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