Gärung maßgebenden Einfluß auf die Art der
entstehenden Aromastoffe (Ester u. dgl.) ausüben. Es ist weiter bekannt, daß die
Aromabildung von Südweinen, insbesondere Sherryweinen, sehr wesentlich durch die
nach Abschluß der alkoholischen Gärung auf dem Wein entstehende Hefehaut oder -decke
beeinflußt wird, und zwar ist es in diesem Falle die im oxydativen Stadium befindliche
Süd-Weinhefe, die bei Gegenwart von Luft das endgültige Bukett und den charakteristischen
Geschmack entstehen läßt. Dieser Vorgang, der auf der bekannten Fähigkeit lebender
Hefe zur Bildung von Essigsäure aus Acetaldehyd und Veresterung der Essigsäure beruht,
dauert verhältnismäßig lange, zumal z. B. beim spanischen S ,erryv erfahren erst
viele Monate -vergehen müssen, bis sich eine ausreichende Hefedecke auf der Weinoberfläche
gebildet hat, damit die Aromatisierung der Esterbildung beginnen kann.
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Es wurde nun gefunden, daß die Fähigkeit, in ein oxydatives, zur Aromabildung
befähigtes Stadium -einzutreten, durchaus nicht an die Südweinhefen gebunden ist,
daß vielmehr auch -alle - anderen Rassen von Säccharomyces cerevisiae im Prinzip
diese Eigenschaft besitzen, und es wurde weiter gefunden, daß es durch geeignete
Anordnung möglich ist, den Aromatisierungsvorgäng: außerordentlich zu beschleunigen
und ihn so zu leiten, daß beispielsweise auch solche alkoholischen Getränke einer
weitgehenden Bukettkorrektur und Aromatisierung unterworfen
werden
können, die sich bei den bisher bekannten Verfahren infolge ihres hohen Alkoholgehalts
einer solchen, auf biologischem Wege erfolgenden Aromaverbesserung entzogen haben.
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Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur* Esterbiidung mit Hilfe von
Hefe, insbeson-* dere zur Aromatisierung alkoholischer Getränke, in der Weise durchgeführt,
daß die beispielsweise aus dem Wein stammenden Esterbildner in einem die Hefe in
großflächiger Verteilung enthaltenden Luftraum der Veresterung durch die Hefe unterworfen
werden. Für diese Veresterung auf biologischem Wege wird dabei zweckmäßig eine hautbildende
Rasse südlicher Herkunft, z. B. Jerez, von Sacch. cerevisiae var. vini verwendet.
Zur Durchführung dieses von dem Erfinder als überhefeverfahren (weil die Hefe über
-der Flüssigke:t angebracht wird) bezeichneten Verfahrens kann die Hefe einer hautbildenden
Rasse z. B. durch Spritzen oder Einkleben hefehaltigen Filtrierpapiers an den Faßinnenseiten
des Luftraumes über dem- Wein angebracht werden. Auch kann ein entsprechendes Hefegewölbe
durch Umwälzen des Fasses an den Wandungen befestigt werden, oder die Hefe kann
in Form von Depots auf Filterplatten oder Tüchern über der Flüssigkeit aufgehängt
werden. Die über dem Wein beispielsweise an den Wänden oder sonstigen Trägern haftende
Hefe entnimmt aus dem'Luftraum Alkohole, flüchtige Säuredämpfe u. dgl. und verestert
sie. Diese die Aromastoffe darstellenden Ester werden dann im Kreislauf wiederum
von der Flüssigkeit aufgenommen, und es können dann dauernd neue Alkohol-, Essigsäure-,
Acetaldehyd- und sonstige Dämpfe an der großen Hefeoberfläche kondensiert werden,
wobei wiederum aus der Essigsäure und anderen flüchtigen Säuren und Alkoholen die
verschiedenen Ester entstehen. Dieser Kreislauf kann durch vorsichtiges Umrühren
des Weines gefördert werden. Auf diese Weise gelingt auch die Esterbildung aus Flüssigkeiten
so hoher Alkoholkonzentration, bei der sich nach dem üblichen Deckenverfahren eine
Hefedecke nur sehr langsam oder überhaupt nicht bilden und bei der infolge zu hohen
Alkoholgehaltes schließlich gar keine weitere Aromatisierung stattfinden würde.
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Auf diese Weise ist man in der Lage, in verhältnismäßig kurzer Zeit,
z. B. in wenigen Wochen und auf einem einfachen Wege auch inländischen Weinen versc'h:,edensterHerkunft,
z. B. Hagebutten-, Erdbeer-, Stachelbeer-, Johannisbeer- oder dem an sich charakterarmen
Rhabarberwein, bin ausgesprochenes Südweinbukett zu verleihen. Das Verfahren ist
auch in hervorragender Weise geeignet, Rosinen- oder Konzentratweine, Weine aus
Traubenmostkonzentraten, wie sie z. B. in großem Maße in England hergestellt werden,
zu veredeln, da diese Weine bei den bisherigen Verfahren sehr rauh und unharfonisch
schmeckten, was man durch Zusätze von Karamel und sonstigen Essenzen zu verdecken
suchte.
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Wie bereits angedeutet, spielt für die Erzielung auch eines Südweinbuketts
die verwendete Heferasse nicht die ausschlaggebende Rolle, weil im Prinzip alle
Rassen von Sacch. cerevisiae var. vini Südweinbukette erzeugen können. Unterschiede
sind lediglich in der Intensität und Schnelligkeit der Bukettbildung, wobei die
meisten Heferassen aus südlichen Weinbaugegenden schneller und intensiver Sherrybukette
entwickeln als die Heferassen z. B. aus deutschen Weinbaugegenden. Es finden sich
jedoch unter den Rassen deutscher Herkunft. auch Vertreter, welche ebenso schnell
aromatisieren wie südliche Rassen.
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Der gewerbsmäßige oder häusl?chle Beerenweinhersteller braucht also
nicht wie bisher die bei der alkoholischen Gärung der Säfte anfallende Hefe wegzuschütten
oder zu brennen, sondern kann sie auch noch nach der alkoholischen Gärung in der
geschilderten Weise zur Aromatisierung verwenden, indem er sie über dem Wein anbringt.
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Zur Bereitung des Hefedepots vergärt man z. B: den Most auf gewöhnliche
Art, jedoch mit einer jerezhefe. Den ersten Abstich verlegt man etwas früher, damit
man beim zweiten Abstich mehr Hefe und ein sauberes Hefegeläger erhält. Dieses Hefegeläger
wird nach dem zweiten Abstich nicht weggeschüttet, sondern für die Aromatisierung
des Weines verwendet. Dabei kann ein beispielsweise in der weiter unten beschriebenen
Weise mit einem Hefegewölbe ausgerüstetes Lagerfaß der üblichen Größe nacheinander
mehrmals, beispielsweise mindestens fünfmal, zum Aromatisieren verwendet werden,
besonders wenn während der Aromatisierung, bei der die Faßdauben des Luftraumes
nicht mit Wein benetzt werden, oben ab und zu feuchte Säcke aufgelegt werden. Die
einzelne Aromatisierung, wenn sie nicht sehr weitgehend sein soll, dauert bei einer
Lagertemperatur von 1q. bis r8° C nur 2 bis q. Wochen. Im übrigen hängt die Dauer
der Behandlung je nach dem vorliegenden Fall davon ab, wie stark man aromatisieren
will. Je schneller und je stärker man aromatisieren will, um so länger muß man die
Hefe auf den Wein einwirken lassen und um so höhere Temperaturen sind zu wählen.
Über 30 ° C soll man aber nie hinausgehen.
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Die Größe des Luftraumes kann auch sehr stark verändert werden. Es
soll mindestens
1j3 des Faß- oder Tankvolumens betragen. Je größer
die Hefeoberfläche, um so intensiver die Esterbildung. Was die Heferassen betrifft,
so verwendet man am besten hautbildende Rassen von Sacch. cerevisia var. vini, z.
B. die Rassen Jerez t933, 1935, 1936, Algarva Poitimäo 1896, Kaukaz 125, Tarzal
Ungarn 189q., Sauternes 1896 usw. des Geisenheimer Instituts für Gärung und Hefereizucht.
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Die verwendete Hefe braucht vorher nicht unbedingt im oxydativen Stadium
gewesen zu sein. Sie tritt automatisch durch die Anbringung über den Flüssigkeitsspiegeln
von Weinen und Destillaten in die oxydative Phase ihres Lebens.
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Die Erfindung gestattet weiter, die Aromatisierung auch noch bei Weinen
mit über 13 Volumprozent Alkoholgehalt, ja sogar bei Destillaten von z. B. 48 Volumprozent
Alkoholgehalt, durchzuführen. Auch ist man im Bedarfsfalle in der Lage, eingeführte
Südweine, z. B. billige Weine oder solche, die durch langen Transport im Aroma schwächer
geworden sind, im Inlande zu veredeln oder zum mindesten im Bukett wieder aufzufrischen.
Bei der Aromatisierung von Branntweinen nach der biologischen Veresterungsmethode
nach der Erfindung läßt sich der Gehalt an Acetaldehyd, z. B.. in Tresterbranntwein,
herabdrücken, wodurch eine erhebliche qualitative Verbesserung von Destillaten erreicht
werden kann. Bei solchen minderwertigen Branntweinerzeugnissen können auf diese
Weise alle störenden Geschmacksstoffe zum Verschwinden gebracht werden, so daß die
entweder schon vorhandenen oder erst gebildeten guten Bukettträger an Stelle jener
störenden Stoffe in Erscheinung treten.
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Die erzielbare Geschmacksverbesserung von Destillaten läßt sich an
folgendem Versuch zeigen, bei dem es sich darum handelte, den Gehalt an Acetaldehyd
in Tresterbranntwein herabzudrücken: Der Inhalt von drei Flaschen (je 7oo bis 750
ccm) eines Tresterbranntweines mit 48 Volumprozent Alkoholgehalt wurde gut gemischt
und in 3 Teile aufgeteilt. Je i Teil kam in einen 21 fassenden gläsernen Standzylinder,
der dritte Teil in einen 31 fassenden Standzylinder. Letzterer hatte also mehr Luftraum
über dem Tresterbranntwein. In den Luftraum der Zylinder 2 und 3 wurden vier kreisrunde
Filtrierpapierscheiben, auf denen ein Niederschlag von Sherryhefen abgenutscht worden
war, an den Glaswänden angeklebt. Die Gesamtoberfläche des Filtrierpapiers mit Hefedepot
war etwa 2,5 bis 2,6 qdm.
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Die drei Glaszylinder wurden in einen Hefebrutschrank mit einer Temperatur
von 25 ° C gestellt, und es wurden nach r,2 und 5 Wochen Proben zur Bestimmung des
Gehalts an Acetaldehyd und flüchtiger Säure entnommen. Das Ergebnis dieses Versuches
'war folgendes: `
| Acet- Essigsäure |
| aldehyt |
| g/1 absoluter g/I |
| -'Alkohol Branntwein |
| Aüsgangsgehalt . . . . . . . . . 2,6 oj |
| Probe nach i Woche: |
| Zylinder Nr. i ohne Hefe 2,6 o,f |
| - Nr.2 mit - 2,6 0,1 |
| Nr.3 - - 2,3 O.15 |
| Probe nach 2 Wochen: |
| Zylinder Nr. i ohne Hefe 2,3 o,i |
| - Nr. 2 mit - 2,8 0,14 |
| - Nr.3 - - 2,3 0,20 |
| Probe nach 5 Wochen: |
| Zylinder Nr. i ohne Hefe 1,3 0,05 |
| - Nr.2 mit - 2,0 o,16 |
| - Nr.3 - - 1,8 0,20 |
Die Analysenergebnisse zeigen eine Abnahme des Gehaltes an Acetaldehyd, allerdings
zuletzt auch in dem Gefäß ohne Hefe, und ein merkliches Ansteigen des Essigsäuregehaltes,
das am stärksten in dem Zylinder mit mehr Luft war. Wesentlich war aber die erhebliche
Geschmacksverbesserung gemäß der von unvoreingenommener amtlicher Stelle vorgenommenen
Kostprobe, die folgendes ergab: i. Nr. i : Blumig aromatisch, etwas fuselig, hus:tenrei;zend
(nach Amylalkohol), nicht sehr fein.
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2. Nr. 2: Wesentlich verbessert, mit lieblicherem Aroma und nur noch
ganz schwach wahrnehmbarem Fuselcharakter.
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3. Nr. 3: Gegen die Probe Nr. 2 hin noch weiterhin verfeinert, fast
ohne jedes wahrnehmbare störende Nebenaroma.
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Im folgenden seien einige Anwendungs-und Ausführungsbeispiele für
das Verfahren nach der Erfindung sowie einige zu seiner Durchführung geeignete Geräte
an Hand der Zeichnungen beschrieben. In diesen stellen in schematischer Form dar:
Fig. i bis q. die Vorrichtung in vier Stadien für die Vorbereitung und Durchführung
des sog. Faßumkehrverfahrens, Fig. 5 und 6 zwei Anordnungen für das sog. Stehfaßverfahren,
Fig.
7 und 8 zwei Anordnungen für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
in Tanks und Fig.9 eine Anordnung für das sog. Durchlaufverfahren.
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Die Fig. i bis q. veranschaulichen eine höchst einfache, in jedem-
Keltereibetrieb durchführbare Methode zur Bildung der zur Aromatisierung erforderlichen
Hefedepots: Zunächst wird Dessertwein mit einer hautbildenden Heferasse vergoren.
Dies bietet keinerlei Schwierigkeit, da unter den Hautbildnern sehr hochgärige Rassen
sind, welche bis 16 Volumprozent Alkohol liefern. Während der alkoholischen Gärung
unterscheidet sich die Behandlung, auch hinsichtlich der Menge der verwendeten Hefe,
in nichts von der bisher üblichen. Es kann mit Luftzutritt (dicker, fester Wattebausch
als Spund) oder mit Luftabschluß (Gärspund) vergoren werden.
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Wenn die alkoholische Gärung des Weines beendet ist und die Hefe sich
.teilweise oder ganz gesetzt hat, nimmt man zwei Drittel des Weines aus dem Faß.
Das restliche Drittel bleibt mit der Hefe im Faß. Dieses Stadium zeigt Fig. i. Die
in der nicht mitabgeschlauchten Flüssigkeit verbliebene Hefe ist punktiert angedeutet.
Das Spundloch wird nun mit einem doppelt durchbohrten Gummistopfen, durch den zwei
Glasröhren gezogen sind, verschlossen und das Faß um i8o ° gedreht, so daß das Spundloch
unten ist und die Hefe sich, wie in Fig.2 gleichfalls durch Punktierung angedeutet,
auf der Spundlochseite absetzen kann. Nach i bis 2 Tagen zieht man das eine Glasrohr
tiefer und läßt Wein ablaufen, solange er klar läuft. -Kommt trüber Wein, stoppt
man ab und läßt der Hefe Zeit zum Setzen. Auf diese einfache Weise bekommt man einen
gleichmäßigen Hefeüberzug auf der Spundlochseite des Fasses (Fig.'3). Zum Schluß
entfernt man den Gummistopfen ganz, läßt die überflüssige Hefe herauslaufen und
die im Faß befindliche etwas (i Tag lang) antrocknen. Ist dies geschehen, so dreht
man das Faß wieder um, so daß das Spundloch wieder oben ist und verschließt es mit
einem sauberen, wenn möglich sterilen Wattebausch (Fig. ¢). Nun kann der zu aromatisierende
Wein vorsichtig mit einem Schlauch in das Faß gelassen werden, bis der Weinspiegel
den Anfang des Hefegewölbes erreicht hat, worauf die Aromatisierung beginnen kann.
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Eine andere Art der Anbringung der Hefe im Luftraum veranschaulichen
die Fig.5 und 6 in Gestalt des sog. Stehfaßverfahrens. Die auch hier durch Punktierung
angedeutete Hefe wird entweder auf ein Filtertuch (Holländer-Filter) gebracht, welches
über dem Wein aufgehängt wird (Fig. 5), oder es werden Filterplatten oder -tücher
mit aufgeschwemmter Hefe vertikal über dem Wein angebracht werden (Fig.6). Bei Q-b
ist das Faß durchgeschnitten, so daß ein abhebbarer Deckel entstanden ist. Der Weinspiegel
befindet sich während der Aromatisierung in der Ebene c-d, über der die mit Hefe
bestrichenen Filtertücher hängen.
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Da die Veresterung (Aromabildüng) in den obersten Schichten des Weines
am schnellsten vor sich geht, ist es gut, wenn ab und zu durch Aufrühren die Schichtungen
im Wein geändert werden, so daß esterärmere Schichten wieder nach oben gelangen.
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Durch zeitweilige Probeentnahme kontrolliert man den Veresterungsv
organg und unterbricht bei dem gewünschten Grad. Man hat die Möglichkeit, bei beliebiger
Stärke der Veresterung den Wein vom Aromatisierungsfaß abzustechen und wieder neuen
in das gleiche Faß zwecks Aromatisierung einzuleiten. Die Bukettbildung erfolgt
nicht nur viel rascher, sondern auch- viel sicherer, gleichmäßiger und ungefährlicher
als bei dem z. B. im Gebiet von Jerez und Cadix üblichen Verfahren, den Wein in
2/g gefüllten Fässern einige Jahre lang zu lagern, bis sich auf der Flüssigkeit
selbst eine Hefedecke (flor del vino) gebildet hat.
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Es lassen sich auch in viereckigen Tanks große Mengen Weines aromatisieren.
Bevor man beim ersten Abstich den Wein in den leeren Tank hinüberpumpt, belegt man
den Boden des Tanks mit dichten Leinentüchern. Hier läßt man die Hefe bis zum zweiten
Abstich absitzen. Sodann pumpt man beim zweiten Abstich vorsichtig den Wein ab,
läßt das Hefedepot auf den Tüchern durch leichtes Trocknen etwas ankleben. Die Tücher
mit dem Hefedepot bringt man nun in den Luftraum des Aromatisierungstanks, indem
man sie z. B. mittels vorher angebrachter Haken aus @V2A-Stahl teils horizontal,
teils schief oder auch teils vertikal im Luftraum über dem Weinspiegel W aufhängt
(Fig. 7 und 8). Die Aromatisierung wird vorteilhaft durch Luftpumpen beschleunigt,
mit deren Hilfe die mit Estern angereicherte Luft aus dem Aromatisierungsraum öfters
durch den Wein hindurchgepumpt wird, damit sich die Ester schneller im Wein lösen
und andererseits die Schichtungen im Wein gestört werden.
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Der Vorgang bei der Aromatisierung ist folgender: Ganz gleich, ob
die Hefe als Gewölbe sich über dem Weinspiegel spannt oder auf einem Tuch aufgebracht
im Luftraum über einem Weinspiegel hängt, sie kann, wenn sie weiterleben will, nur
von den flüchtigen Bestandteilen des Weines leben. Das sind hauptsächlich Alkohol
und flüchtige
Säuren. Beide werden verestert. Daher nimmt der Gehalt
der Weine an flüchtigen Säuren von Woche zu Woche stark und der Alkoholgehalt merklich,
aber nur schwach ab. Die von den Hefen gebildeten Ester lösen sich wieder im Wein,
und so wiederholt sich der Vorgang, wobei die Weine immer mehr ihre Herkunftsbukette,
wie Hagebutten-, Erdbeer-, Stachelbeeraroma, verlieren und dafür immer stärker Südweincharakter
annehmen.
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Will man schnell verestern, was man bei Weinen über 13 Volumprozent
Alkohol unbedenklich kann, so braucht man nur höhere Temperaturen (22 bis 25 ° C)
anzuwenden. Eilt es nicht, so kann man auch bei 16, 18 und 20' C aromatisieren,
was natürlicherweise länger dauert. Mit dem Überhefeverfahren kann man bei 25° C
z. B. Rhabarberweinen v ön 16 bis 17 Volumprozent Alkohol in 5 Wochen ein so ausgeprägtes
Sherrvbukett verleihen, wie man es in Jerez nach dem bekannten Solerasystem nur
in 16 bis 18 Monaten fertigbringt, weil bei diesen hohen Alkoholgehalten die Hefe
erst nach i1/2 bis 2 Jahren auf der Weinoberfläche eine Haut zu bilden vermag und
von da an erst die Bukettbildung beginnt. Beim Überhefeverfahren dagegen spielt
hoher Alkoholgehalt keine Rolle, weil die Hefe selbst nicht mit der hohen Alkoholkonzentration
in Berührung kommt. Ja, es können sogar Destillate von 4o bis 50 Volumprozent
Alkohol mit der gleichen Methode mit Estern angereichert werden.
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Eine hierfür besonders geeignete, wenn auch nicht auf die Destillatveredelung
beschränkte Ausführungsform des Verfahrens bedient sich der fortlaufenden Vorbeiführung
der Flüssigkeit an dem Hefedepot. Eine dazu geeignete Vorrichtung ist in Fig. g
dargestellt. Sie stellt eine vorzugsweise aus Glas bestehende Durchlaufschlange
dar, in deren Innern an einer Seite das in der Zeichnung punktiert angedeutete Hefedepot
sitzt. Die Anbringung von Hefe auf der Oberseite der Glasspirale geht sehr einfach
vor sich: Die umgekehrte Glasspirale wird mit einer ziemlich dicken Hefeaufschwemmung
gefüllt. Dann läßt man die Hefe absetzen, läßt die klare Flüssigkeit ganz langsam
und vorsichtig herausfließen, das Hefedepot etwas antrocknen, kehrt dann die Spirale
wieder um und läßt, gegebenenfalls tropfenweise, Destillate oder Wein ganz langsam
durch die Spirale hindurch und an der Hefe vorbeilaufen. Der Vorteil bei dieser
Behandlungsart ist 'der, daß jeder einzelne Tropfen an der Hefe vorbeifließen muß,
während in Fässern und Tanks zunächst immer nur die obersten Schichten aromatisiert
werden. Man kann die Spiralen, aus einzelnen Teilen zusammengesetzt, beliebig lang
machen, und man kann die Weine und Destillate auch mehrmals hintereinander durchlaufen
lassen.
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Wie bereits die oben gegebenen Anwendungsbeispiele des Veresterungsverfahrens
nach der Erfindung auf alkoholische Flüssigkeiten recht unterschiedlicher Art erkennen
lassen, ist das Verfahren für zahlreiche industrielle Zwecke verwendbar, beispielsweise
für die Esterbildung in der Riechstoffindustrie.