| | |
| | |
Neue Erkenntnisse zur Cross-Flow-Filtration von Wein |
| Vortrag von Herrn Dr. Dietrich Marbé-Sans, DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück, anläßlich der 60. Rheinhessischen Agrartage in Nieder-Olm Die Erfahrung mit der Cross-Flow-Filtration (CFF) von Wein reichen zurück bis Anfang der 1980er Jahre. Damals wurden am Standort Oppenheim die ersten Versuche mit dieser für die Weinbranche neuen Filtrationstechnologie durchgeführt. Nach anfänglich großer Begeisterung für die Cross-Flow-Filtration wurde diese später eher kritisch im Hinblick auf die Weinqualität betrachtet. Mittlerweile ist die technologische Entwicklung der Membranen weiter fortgeschritten, so dass Cross-Flow-Filtration-Anlagen modernster Bauart nicht mehr mit den Filtern der ersten Generation verglichen werden können. Am zu Grunde liegenden Filtrationsprinzip hat sich dabei nichts geändert, jedoch kommen heute andere, weitaus bessere Membranmaterialien zum Einsatz, die eine größtmögliche Produktschonung gewährleisten. Prinzip der Cross-Flow-Filtration Im Gegensatz zur statischen Filtration (Dead-End-Filtration) ist die Cross-Flow-Filtration eine dynamische Filtration. Mit Hilfe einer Umwälzpumpe wird das unfiltrierte Produkt solange durch die Kapillaren einer Membran zirkuliert, bis das Filtrat nahezu vollständig abgetrennt ist und die Trubstoffe im Rententat so konzentriert sind, dass eine Spülung bzw. Reinigung erforderlich wird. Dadurch, dass das Filtrat (Permeat) tangential zum Konzentrat (Retentat) abgeführt wird, bezeichnet man das zu Grunde liegende Filtrationsprinzip als Querstromfiltration. Je nach Porengröße der verwendeten Membranen lassen sich Fein-, Mikro-, Ultra- und Nanofiltration unterscheiden. Im Weinbereich handelt es sich aufgrund der spezifischen Größe weinschädlicher Mikroorganismen (Hefen, Bakterien, Schimmelpilze) in der Regel um Mikrofiltrationssysteme. Die Porengröße der Kapillarmembranen beträgt dabei ca. 0,2 µm bei einem Innendurchmesser von ca. 1,5 mm. Etwa 1000 Kapillaren werden in einer Hülse aus Kunststoff oder rostfreiem Stahl zusammengefasst. Letzteres wird als „Modul“ bezeichnet. Durch Cross-Flow-Mikrofiltration können Weine mit relativ hohen Trübungsgehalten in einem einzigen Prozess-Schritt auf einen Klärgrad vergleichbar mit Entkeimungsschichten (EK) filtriert werden. Hauptaufgabe der CFF in der Kellerwirtschaft ist die Filtration von Jungweinen nach dem ersten Abstich. Um einen solchen Kläreffekt zu erreichen, muss eine Querströmung von etwa 2,5 bis 3 m/sec an der Membran angelegt werden, um ein Verblocken durch Ablagern von Trubpartikeln zu verhindern. Die dafür benötigte Umwälzpumpe ist so ausgelegt, dass sie große Volumina bei niedrigem Druck bewegt. Eine zweite Pumpe (Speisepumpe) sorgt dann für den notwendigen Transmembrandruck. Ein solches, auch bei der Umkehr-Osmose eingesetztes Zwei-Pumpen-System, reduziert den Energieeintrag in das Produkt und bewirkt eine geringe Produkterwärmung. Das geschlossene System verhindert Aroma- und CO2-Verluste und vermeidet die Aufnahme von Sauerstoff. Früher wurde in der Regel der Kunststoff Polysulfon für die Herstellung der Kapillaren (Hohlfasern) verwendet. Der Membranaufbau war asymmetrisch. Heute kommt dagegen Polypropylen als Ausgangsmaterial für die Modulherstellung zum Einsatz. Dieser Kunststoff hat eine höhere Porosität im Vergleich zu Polysulfon. Die neuen Polypropylen-Module haben eine um ca. 40% höhere innere Oberfläche, was dazu führte, dass die Überströmungsraten von 1:100 auf Werte von 1:20 reduziert werden konnten. Die Stundenleistung hat sich damit von 30-50 l/m² auf 50-150 l/m² steigern lassen. Ergebnisse In Form eines Verfahrensvergleichs wurden 5 verschiedene Weine mittels Cross-Flow-Filtration und Kieselgur filtriert. Die chemischen Analysen zeigten keine Unterschiede. Mittels verschiedenen sensorischen Tests wurden die Weine aus Cross-Flow-Filtration und Kieselgur miteinander verglichen. Dabei zeigte sich bei keiner einzigen Verkostung ein signifikanter Unterschied zwischen den Varianten. Die Verkostungen wurden zu späteren Zeitpunkten wiederholt. Auch hierbei haben sich keine signifikanten Unterschiede feststellen lassen. |
| |
| | ||||||||||||
| | ||||||||||||
| |||||||||||||