Partial Dealcoholization of Wine Comparing Methods for dealcoholization Dr. Andreas Blank Wine Eng Conference K+H process tec GmbH
Why are we talking about alcohol reduction?
Wine
Riesling
Harvest
Alcohol
early
late
17 Sep 2011
13 Oct 2011
control
chaptalized
control
12%vol
14%vol
14%vol
alcohol reduced 12%vol
Riesling 2011 Linalool
rel. peak area
GC-Analysis aroma compounds 30 25 20 15 10 5 0
C
C
A
B
12%vol Control
14%vol chaptalized
14%vol Control
12%vol alcohol reduced
early harvest
Post hoc Fisher LSD (5%)
late harvest
Sensorial effect of ethanol wine
Alcohol content
„burning, hot, alcoholic“
chaptalization
„sour“ green style
„green“ full-bodied style
„tropical“ full-bodied style
„green“ elegant style
„tropical“ elegant style
„over-ripe“ alcoholic style Alcoholreduction
„thin“ ripeness
© Blank
Technologies: Overview
• Technical dealcoholization – Distillation / Spinning Cone Column – Membrane contactor – Reverse Osmosis – Combinations
Distillation Ethanol is more volatile than water Distillation separates What about aroma compounds?
Gas phase concentration [%mol]
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Liquid phase concentration [%mol]
z.B. MCCABE und THIELE, 1925
90 100
Volatility of Aroma Compounds Low Volatiliy
Ethanol
Medium Volatility
3-Isopropyl-3-methoxypyrazin 2,3-Butandiol 2-Aminoacetophenon Essigsäure 2-Phenylethanol Milchsäureethylester Hexansäure beta Damascenon 3-Mercaptohexan-1- ol Terpineol Furfural Decansäureethylester 4-Ethylphenol Diacetyl Bernsteinsäurediethylester Citronellol Guaiacol 4-Ethylguaiacol Linalool Ethanol 3-Mercaptohexylacetat Isobutanol 2-Phenylethylacetat 3-Methylbutanol 4-Mercapto-4-methylpentan-2-on Hexanol Octansäureethylester Ethylacetat Isoamylacetat Isobuttersäureethylester Buttersäureethylester Hexansäureethylester Ethanthiol Methanethiol Vinylbenzol H2S
High Volatility -8
-7
-6
-5
-4
log H
-3
-2
-1
0
1
Blank, 2015 Own Data calculated from Archemcalc.org 2012 IKARI und KUBO, 1976
Spinning Cone Column Distillation Feed
Distillate
Reboiler Dealcoholized Product
Spinning Cone Column
Konzentration
A
Initial Wine 15%vol
Aroma concentrate
r²=0,92
8000 6000
high
4000 2000 0
SCC „Aroma“ Recovery
medium
low
-5
-4
-3 log H Aroma
-2
-1
High volatile fraction of aroma compounds
B
Aroma concentrate 65% vol
98% „Aroma“ – Reduced wine 13,5 %vol
Konzentration
2%
Aroma reduced wine r²=0,91
150 100
low
medium
50 0
high
-5
-4
-3 log H
-2
-1
Fraction analysis C
Dealcoholized fraciton
D
r²=0,84
120
350 low
80
medium
300 concentration
concentration
r²=0,88
400
100
60 40
250 200 150 100
20 0
Distillat
-5
-4
-3 log H
50
high
medium
-2
-1
0
low
-5
high
-4
-3 log H
-2
-1
Recombination in Spinning Cone Column E
„Aroma“ + Dealcoholized fraction r²=0,43
•
120
•
concentration
100
high
low
Low and high volatile aroma compounds are completely recovered Medium volatile aroma compounds are lost equal to ethanol reduction.
80
• Problem: Many aroma compounds have similar volatitlity compared to Ethanol
60 40
medium
20 0
-5
-4
-3 log H
-2
-1
Reverse Osmosis Alcohol Reduction
Initial Wine 15%vol
Reverse Osmosis Alcohol Reduction
Reverse Osmosis 85%
15%
Concentrate 15,2%vol
Reduced alcohol wine 13,0%vol
Permeate 14,8%vol
Water 15%
Separation by molecular size
RO Separation Membrane B „loose RO“
Membrane A „tight RO“ B
100 90
90
80
80
70 rejection [%]
100
rejection [%]
A
60 50
70 60 50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
0
50
100 150 200 Molekular weight [g/mol]
250
0
50
100 150 200 Molecular weight [g/mol]
250
RO Separation – Take home • RO Alcohol reduction Separation as molecular Umkehrosmose sieve
relative Konzentration
100 90
Nanofiltration
80
Extract compounds can be lost
70 Ethanol
60 50
0
50
100 150 200 Molecular weigt [g/mol]
250
Membrane contactor – Osmotic Distillation Porous Membrane of Polypropylen hydrophobic Main Purpose(CO2/O2) Application in Alcohol Management Osmotic distillation
GABELMANN und HWANG, 1998 SENGUPTA et al., 1998 BLANK et al., 2013
Alcoholmanagement using Membrane Contactors 16 14
Wine „Strip“ Water
Alcohol [%vol]
12 10 8 6 4 2 0 Mass exchange in gaseous form
0
200 400 time [min]
600
Osmotic Distillation: Analytical changes Alcohol reduction by 2%vol. Total number of wines: n=15 2 factoral ANOVA Treatment x Wine No significant Interactions Shown is significance of treatment
ns=non significant * p=0,05 ** p=0,01 *** p=0,001
control mean
reduced mean
Sign. p
Ethanol g/L
114,5
99,1
***
Sugar g/L
3,9
4,1
**
Sugar free Extrakt g/L
21,0
21,4
*
Residual extrakt g/L
10,6
11,0
**
Analyse
0,9906 0,9930 *** Ethanol is removed pH 3,42 3,41 ns Concentration of Non-volatiles. 2-4 Titratable acidity g/L 5,0 5,2 *** % g/L 1,8 ns LossTartrate of Gase SO2 und CO2 1,9 Density
Volatile acidity g/L
0,38
0,39
ns
Potassium mg/L
764
815
**
Magnesium mg/L
85,0
86,7
ns
SO2 free mg/L
47,6
39,5
**
CO2 g/L
1,0
0,8
*
E 420 nm/1cm
0,5
0,5
ns
Total phenols mg/L
678
687
ns
Aroma compounds Compounds
Mean loss
Flüchtigkeit log H
Hexyl acetate
26%
-1,44
Isoamyl acetate
23%
-1,73
Buttersäureethylester
21%
-1,58
30%
Isobutanol
20%
-3,14
25%
Isobuttersäureethylester
18%
-1,62
Phenylethylacetat
18%
-2,72
Hexanol
17%
-2,89
3-Methylbutanol
16%
-3,05
10%
Ethyl acetate
13%
-1,45
5%
Linalool
9%
-3,42
Bernsteinsäurediethylester
9%
-3,91
0%
4-Vinylphenol
9%
-4,10
Geraniol
8%
-3,69
Nerol
3%
-3,69
2-Phenylethanol
3%
-4,80
Terpineol
2%
-4,27
A
40%
Mean loss
35% r² = 0,619
20% 15%
-5
-4
-3 -2 Volatility log H
-1
Reduzierung um 2%vol. n=12 different wines Flüchtigkeit log H berechnet mit archemcalc.com
Alcohol reduction / Aroma attributes Riesling 2012
10,8%vol
Intensität [0-5]
3.0 2.6 2.4 2.4 2.7 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Total intensity Attribut Geruchsintensität Fisher LSD 5% A|A|A|A ANOVA 0,295
11,8%vol 2.4 2.4 2.4 2.4
Green grünerapple Apfel A|A|A|A 0,997
12,8%vol 2.2
2.4
13,8%vol 2.2 2.1
Orange B|A|AB|B 0,049
2.3 2.3 2.3 2.2
Tropical fruit tropisch A|A|A|A 0,784
Alkoholreduzierung: Taste Attributes Riesling 2012 Intensität [0-5]
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Attribut Fisher LSD 5% ANOVA
1.5 1.6
10,8%vol 1.8 2.0
11,8%vol
1.7 1.6 1.7 1.6 1.0 0.9
Sweet Süße
C|BC|AB|A 0,005
Sour Säure
A|A|A|A 0,833
12,8%vol
1.2 1.2
Bitter BC|C|AB|A 0,006
1.3
13,8%vol
1.5
1.8
2.0
Alcoholic Brandig/Alkohol B|B|A|A < 0,0001
1.9
2.2 2.3
2.5
Body Fülle Geschm B|AB|A|A 0,005
Osmotic Distillation: Take home • Machine fo disolved gas management Alcohol reduction: • Treat small volume strong – blend back to desired content • No significant difference in Wine Sensory • Aroma loss dependant on volatility • Concentration of extract compounds • Losses of SO2 and CO2 have to be replaced
Comparing Technologies Technologies
Distillation
Distillation
Reverse Osmosis
Membrane contactor
Combination
Reverse Osmosis
RO + MC
RO+H2O
2 wines each in Duplicate
Linalool: Alcohol reduction by 2%vol.
relative peak area
Linalool: Terpen Molecular weight: medium - large 154 g/mol Volatility similar to Ethanol 120 100 80 60 40 20 0
100.0
Kontrolle Control untreated A
81.7
Osmot. Distillation
Destillation Teilmenge B
76.9
Osmot. Membrane Destillation Contactor
Gesamtmenge B
Tukey HSD 5%
103.1
111.1
Combination & Umkehrosmose Umkehrosmose RO + Water & RO+MC Osmot. Osmosewasser Destillation A
A
Isoamyl acetate: Alcohol reduction by 2%vol. Isoamyl acetate: Molecular weight: medium 130 g/mol High volatile aroma compound
relative peakarea
100
100.0
74.9
80
52.7
60
67.2
73.8
40 20 0
Control Kontrolle untreated A
Membrane Combination & Umkehrosmose Osmot. Destillation Osmot. Destillation Umkehrosmose Distillation RO + Water & Contactor RO+MC Teilmenge Gesamtmenge Osmot. Destillation Osmosewasser B
C
Tukey HSD 5%
B
B
Comparing technologies
–
Separation by molecular size
Reverse Osmoses
Spinning Cone Column SCC –
•
Double distillation
Kombination RO + Distillaiton –
Combined separation
-1 -1 250
80
1,0 0,8
75 0,6 70 -4,5
-4,0
0,4 -3,5
-3,0
-2,5
log H
0,2 -2,0
-1,5
-1,0
0,0
ög en
Separtation by volatility
Spinning Cone Column Sensorial effect at 2%vol. (trainedGesamtmeng panel) e • No statistical detectable difference • Ni difference in triangle tests • No difference in descriptive test
ve rm
•
–
Nanofiltration
OD
105
80 60 80 100 60 70 40 4095 20 Ethanol 60 Ethanol 20 Ethanol 0 90 0 50 -5 -4 -3 -2 -4 -3 -2 85-550 0 100 150 200 loglog H Flüchtigkeit H Flüchtigkeit Molekulargewicht [g/mol]
lte
•
Distillation (vacuum and membrane MC)
90 80100
Rü ck ha
•
OD Teilmenge Umkehrosmose
100100 120
relative Konzentration
•
Alcoholreduction always comes together with loss of some volatiles Strong treatment of small volume reduces aroma loss to an acceptable minimum
n ratio relative Konzentration relative Konzent
•
relative Konzentration
120
K+H VinZero • Inline alcohol adjustment: • Automated alcohol adjustment using RO and Membrane contacter • In line alcohol probe
Conclusion Technologies for dealcoholization • Positive for wine style modification • Separation by physical means – – –
•
Volatility Molecular sieve Combination
In-Line Alcohol reduction –
Combi
VinZero CO2 Membrane System Contact K+H process tec GmbH
[email protected]
Einordnung der Alkoholreduzierung: Reifeentwicklung Riesling am Beispiel 2012
15.09 Unreif
30.09 „Frühe“ Lese
14.10 „Späte“ Lese
30.10 Überreif
Alkoholreduzierung: Sensorischer Vergleich mit Lesezeitpunkt
Wein Lesezeitpunkt
Alkohol Blank et al., 2013
Riesling
Vergleich Lesezeitpunkt unabhängig vom Alkoholgehalt Früh
Spät
17.09.2011
13.10.2011
84°Oe
97°Oe
Kontrolle
angereichert
Kontrolle
reduziert
12%vol
14%vol
14%vol
12%vol
Riesling 2011 Linalool Blumig
Relative Peakfläche
Aromaintensität und Lesezeitpunkt 30 25 20 15 10 5 0
24.2 8.0
23.1
8.5
Aromasteigerung durch späte Lese 14%vol 14%vol 12%vol
12%vol Kontrolle
angereichert
Kontrolle
alkoholred.
A
A
C
B
frühe Lese 17.09.2011
Paarweiser Vergleich Fisher LSD (5%)
späte Lese 13.10.2011
Alkoholreduzierung: Sensorischer Vergleich mit Lesezeitpunkt 4
F2 (39,09 %)
Frühe Lese 12%vol
-4
wenig Alkohol 2
Säure -3
früher Lesezeitpunkt
Späte Lese 12%vol
-2
0
-1
Bitter
Frühe Lese 14%vol
Hauptkomponentenanalyse Riesling 2011 Sensorik: 23 Prüfer – 2 Wiederholungen
später Lesezeitpunkt
Apfel
0
-2
-4
F1 (48,59 %)
tropisch Geruchsint. Süße 2 1 Geschm Fülle
Alkohol
3
Stil Brandig/AlkoholSpäte Lese
14%vol
viel Alkohol
Zusammenfassung: Teilweise Entalkoholisierung von Wein • Technologische Verfahren – Osmotische Destillation gut geeignet für 2%vol. Reduzierung – Teilmengenverfahren vorteilhaft
• Modellierung – Inhaltsstoffveränderung lässt sich vorhersagen
• Sensorik – Geringer Einfluss der Verfahrenstechnik auf den Geruch – Geschmacksstilistik wird verändert
• Einordnung im Vergleich zum Lesezeitpunkt
Danksagung Betreuer: • Prof. Dr. Monika Christmann Gutachter • Prof. Dr. Thilo Hühn • Prof. Dr. Sylvia Schnell Prüfer: • Prof. Dr. Annette Reinecke • Prof. Dr. Manfred Großmann • Prof. Dr. Doris Rauhut • Dr. Manfred Stoll LVWO Weinsberg: • Dr. Dieter Blankenhorn • Dr. Oliver Schmidt Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt – Lili Palt für Wein- und Obstbau Weinsberg – Michael Zuber – Ksenia Morozova
WBI Freiburg: • Dr. Jürgen Sigler • Dr. Rainer Amann und Team – Lars Stukenbrock – Katharina Kohl Hochschule Geisenheim: • Dr. Volker Schäfer • Matthias Schmidt Projekt Alkoholmanagement: • DLR Mosel Anne Leyendecker • DLR Rheinpfalz Prof. Dr. Uli Fischer Projektträger BLE Ganz besonders: meine Familie und Magali
Literatur Athès, V., Peña y Lillo, M., Bernard, C., Pérez-Correa, R., und Souchon, I. 2004. Comparison of Experimental Methods for Measuring Infinite Dilution Volatilities of Aroma Compounds in Water/Ethanol Mixtures. Journal of Agricultural and Food Chemistry 52 (7): 2021-2027. Demiglio, P., und Pickering, G.J. 2008. The influence of ethanol and pH on the taste and mouthfeel sensations elicited by red wine. Journal of Food Agriculture & Environment 6 (3-4): 143-150. Demiglio, P., Pickering, G.J., und Reynolds, A.G. Astringent sub-qualities elicited by red wine: the role of ethanol and pH. In Proceedings of the Proceedings of the International Bacchus to The Future Conference. C.W. Cullen, G.J. Pickering and R. Phillips (eds.). Fischer, U. 2009. Die sensorische Bedeutung des Alkohols im Wein - Wissenswertes über eine unterschätzte Einflussgröße. Getränkeindustrie 20: 14-17. Fischer, U. 2010. Sensorische Bedeutung des Alkohols im Wein. Eine unterschätzte Einflussgröße. Das Deutsche Weinmagazin (5/6): 108-110. Fischer, U., und Noble, A.C. 1994. The Effect of Ethanol, Catechin Concentration, and pH on Sourness and Bitterness of Wine. American Journal of Enology and Viticulture 45 (1): 6-10. Fischer, U., und Sokolowsky, M. 2011. Bitterer Geschmack im Weißwein. Das Deutsche Weinmagazin 6: 10-14. Gawel, R., Sluyter, S.V., und Waters, E.J. 2007. The effects of ethanol and glycerol on the body and other sensory characteristics of Riesling wines. Australian Journal of Grape and Wine Research 13 (1): 38-45. Goldner, M.C., Zamora, M.C., Di Leo Lira, P., Gianninoto, H., und Bandoni, A. 2009. Effect of ethanol level in the perception of aroma attributes and the detection of volatile compounds in red wine. Journal of Sensory Studies 24 (2): 243-257. King, E.S., Dunn, R.L., und Heymann, H. 2013. The influence of alcohol on the sensory perception of red wines. Food Quality and Preference 28 (1): 235-243. Le Berre, E., Atanasova, B., Langlois, D., Etiévant, P., und Thomas-Danguin, T. 2007. Impact of ethanol on the perception of wine odorant mixtures. Food Quality and Preference 18 (6): 901-908.
Lisanti, M.T., Gambuti, A., Genovese, A., Piombino, P., und Moio, L. 2012. Partial Dealcoholization of Red Wines by Membrane Contactor Technique: Effect on Sensory Characteristics and Volatile Composition. Food and Bioprocess Technology 6 (9): 2289-2305. Lisanti, M.T., Gambuti, A., Piombino, P., Pessina, R., und Moio, L. 2011. Sensory study on partial dealcoholization of wine by osmotic distillation process. Bulletin de l'OIV 84 (959961): 95-105. Meillon, S., Urbano, C., und Schlich, P. 2009. Contribution of the Temporal Dominance of Sensations (TDS) method to the sensory description of subtle differences in partially dealcoholized red wines. Food Quality and Preference 20 (7): 490-499. Robinson, A.L., Ebeler, S.E., Heymann, H., Boss, P.K., Solomon, P.S., und Trengove, R.D. 2009. Interactions between wine volatile compounds and grape and wine matrix components influence aroma compound headspace partitioning. Journal of Agricultural and Food Chemistry 57 (21): 10313-22. Sokolowsky, M., und Fischer, U. 2012. Evaluation of bitterness in white wine applying descriptive analysis, time-intensity analysis, and temporal dominance of sensations analysis. Analytica Chimica Acta 732 (0): 46-52. Taylor, A.J., Tsachaki, M., Lopez, R., Morris, C., Ferreira, V., und Wolf, B. 2010. Odorant Release from Alcoholic Beverages. In Flavors in Noncarbonated Beverages. S. 161-175. American Chemical Society. Tsachaki, M., Linforth, R.S.T., und Taylor, A.J. 2009. Aroma Release from Wines under Dynamic Conditions. Journal of Agricultural and Food Chemistry 57 (15): 6976-6981. Villamor, R.R., Evans, M.A., Mattinson, D.S., und Ross, C.F. 2013. Effects of ethanol, tannin and fructose on the headspace concentration and potential sensory significance of odorants in a model wine. Food Research International 50 (1): 38-45. Yu, P., und Pickering, G.J. 2008. Ethanol Difference Thresholds in Wine and the Influence of Mode of Evaluation and Wine Style. American Journal of Enology and Viticulture 59 (2): 146152. Zamora, M.C., Goldner, M.C., und Galmarini, M.V. 2006. Sourness-Sweetness interactions in different media: white wine, ethanol and water. Journal of Sensory Studies 21 (6): 601-611.
Eigene Veröffentlichungen/ Vorträge Publikationen Blank, A.; Sigler, J. (2012). Alkoholreduktion: Erste Testergebnisse. Der Badische Winzer 37 (9): 22-27. Blank, A., Blankenhorn, D., Sigler, J. (2013) Eine Frage des Stils - Technologische Verfahren zur Reduzierung des Alkohols. Der Winzer 06, 32-35. Blank, A., Blankenhorn, D.; Schmidt, O.; Amann, R.; Sigler, J (2013).Targeting Wine Style: Alcohol Adjustment in White Wine. In: Proceedings of the 15th Australian Wine Industry Technical Conference, Sydney Sigler, J., Blank, S. (2014). Alkoholreduktion: Neue Erkenntnisse. Der Badissche Winzer 39 (9), 19-22. Vorträge: Blank, A.; Blankenhorn, D. 16.02.2011. Aspekte und Erfahrungern der Alkoholreduzierung. 58. Württemberger Weinbautage, Weinsberg Blank, A.; Blankenhorn, D.; Sigler, J. 05.05.2011. Alkoholmanagement – Aspekte und Erfahrungen der Alkoholreduzierung. Arbeits- und Fortbildungstagung der staatlichen Weinsachverständigen, Weinsberg Blank, A., Sigler, J. 19.04.2012. Technische Verfahren zur Alkoholreduzierung. Seminar Kellerwirtschaft und Sensorik, Freiburg Blank, A.; Blankenhorn, D.; Sigler, J.; Amann, R.; Schmidt, O. 14.11.2012. Effekt von Alkohol und Lesezeitpunkt auf die Sensorik von Weißwein. Tagung der Weinsachverständigen des MLR Baden-Württemberg, Freiburg Blankenhorn, D.; Blank, A.; 12.12.2012. Alkoholreduzierung: Erfahrung aus Deutschland, Oenologie Symposium, Klosterneuburg
Blank, A.; Blankenhorn, D.; Sigler, J.; Amann, R.; Schmidt, O. 16.01.2013. Methoden der Alkoholreduzierung. Fortbildung Ehemaliger Weinsberger Weinbauschüler, Weinsberg Blank, A.; Schmidt, O. 05.03.2013. Seminar Alkoholmanagement: Vortrag mit integrierter Verkostung von Versuchsweinen. Arbeitstagung für Kellermeister des baden-württembergischen Genossenschaftsverbandes, Karlsruhe Blank, A. 12.03.2013. Modellierung vom Stoffübergang bei der Verwendung von Membrankontaktoren für Gas- und Alkoholmanagement in Wein. 53. Arbeitstagung des Forschungsrings des Deutschen Weinbaus, Veitshöchheim Blank, A., Sigler, J. 16.04.2013. Membranverfahren zur Alkoholreduzierung. Seminar Kellerwirtschaft und Sensorik, Freiburg Blank, A.; Blankenhorn, D.; Sigler, J.; Amann, R.; Schmidt, O. 23.04.2013. Membranverfahren zur teilweisen Reduzierung von Alkohol in Wein: Ein Verfahrensvergleich. 61. Deutscher Weinbaukongress, Stuttgart Blankenhorn, D.; Blank, A.; Sigler, J.; Amann, R.; Schmidt, O. 23.04.2013. Der Einfluss von Alkohol und Lesezeitpunkt auf die Sensorik von Weißweinen. 61. Deutscher Weinbaukongress, Stuttgart Schmidt, O.; Blank, A.; Blankenhorn, D.; Sigler, J.; Amann, R. 23.04.2013. Die Erfahrung mit Spätburgunder bei überhöhtem potentiellen Alkoholgehalt. 61. Deutscher Weinbaukongress, Stuttgart Blank, A. 15.05.2013. Seminar: Alkoholmanagement. DLR Neustadt Blank, A.; et. al. 13.07.2013. Alcohol Reduction: A German Perspective. 15th Australian Wine Industry Technical Conference Workshop, Sydney Blank, A., Blankenhorn, D.; Schmidt, O.; Amann, R.; Sigler, J. 14.07.2013.Targeting Wine Style: Alcohol Adjustment in White Wine. 15th Australian Wine Industry Technical Conference, Sydney
Zusammenfassung: Teilweise Entalkoholisierung von Wein • Technologische Verfahren – Osmotische Destillation gut geeignet für 2%vol. Reduzierung – Teilmengenverfahren vorteilhaft – Vergleichbar bei Spinning Cone Column, Umkehrosmose & Kombinationsverfahren
• Modellierung – Inhaltsstoffveränderung lässt sich vorhersagen
• Sensorik – Geringer Einfluss der Verfahrenstechnik auf den Geruch – Geschmacksstilistik wird verändert
Bewertung technische Verfahren: Verfahrensvergleich
Spinning Cone Column SCC
•
Kombination UO + OD
– Doppelte Destillation
– Kombination Destillation + Molekulargewicht
relative Konzentration
105
7040 60 100 40 6020 95 20 50 0 0 0 -5 90
Ethanol
Ethanol Ethanol
Sensorisch 2-3 -3%vol. Reduzierung -4 bei 150 -2 -2200 -1-1 250 -5 50 -4100 log H Flüchtigkeit Molekulargewicht [g/mol] Unterschiede log H Flüchtigkeit • Keine signifikanten 85 zwischen den Verfahren 80 1,0 • Keine Unterschiede im Dreiecktest 0,8 75 0,6 • Keine Unterschiede in der 70 0,4 -4,5 deskriptiven Sensorik -4,0 -3,5
ög en
•
– Trennung nach Molekulargewicht
8060 80
ve rm
Umkehrosmose UO
Nanofiltration OD Gesamtmeng Spinning Cone Column e
lte
•
– Trennung nach Flüchtigkeit
OD Teilmenge Umkehrosmose
-3,0
-2,5
log H
Rü ck ha
Osmotische Destillation OD
relative Konzentration
•
tionrelative Konzentration
•
Alkoholreduzierung ist immer mit Aromaverlust verbunden! Teilmengenverfahren reduziert Aromaverluste auf ein Minimum.
ra relative Konzent
•
120 100 100 120 90 80100
0,2
-2,0
-1,5
-1,0
0,0
Literatur Belisario-Sánchez, Y.Y., Taboada-Rodríguez, A., Marín-Iniesta, F., und López-Gómez, A. 2009. Dealcoholized Wines by Spinning Cone Column Distillation: Phenolic Compounds and Antioxidant Activity Measured by the 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl Method. Journal of Agricultural and Food Chemistry 57 (15): 6770-6778. Belisario-Sánchez, Y.Y., Taboada-Rodríguez, A., Marín-Iniesta, F., Iguaz-Gainza, A., und López-Gómez, A. 2011. Aroma Recovery in Wine Dealcoholization by SCC Distillation. Food and Bioprocess Technology 5 (6): 2529-2539. Blank, A., Blankenhorn, D., Schmidt, O., Amann, R., und Sigler, J. Targeting Wine Style: Alcohol Adjustment in White Wine. In Proceedings of the 15th Australian Wine Industry Technical Conference. Diban, N., Athes, V., Bes, M., und Souchon, I. 2008. Ethanol and aroma compounds transfer study for partial dealcoholization of wine using membrane contactor. Journal of Membrane Science 311 (1-2): 136-146. Gil, M., Estévez, S., Kontoudakis, N., Fort, F., Canals, J.M., und Zamora, F. 2013. Influence of partial dealcoholization by reverse osmosis on red wine composition and sensory characteristics. European Food Research and Technology: 1-8. Ikari, A., und Kubo, R. 1974. Behavior of various impurities in simple distillation of aquaeous solution of ethanol. Journal of Chemical Engineering of Japan 8 (4): 294-299. Lisanti, M.T., Gambuti, A., Genovese, A., Piombino, P., und Moio, L. 2012. Partial Dealcoholization of Red Wines by Membrane Contactor Technique: Effect on Sensory Characteristics and Volatile Composition. Food and Bioprocess Technology 6 (9): 2289-2305. Pickering, G.J. 2000. Low- and Reduced-alcohol Wine: A Review. Journal of Wine Research 11 (2): 129144. Schmidtke, L.M., Blackman, J.W., und Agboola, S.O. 2012. Production Technologies for Reduced Alcoholic Wines. Journal of Food Science 77 (1): R25-R41.
Änderung der Geruchsstilistik Riesling früh 12%vol Intensität [0-5]
4.0 3.0 2.0
2.1 2.2
Riesling früh 14%vol
3.0 2.8
2.4
1.8
2.3
Riesling spät 14%vol
2.8 2.0
2.4 2.2 2.2
Riesling spät 12%vol 2.8 2.7 2.0 1.9
1.0 0.0
Geruchsintensität A|A|B|B
Apfel AB|A|AB|B
Citrus A|A|A|A
Lesezeitpunkt > Alkohol Paarweiser Vergleich Fisher LSD 5%
tropisch A|A|B|B
Änderung der Geschmacksstilistik Riesling früh 12%vol
Riesling früh 14%vol
Riesling spät 14%vol
3.0 Intensität [0-5]
2.5
2.2
2.0 1.5 1.0
1.0
Riesling spät 12%vol
2.5 2.4 1.9 1.9 1.8
1.2 1.3 1.3
1.6
1.7
1.8 1.9
2.1
1.8
1.1 1.1 1.0 1.0
0.5 0.0
Süße A|AB|B|B
Säure B|A|A|A
Lesezeitpunkt
Bitter A|A|A|A
Brandig/Alkohol A|B|B|A
Paarweiser Vergleich Fisher LSD 5%
Geschm Fülle A|A|A|A
Alkohol
Spinning Cone Column • Stripping Kolonne • Destillatives Verfahren • Sehr guter Transfer der Inhaltsstoffe
Spinning Cone Column
•
2 Stufen Abtrennung von Aroma ca. 2% der Masse Abtrennung von Alkohol
•
Rückverschnitt mit Ausgangswein
• •
ca. 20 % der Masse
Versuche mit 5 verschiedenen Ausgangsweine Ziel: Reduktion um 2%vol. Versuche mit Modellierung
SCC
A
Konzentration
98 %
Entaromatisierte Fraktion 150 100
Konzentration
wenig
mittel
50 0
B
2%
r²=0,91
stark
-5
-4
-3 log H
Aromafraktion
-2
-1
r²=0,92
8000 6000
stark
4000 2000 0
mittel
wenig
-5
-4
-3 log H
-2
-1
Alkohol vs. Entalkoholisiert C
Entalkoholisierte Fraktion
D
r²=0,84
120
350 wenig
80 60 40 20
mittel
-5
mittel
300 Konzentration
Konzentration
r²=0,88
400
100
0
Destillat
-4
-3 log H
200 150 100 50
stark
-2
250
-1
0
wenig
-5
stark
-4
-3 log H
-2
-1
Alkoholfrei vs Rekombiniert Aroma+Entalkoholisiert
F
r²=0,43
Reduzierung um 2%vol.
120
120
100
100 stark
wenig
80
Konzentration
Konzentration
E
60 40
mittel
60 40 20
0
0
-4
-3 log H
-2
-1
stark
mittel
80
20 -5
wenig
r²=nb
-5
-4
-3 log H
-2
-1
Modellierung auf Basis der Diffusion
Gas phase Flüssig phase
50 0
100 50
25 0
50 25
Transfer ist abhängig von: Ficksche Gesetz F=k x A x delta c Henry‘s Gesetz