Zentralkurs Chemie
Cours central de chimie
Biel – Bienne
2003
Von der Traube zum Wein
Die Weinbereitung als
multidisziplinäre Technologie
Rebphysiologie
Chemie
Grundsatz für die Weinbereitung :
Mit schlechtem Rohmaterial kein guter Wein
.... das Umgekehrte ist leicht möglich !!
WEINBEREITUNG
ÜBERSICHT
Extraktion
Gärungen
Ausbau
Weissweinbereitung
Rotwein - Maischegärung - klassisch
Rotwein - Maischegärung - rot/rosé
Rotwein - Maische-Erhitzung
Das Rohmaterial
Zusammensetzung der Trauben
100 kg Trauben liefern:
Chasselas
Pinot noir
Kämme (Rappen)
3.8 kg
4.1 kg
Kerne
3.2 kg
3.6 kg
Schale (Haut)
7.6 kg
5.6 kg
Fruchtfleisch
85.4 kg
86.7 kg
Das Rohmaterial
Aufbau der
Traubenbeere
Traubenhaut
Fleisch äussere Zone
Fleisch, mittlere Zone
Fleisch, innere Zone
Kerne
Traubenstiel
Das Rohmaterial
Zusammensetzung des Fruchtfleisches
Komponente
Anteil
Wasser
70 - 85 %
Zucker
12 - 27 %
Säuren
0.5 - 1.8 %
Mineralstoffe
0.2 - 0.5 %
Pektin und verwandte Stoffe
0.06 - 0.5 %
Stickstoff-Verbindungen
- 0.06 %
pH-Wert
2.9 - 3.5
Das Rohmaterial
Zucker und Säuren
Zucker
Säuren
Stoffe
Glucose
Fructose
Arabinose
Rhamnose
Xylose
Weinsäure
Äpfelsäure
Zitronensäure
Ascorbinsäure
Fumarsäure
Galacturonsäure
g/l
120 - 270
7 - 12
5-9
2 - 12
0.2 - 0.3
Spuren
Das Rohmaterial
Haut
Zentrum der Beere
Zuckergehalt
Zentrale
Zone
Mittlere
Zone
Äussere
Zone
Säuregehalt
Das Rohmaterial
Weitere Verbindungen:
Mineralstoffe (v.a. Kalium)
Pektine
mg bis 5 g/l (Reifezustand!)
N-Verbindungen 0.5 – 1 g/l
25% Ammoniumsalze
75% Aminosäuren, Eiweiss
Zentralkurs Chemie - Biel 2003
Das Rohmaterial
Die Traubenhaut:
Sitz von Farbstoffen, Tanninen und Aromastoffen
Epidermis (2 Zellschichten)
Hypodermis (2–3 Schichten)
Polygonalzellen
Farbstoffe und Tannine: Epidermis
Aromastoffe: Epidermis und äusserste Schicht Hypodermis
Das Rohmaterial
Farbe und Tannine
DIE PHENOLISCHEN VERBINDUNGEN
• Phenolcarbonsäuren und ihre Derivate („Nichtflavonoide“)
• Stilbene
• Flavonoide
Alle Verbindungen sind Abkömmlinge eines einzigen
Biosynthesewegs und für die Weinbereitung –
insbesondere Rotweine – von entscheidender Bedeutung
Das Rohmaterial
Farbe und Tannine
Der Biosyntheseweg der Polyphenole
Phosphenolpyruvet + Erythrosephosphat
Phenolcarbonsäuren
Stilbene
Flavonole
Leucoanthocyanidine
Anthocyanidine
Proanthocyanidine
(Dimere …. Dodecamere)
Flavan-3-ole
Das Rohmaterial
Farbe und Tannine
Phenolcarbonsäuren
Das Rohmaterial
Farbe und Tannine
Phenolcarbonsäuren
Mengen:
Form:
Weisswein
Rotwein
10 – 20 mg/l
100 – 200 mg/l
Hydroxyzimtsäuren sind überwiegend gebunden
Hydroxybenzoesäuren liegen frei vor
R1 = H
trans-p-Cumaryl - Tartrat
R1 = OH trans-Kaffeeyl - Tartrat
R1 = OCH3 trans-Ferulyl- Tartrat
7-O--D-glycosyl-p-Cumarsäure
Das Rohmaterial
Farbe und Tannine
Phenolcarbonsäuren
Eigenschaften:
• In wässrigen, alkoholischen Lösungen farblos, durch
Oxidation gelb
• Geruch- und geschmacklos
• Präkursoren für flüchtige Stoffe, die durch Abbau mit
Mikroorganismen entstehen
• Analoge Verbindungen entstehen beim Erhitzen des
Eichenholzes bei der Herstellung von Fässern
Das Rohmaterial
Farbe und Tannine
Stilbene
Eigenschaften: - Fungistatische ev, fungizide Wirkung
- Hauptursache des „French Paradox“ d.h. Rotweinkonsum wirkt Herz-Kreislauferkrankungen vor
Das Rohmaterial
Farbe und Tannine
Flavonoide
Das Rohmaterial
Farbe und Tannine
B
O
O
Flavonole: GELB
A
B-Ring
3
A-Ring
4
Pyran-Ring
OH
O
Leukoanthocyanidine
B
O
B
Vorstufe Tannine
A
O
3
OH
A
OH
4
B
+
O
O
A
3
OH
Anthocyanidine:
ROT
Flavan-3-ole:
Vorstufe Tannine
Das Rohmaterial
Farbe und Tannine
Anthocyanidin
Anthocyan
Glucose
R’3
R’5 Name
Farbe
Sorte OH
H Cyanidin mg/kg
orange
AlicanteOCH
Bouchet
5’200
H Paeonidin rot
3
Syrah OH OH Delphindin violett
2’200
OH OCH3 Petunidin
violett
Cabernet sauvignon
1’700
OCH3 OCH3 Malvidin
violett
Pinot noir
825
Das Rohmaterial
Flavan-3-ol
(Catechine und
Epicatechine)
Farbe und Tannine
Extraktion
Extraktion 1. Teil:
Saftgewinnung
• Annahme, Q-Kontrolle
• Mahlen und Abbeeren
• ev. Vorentsaften
• Pressen
Extraktion 2. Teil:
Extraktion der Haut
• Farbe
• Gerbstoffe
• Primäraromen
Extraktion 1
Ziel der mechanischen Behandlung:
Saftgewinnung unter Vermeidung von zu viel Trubstoff
und der Beschädigung der Kerne
Grosser Durchsatz in kurzer Zeit
ist immer kritisch
Extraktion 1
Extraktion 1
Extraktion 1
Extraktion 1
Extraktion 1
Zentrifugal-Abbeermaschine
bis 50 to/h
Horizontal – Abbeermaschine
bis 5 to/h
Extraktion 1
Mahlen und Abbeeren
Extraktion 1
Weisse Trauben werden zur Entlastung der Pressen häufig
vorentsaftet. Die gleichzeitige Bevorratung über einige
Stunden ergibt Extraktion von Armastoffen aus der Haut
Vorentsafter
Extraktion 1
Pressen
Ziel: Schonende Trennung von Most und festen Bestandteilen
Diskontinuierliche Pressen:
mechanisch
weniger schonend
hydraulisch
weniger schonend
pneumatisch
schonend
Kontinuierliche Pressen:
Schraubenpressen nicht schonend
Dekanter
schonend
Extraktion 1
Vertikale
Korbpresse
schonend
arbeitsintensiv
Extraktion 1
Horizontale Spindelkelter
Weniger schonend, automatisch
Extraktion 1
schonend
Tankpresse - pneumatisch
automatisch
sauerstoff-frei
Extraktion 1
Kontinuierliche
Schraubenpresse
Vorentsaftung ±
schonend
Pressung: Q schlecht
Leistung bis 25 to/h
Presssaft für Qualitätswein unbrauchbar
Extraktion 1
Dekanter
Extraktion 2
Extraktion Beerenhaut beim Weisswein
1. Primäraromen erwünscht
2. Gerbstoffe unerwünscht
Weissweinmaische wird bei kühlen Temperaturen
(Oxidation!) während einiger Stunden gelagert,
dann gepresst, vorgeklärt und anschliessen den
Gärungen zugeführt
Extraktion 2
Extraktion Beerenhaut beim Rotwein
Ziel:
Öffnen der farb- und tanninhaltigen Zellen
Methoden:
1. Perforieren der Zellmembranen durch Alkohol
während der Gärung
Maischegärung
2. Zerstören der Membranen durch Erhitzen (T > 60° C)
Maischeerhitzung
Extraktion 2
Farbe- und Tanninextraktion
bei der Maischegärung
Gerbstoff
Farbwert
„Mouton“
Ende alk.
Gärung
T
F
Rosé
Ca.
gewöhnlicher
Rotwein
5
10
15
Tage
Extraktion 2
Farbe- und Tanninextraktion
bei der Maischeerhitzung
Extraktion 2
Maischeerhitzung für
Mittelbetrieb
Wärmetauscher
Extraktion 2
Maischeerhitzung
Grossanlage
Gärungen
Gärungen in der Weinbereitung:
Alkoholische Gärung
Biologischer Säureabbau
Zucker  Ethanol + CO2
Äpfelsäure  Milchsr.+CO2
Saccharomyces cerevisiae
Oenocoocs oeni
Gärungen
Alkoholische Gärung
Glucose
Fructose
Glucose-6-P
Glycerin
Fructose-6-P
Glycerinaldehyd-3-P
Dihydroxyaceton-P
Lactat
Pyruvat
Acetaldehyd
Acetat
AEROB
CO2
Ethanol
Citrat
ANAEROB
CitratZyklus
Atmungskette
H
Succinat
Zellmembran
α -Ketoglutarat
Verbindungen verlassen die Zelle
Gärungen
Alkoholische Gärung
Aus 1 Liter Most mit 200 g Zucker (ca. 100 °Oe) entstehen
Hauptprodukte:
12,5 Vol% Ethanol
44 l CO2 (Erstickungsgefahr!)
Primäre Nebenprodukte:
5-8 g Glycerin
1.5 – 2 g andere Produkte
Sekundäre Nebenprodukte: ca. 1,2 g sehr viele geruchsaktiv
Wärme: ca. 24 kcal. D.h. der Wein würde sich während der
Gärung um ca. 24 °C erwärmen  „Versieden“ !!
Gärungen
Einflussfaktoren Hefe und Gärung
• Tiefere Temperaturen (15 – 20° C) erhalten
Primäraromen und führen zu deutlichen Gäraromen
• Höhere Temperaturen ergeben mehr Glycerin
• Zu hohe Temperaturen führen zum „Versieden“ des
Weines
• Bei Belüftung der Moste bilden Hefen Ergosterol, das
sie widerstandsfähiger gegen verschiedene Einflüsse
macht.
Gärungen
Maischegärung
Es existieren sehr viele Ansätze der Maischegärung.
Frage: worin unterscheiden sie sich?
Während der Gärung steigen die Traubenhäute an die
Oberfläche und bilden den „Tresterhut“. Die Extraktion
der Farb- und Gerbstoffe wird dabei sehr stark reduziert. Deshalb muss der Kontakt zwischen gärendem
Most und Häuten wieder hergestellt werden.
Die Antwort darauf: sie Unterscheiden sich im
wesentlichen, in der Art der
Bearbeitung des Tresterhutes
Gärungen
Bearbeitung des Tresterhutes
stossen
umpumpen
Gärungen
Mit Rührwerk
Gärungen
Kontinuierlich
D:
5–7m
H: 10 - 14 m
V: 135–480 m3
vergärt pro Tag
40 – 150 to
Maische
Gärungen
Farbe, Tannine und Rotwein
• Grobes Mahlen und Abbeeren: bittere Tannine
• Kämme beim Gären: bitter, würzig, hart (mehr Tannine)
• Tankgrösse: Hut gut verarbeitbar, ev. Wärmestau oder –
verlust
• Gärtemperatur: 20 °C fruchtig, Gäraromatik
30 °C mehr Farbe, Tannine, Glycerin
• Hut-Bearbeitung: fein, nie grob
• Macération (Nachgärungszeit) gibt mehr Fülle
mehr Polysaccharide: Farbstabilisierung
mehr Tannin: stabilere Farbkomplexe
• Frühe, kontrollierte Lüftung:
Entwicklung Tannine: Wein wird weicher
mehr Tannin-Anthocyankomplexe  Farbe stabil
Gärungen
Biologischer Säureabbau (BSA)
Äpfelsäure
Milchsäure
• Nach dem Abzug des Jungweines von der Hefe
• Läuft üblicherweise spontan ab
• Zeitpunkt: Mitte November, Dezember, Januar früher im
Juli des folgenden Jahres !!
• BSA fördernd: nicht zu früh von der Hefe abziehen, nicht
filtrieren, Wärme, kein SO2
• Achtung: pH nicht > 3.5 zu Beginn! Pediococcus
damnosus
Gärungen
Entwicklung von Oe. oeni bei der Vinifikation
log KZ/ml
Ende BSA
Alkoholische
Gärung
Beginn BSA
Tage
Ausbau
Ausbau als Vollendung der Weine
Nach alkoholischer Gärung, Abzug von der Hefe und
BSA ist der Wein trüb und ungeniessbar und muss für
die Flaschenfüllung „ausgebaut“ werden, dh. Er muss
sein:
• klar
• sensorisch
angepasst
• stabil
Ausbau
Klarheit des Weines durch:
„klassisch“
Selbstklärung und EiweissGerbstoff-Schönung
„modern“
Vorfiltration über Kieselgur
Endfiltration über Schichten und
Membran
oder
Crossflow-Filtration und Membran
Ausbau
Sensorische Anpassung durch:
• Säureregulation v.a. Entsäuerung mit Ca- oder K-Carbonat
• Ausfällen von Tannin mit Eiweiss aus geschmacklichen
Gründen
• Entfernen von Böcksern (H2S u.a.) durch Lüftung oder mit
Silber oder CuSO3
• Schönung mit Aktivkohle im schlimmsten Fall!
Merke: Mit jedem solchen Eingriff wird
Qualität gewonnen, aber auch verloren!
Ausbau
Erreichen von Stabilität durch:
• Entfernen von Stoffen, die später auf der Flasche
ausfallen könnten (Eiweiss, Weinstein u.a.)
• Striktes Fernhalten von Sauerstoff von Weiss- und
hellen Rotweinen
• Stabilisieren der Farbe und Entwicklung der
Gerbstoffe bei “klassisch“ bereiteten Weinen
Ausbau
Entwicklung von Farbe und Gerbstoff
in der klassischen Weinbereitung
Verlust an freier Farbe: rund 50 % pro Jahr!
Ziel:
Bildung höhermolekularer Komplexe aus Procyanidinen
(„Tannin-Moleküle“) und Anthocyanen
 Tannin-Anthocyan-Komplexe ergeben stabile Farbe
 höhermolekulare Tannine sind nicht bitter
Ausbau
Wege zu diesem Ziel:
Ohne Sauerstoff
Mit Sauerstoff
 Tendenz zu bräunlich-  Makrooxidation:
orangen Tönen
Umziehen über Luft
v.a. zu Beginn
 Gerbstoffe neigen zu
Härte und Bitterkeit
 Mikrooxidation:
später Zufuhr von 0.5
bis 6 mg O2/l + Monat
Farbe stabil
Farbton rubin - purpur
Ausbau
Umziehen unter Luft
Ausbau
Diese Art der Stabilisierung ist mit der klassischen
Methode im Bordelais ideal erreicht!
Ich bedanke mich
für Ihre Aufmerksamkeit

Powerpoint