Wie verändert die Flotation Inhaltsstoffe von Most und Wein?

Jörg Weiand, Norbert Breier, DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück, Prof. Dr. Helmut Dietrich, FA Geisenheim, Fachgebiet Weinanalytik und Getränkeforschung, Dr. Rainer Amann, Weinbauinstitut Freiburg

Die Flotation ist als schlagkräftiges Verfahren der Mostvorklärung mittlerweile auch für kleinere Betriebe interessant. Die Entwicklung neuer Anlagentypen wie auch der Einstieg neuer Hersteller in die Produktion von Flotationsanlagen dokumentieren die weitere Dynamik. Eine sichere Vorklärung bei Resttrubgehalten unter 0,6 Gew. % Schleudertrub ist nun auch mit kleineren, kostengünstigeren Anlagen zu erreichen. Hier bietet die Firma Kiesel z.B. eine selbstansaugende Anlage unter 2500 Euro mit ca. 3000 L/h Leistung an (s. Abb.1).


Abb.1: Selbstansaugende Anlage der Fa. Kiesel mit
ca. 3000 l/h Leistung, Kreiselpumpe



Abb. 2: Selbstansaugende Flotationsanlage der Fa. Schneider
mit ca. 10000 l/h Leistung, Excenterschneckenpumpe

Inzwischen werden Anlagentypen mit einer mehrstufigen oder zwei Kreiselpumpen, oder mit einer Excenterschneckenpumpen angeboten. Anlagentypen auf der Basis einer Excenterschneckenpumpe sind bisher selbstansaugend. Die Pumpe läßt sich zusätzlich nach Demontage der Flotationsmodule nur als Pumpe verwenden (s. Abb.2). Bei solchen Anlagen ist aber unbedingt ein separates Eckrohrsieb zur vollen Funktionsfähigkeit einzusetzen.
Die Imprägnierung des Flotationsgases erfolgt entweder über Druckluft aus Kompressor oder einer Stickstoffflasche oder aber durch Vakuum nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe (“Venturi-Rohr”). Dadurch sind diese Anlagen unabhängig von einem Kompressor.
Die intensive Durchströmung des Mostes mit dem Flotationsgas ist die Voraussetzung für den Kläreffekt durch die Auftriebskraft der Gasbläschen. Dies führt je nach verwendetem Gas zu einer Veränderung vor allem phenolischer Inhaltsstoffe.

Veränderung der Polyphenole

Bei Verwendung von Sauerstoff als Flotationsgas reduzieren sich die Gesamtphenole im Wein im Vergleich mit dem Separatoreinsatz oder der Sedimentation um rund 30 mg/l (s.Abb.3). Verhindert man die Oxidation der Phenole durch Flotation mit Stickstoff, so ergeben sich ca. 40 mg/l höhere Gesamtphenole nach der Folin-Methode (s. Abb.4).



Abb.3: Mittelwerte der Gesamtphenole in Weißwein nach Separatoreinsatz bzw. Flotation mit Luft in mg/l, n = 30 (n.s.)



Abb.4: Mittelwerte der Gesamtphenole in Weißwein nach
Flotation mit Stickstoff bzw. Luft in mg/l, n = 26 (n.s., p=0,097)



Da die Bestimmung der Gesamtphenole nach der Methode Folin Ciocalteau nur eine bestimmte Genauigkeit erzielt und auch nur die Summe vorwiegend phenolischer Substanzen erfaßt, interessiert vielmehr eine Analyse der einzelnen Polyphenole mittels HPLC. Die nachfolgend dargestellten Mittelwerte der untersuchten Weine wurden nach der Methode von Rechner et. al., 1988 mittels RP-HPLC bei 280 nm bestimmt.
Im Vordergrund stehen dabei die Phenolcarbonsäuren die nicht flavonoider Struktur sind sowie aus der Gruppe der Flavonoide Epicatechin und Catechin. Durch die HPLC lassen sich mit dieser Methode bisher nur die monomeren Einzelbausteine detektieren. Die polymeren Strukturen können bisher noch nicht aufgeschlüsselt und quantifiziert werden.
Nachfolgend werden die Mittelwerte aus Weinen verschiedener Rebsorten und Versuchsjahre verglichen. Dabei wurde lediglich die Vorklärmethode bzw. das Flotationsgas variiert. Bei der Flotation wurde in der Regel ein Enzym (Panzym clair 1-2 g/hl) und hochbloomige Gelatine in der Dosage 10 g/hl eingesetzt. Sowohl bei der Sedimentation oder Separatoreinsatz wie auch bei der Flotation wurden gleiche Mengen Bentonit zur Eiweißstabilisierung zugegeben und vor der Gärung entfernt. Bei Bedarf wurde in allen Vorklärvarianten Kohle gemäß der Formel % Fäulnis = g/hl Kohle zugesetzt und vor der Gärung entfernt.

Vergleicht man die Mittelwerte der Sedimentation mit der Flotation mit Luft (Tab. 1) so reduziert sich durch die Flotation die Summe der im HPLC bestimmten Polyphenole um 10 mg/l. Aufgrund der Varianz der Daten (verschiedene Weine aus unterschiedlichen Jahren) läßt sich diese Phenolreduktion durch Flotation gegenüber Sedimentation im untersuchten Datenmaterial nicht statistisch absichern. Weiterhin wird durch die Flotation vor allem Caftarsäure, Coutarsäure und Fertarsäure reduziert. Auch diese Mittelwertsunterschiede sind bei diesem Vergleich statistisch nicht abzusichern.

Tab.1: Einfluß der Mostvorklärung auf die Gehalte an Polyphenolen,

Vergleicht man allerdings die Flotation mit Luft mit einer Flotation bei der Stickstoff als Flotationsgas eingesetzt wird, so läßt dieser Mittelwertsvergleich beim untersuchten Datenmaterial eine statistische Absicherung zu (s. Tab. 2). Die Summe der mit der HPLC bestimmbaren Phenole wird dabei um rund 20 mg/l (p = 0,01) durch die Mostoxidation reduziert.


Tab.2: Einfluß des Flotationsgases auf die Gehalte an Polyphenolen

Die Mostoxidation durch Phenoloxidasen (Tyrosinase), die dazu Sauerstoff benötigen, führt zu einer Oxidation der Coutarsäure zur Caftarsäure und die Caftarsäure wird dann zum Caftarsäurechinon umgesetzt (n. Ritter et. al, 1996). In Anwesenheit von Glutathion kann Gluthathiomylcaftarsäure (GRP) gebildet werden. Das Caftarsäurechinon kann auch mit Procyanidin B2 zu polymeren braunen Produkten reagieren, die letztlich ausfallen. Diese Reaktion ist auch optisch an der braunen Farbe mit Luft flotierter Moste zu erkennen (s. Abb.5). In den untersuchten Weinen wiesen mit Luft flotierte Weine im Mittel mit nur 12 mg/l statistisch signifikant (p = 0,01) weniger Caftarsäure auf, im Vergleich zu mit Stickstoff flotierten Weinen, deren Konzentration 30 mg/l Caftarsäure betrug.
Auch die Konzentration an Coutarsäure wird durch Flotation mit Luft auf rund 4,7 mg/l im Mittel statistisch signifikant (p = 0,04) reduziert, gegenüber 7,4 mg/l nach Flotation mit Stickstoff.
Betrachtet man ein Versuchsglied im Einzelnen, so sind sogar höhere Phenolgehalte bei der Flotation mit Luft als bei der Sedimentation zu erkennen (s. Abb.6). Dies läßt sich durchaus erklären, da auch bei 16 Stunden Sedimentation aus der Kelterung ausreichend Sauerstoff enthalten ist, um die genannten Phenole zu oxidieren. Bei der Flotation mit Stickstoff wird der vorhandene Sauerstoff durch den Stickstoff ausgetrieben und der Most nach der Flotation zügig verarbeitet. Folglich kann der aus der Kelterung vorhandene Sauerstoff nur zu sehr geringer Oxidation führen.
Durch den Einsatz von Stickstoff als Flotationsgas läßt sich somit das Prinzip der Mostvorklärung durch aufsteigende Gasbläschen von der Mostoxidation trennen.

Abb.5: Einfluß des Flotationsgases und der Gelatinedosage auf Mostfarbe durch Mostoxidation und Dichte des Trubdepots





Abb.6: Einfluß der Mostvorklärung auf die Gehalte ausgewählter
Polyphenole in mg/l, Datenanalyse FA Geisenheim



Sauerstoff ist also immer dann als Flotationsgas einzusetzen, wenn eine Phenolreduktion gewünscht wird. Dies ist vor allem bei hohen Phenolgehalten aufgrund starker mechanischer Belastung des Leseguts bei der Traubenverarbeitung oder bei höheren Fäulnisanteilen der Trauben der Fall.
Die Phenolgehalte können aber bei starker Belastung des Leseguts, vor allem bei Fäulnis, deutlich stärker ansteigen als diese eine Flotation jemals zu reduzieren vermag. Eine schonende Traubenverarbeitung und trubreduzierende Maßnahmen sollten daher nach wie vor im Vordergrund stehen.
Wird sehr schonend gearbeitet, so daß die Weine nach Flotation mit Luft zu glatt werden, so kann Stickstoff verwendet werden. Die Kosten hierfür liegen nach einmaliger Anschaffung eines Druckminderers unter 0,25 Cent/Liter. Außerdem läßt sich die Anlage bei Stickstoffeinsatz aufgrund des hohen Flaschendrucks sehr gut einstellen. Flotation mit Stickstoff ist auch bei der Bereitung von Traubensaft oder Süßreserve zu empfehlen.
Die Reduktion einzelner Phenole durch die Flotation konnte zwar aufgezeigt werden, deren einzelner sensorischer Beitrag ist aber bisher nicht bekannt. Weine mit Gesamtphenolunterschieden von 30 mg/l sind sensorisch schon als weicher, glatter zu unterscheiden, werden aber deswegen nicht eindeutig bevorzugt.
In der Regel wurde bei Beliebtheitsprüfungen nach der Rangziffermethode in unseren Untersuchungen die Flotation gegenüber dem Separator bevorzugt. Flotation mit Luft wurde manchmal besser, manchmal schlechter als die Sedimentation bewertet. Es läßt sich mit der Flotation keine qualitative Steigerung gegenüber der Sedimentation erzielen aber auch keine absicherbare sensorische Verschlechterung (s. Tab. 3 oder ältere Veröff.).




Einfluß der Flotation auf die Monoterpengehalte

In diesem Zusammenhang interessiert auch die Frage ob Aromastoffe die bereits im Moststadium vorliegen durch die Flotation beeinflußt werden. Daher wurden in Zusammenarbeit mit dem Weinbauinstitut Freiburg Monoterpene im Most und Wein nach Sedimentation mit und ohne Enzymzusatz und im Vergleich dazu nach Flotation mit Luft bzw. Stickstoff gemessen. Weiterhin wurden Trauben des gleichen Ernteguts mit mechanisch starker Belastung verarbeitet, um auch Moste mit höheren Gesamtphenolgehalten zu flotieren. Die Trauben wiesen in diesem Versuch mit nur ca. 2 % Fäulnis einen sehr guten Gesundheitszustand auf. Damit sollte überprüft werden, ob bei Weinen mit höherem Phenolniveau die Flotation mit Luft und die damit verbundene Phenolreduktion, sensorisch besser bewertet wird.
Bei der Untersuchung der Moste waren keine Unterschiede zu erkennen. Lediglich die Moste die aufgrund einer starken mechanischen Belastung des gleichen Leseguts deutlich höhere Phenolgehalte aufweisen, zeigen bereits im Moststadium etwas höhere Gehalte an Monoterpenen. Vergleicht man nun die Weine, so sind keine niedrigeren Gehalte an Monoterpenen flotierter Moste gegenüber der Sedimentation zu erkennen (Abb.7), weder beim Linalool noch beim Terpineol. Lediglich Weine aus dem stärker mechanisch belasteten Lesegut mit rund 30 mg/l höheren Gesamtphenolen zeigen auch leicht erhöhte Gehalte an Linalool und Terpineol.

Abb.7: Monoterpene in 2002er Riesling Wein nach unterschiedlicher Mostvorklärung
(Datenanalyse April 2003, Weinbauinstitut Freiburg)
Abb.8: Flüchtige Phenole in 2002er Riesling Wein nach unterschiedlicher Mostvorklärung
(Datenanalyse April 2003, Weinbauinstitut Freiburg)

Untersucht man Vinylphenol und Vinylguajacol, die sensorisch oft mit rauchigen, würzigen Noten beschrieben werden, so lassen die Weine aus strapaziertem Lesegut auch höhere Gehalte an diesen flüchtigen Phenolen erkennen . Gleichzeitig sind bei diesen Weinen auch leicht erhöhte Gehalte der Vorläufer-Phenole Coumarsäure und Ferulasäure, aus denen diese flüchtigen Phenole gebildet werden, zu beobachten (s.Tab.3). Ähnlich hohe Gehalte an Vinylphenol und Vinylguajacol sind beim Enzymzusatz zur Sedimentation zu erkennen, was auf eine Spaltung der Weinsäureester durch die Pektinase schließen läßt (Rapp et. al, 2003). Eine signifikante sensorische Ablehnung dieser Weine mit höheren Gesamtphenolen und höheren flüchtigen Phenolen war selbst bei Flotation mit Stickstoff nach einer Verkostung nach der Rangziffermethode nicht zu beobachten (s. Tab.3). Solche flüchtigen Phenole wurden bei diesen Rieslingweinen also nicht unbedingt negativ bewertet.
Die Hypothese, daß bei Weinen mit höheren Gesamtphenolen die Flotation mit Luft sensorisch besser bewertet wurde, konnte in diesem Versuch nicht bestätigt werden. Allerdings wies das Traubenmaterial einen sehr guten Gesundheitszustand auf. Dieser Ansatz muß noch bei höheren Anteilen an Traubenfäulnis überprüft werden.

Einfluß der Flotation auf vergärbaren Stickstoff

Neben der Veränderung sensorisch relevanter Inhaltsstoffe durch die Flotation stellt sich auch die Frage, inwieweit die Nährstoffgehalte der Moste, und da vor allem die Stickstoffversorgung, durch die Flotation beeinflußt wird. Gärprobleme nach starker Vorklärung durch Flotation und zu geringer Hefedosage sind durchaus bekannt, können aber auch nach zu starker Vorklärung durch Sedimentation auftreten. Daher wurden mit dem Ferm-N-Test die Stickstoffversorgung untersucht. Mit dem Ferm-N-Test erhält man einen dimensionslosen Ferm-N-Wert der im wesentlichen die Versorgung der Moste mit Aminosäuren ausdrückt. Weiterhin wird der Gehalt an Ammonium ermittelt. Hieraus läßt sich eine eventuell notwendige Nährstoffergänzung durch die Zugabe von Diammoniumphosphat oder Kombipräparaten mit Hefezellen ableiten.
Bei den oben dargestellten Versuchen aus dem Jahr 2002 konnte bei durch Flotation vorgeklärten Mosten keine schlechtere Stickstoffversorgung festgestellt werden als nach Sedimentation (s. Abb. 9).

Abb.9: Einfluß der Mostvorklärung auf Ferm-N-Wert und Ammoniumgehalte (mg/l) im Most

Ein Einfluß des Flotationsgases war nicht zu erkennen. Der niedrige Ferm-N-Wert nach Sedimentation ohne Enzym dürfte auf einen Analysefehler zurückzuführen sein. Höhere Ferm-N-Werte waren auch hier bei den Mosten mit stärkerer mechanischer Belastung des Leseguts zu finden, sowie bei Verzicht auf einen Bentoniteinsatz. Dies ist bei der Flotation zur Verbesserung der Vorklärung nicht notwendig, wird in der Regel aber aus Gründen der Eiweißstabilisierung auch bei der Flotation eingesetzt. Die stärkere mechanische Belastung hat neben mehr Phenolen wohl auch mehr stickstoffhaltige Inhaltsstoffe extrahiert, wenngleich Kaliumgehalt, Gesamtsäure und pH-Wert nicht verändert waren. Alle Moste des Versuchs zeigten eine geregelte Vergärung ohne Gärstockung beim Einsatz von 15 g/hl Siha 7 als Hefe. Hefenährstoffe wurden nicht zugegeben. Eine schlechtere Versorgung an stickstoffhaltigen Nährstoffen nach der Flotation kann aus diesem Versuch nicht abgeleitet werden. Auch eine Untersuchung der Zwischenschicht und des Trubdepots nach Sedimentation oder Flotation ließ keine Reduktion stickstoffhaltiger Nährstoffe in flotierten Mosten erkennen.

Fazit
Die Flotation mit Luft reduziert also nachweislich den Gesamtphenolgehalt durch Oxidation der Caftarsäure und der Coutarsäure. Durch den Einsatz von Stickstoff als Flotationsgas ist diese Mostoxidation zu vermeiden und von dem Prinzip der Mostvorklärung durch aufsteigende Gasbläschen zu trennen. Diese Phenolreduktion ist sensorisch durchaus nachvollziehbar, flotierte Weine werden aber in Beliebtheitsprüfungen sensorisch nicht schlechter bewertet als Weine nach Mostvorklärung durch Sedimentation. Dieses Ergebnis stützt auch die Analyse der aromarelevanten Monoterpene in der dargestellten Untersuchung, die keine niedrigeren Gehalte an Linalool oder Terpineol bei flotierten Weinen erkennen läßt.
Auch die Stickstoffversorgung der Moste wird durch Flotation nicht stärker reduziert als nach Sedimentation, so daß etwaige Gärprobleme eher auf zu niedrige Hefedosage bei starker Mostvorklärung und zu niedriger Gärtemperatur zurückzuführen sind.
Die Flotation stellt daher ein leistungsstarkes Verfahren zur Mostvorklärung dar, deren Beitrag zur Qualitätssicherung in Jahren mit stärkerer Traubenfäulnis oder höheren Leseguttemperaturen besonders zur Geltung kommt.
Literaturhinweise können beim Autor erfragt werden.





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