Kühlen allein ist nicht genug Neue technische Lösungen für eine intelligente Gärsteuerung im praktischen Test

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1 1 Kühlen allein ist nicht genug Neue technische Lösungen für eine intelligente Gärsteuerung im praktischen Test DLR Rheinpfalz, Abteilung Weinbau und Oenologie, Bernhard Schandelmaier Als wesentlicher Baustein für die Bereitung von fruchtbetonten reintönigen Weißweintypen hat sich neben einer konsequenten Vorklärung die temperaturgeführte Gärung etabliert. Während die Gärung ohne Vorklärung und Temperaturführung meist innerhalb von drei bis vier Tagen beendet ist, dauert die gesteuerte Gärung nach Vorklärung bei Gärtemperaturen von unter C länger und erfordert die Aufmerksam keit und Kontrolle des Winzers. Während der Gärung kann nur die Temperatur die Gärintensität maßgeblich verändern Die Beeinflussung der Temperatur während der Gärung ist das wichtigste Steuerungselement eines optimierten Gärverlaufs und unerlässliche Voraussetzung, um den gewünschten Endvergärungsgrad zu erzielen. Diese Zusammenhänge sind noch nicht hinlänglich bekannt und geläufig. Wer Weine gekühlt vergärt, hat irgendwann mit Gärstockungen und mit allen Widrigkeiten, die sich hinter diesem harmlosen Wort verbergen, zu kämpfen. In Weinen mit hohem ph-wert bewirken Gärverlangsamungen nicht selten auch noch einen unerwünschten biologischen Säureabbau, der bei restsüßen Weinen immer die Gefahr erhöhter Bildung flüchtiger Säure mit sich bringt. Die Tradition und der Beginn der Moderne Bereits 1949 machte Troost (19, Technologie des Weines) einen Gärvergleich zwischen einem 1949er Riesling im 1.0 Liter Holzfass und in einem während der Gärung gekühlten 1.0 Liter Lagertank. Die Temperatur erhöhte sich während der Gärung im nicht gekühlten Holzfass von 15 C am 3. Tag Oe Holz Oe Tank C Holz C Tank auf 26,6 C am 7.Tag. Ungefähr Abbildung 1: Gärkurve eines 1949er Riesling, nach Troost, verändert 0 % des Zuckers des Mostes wurden von den Hefen in den vier Tagen der Hauptgärphase umgesetzt. Im Lagertank mit Kühlung betrug die maximale Gärtemperatur 1,7 C und 0 % des Zuckers des Most es wurden von den Hefen in einer Hauptgärphase von fünf Tagen umgesetzt. Die Abkühlung des Gebindes am. Tag auf C führte zu einer Gärverlangsamung. Und schon d ieser Versuch zur gekühlten Gärung, einer der ersten dokumentierten, gab Hinweise auf die dabei auftretenden Schwierigkeiten, der Wein stellte mit 7, g/l Restzucker die Gärung ein. 63. Weinbautage

2 2 Bernhard Schandelmaier Die Drei Legenden der Gärtemperatur 1. Die Legende kleine Tanks benötigen keine Kühlung Abbildung 2: 0 Liter Most vergoren im Edelstahltank, Kellertemperatur 15 C, Hefe Riesling Heiligenstein 2 0 g/hl. In diesem Beispiel hatte der nicht gekühlte 0-Liter-Edelstahltank einen Durchmesser von cm und das garantierte eine optimale Wärmeabstrahlung. Selbst unter solch optimalen Bedingungen werden im Verlauf der Gärung noch C erreicht. Es zeigt sich an diesem Beispiel, dass alle Gebindegrößen einer Kühlung bedürfen, wenn eine Gärtemperatur von C nicht überschritten werden soll. 2. Die Legende kühl eingelagerte Moste brauchen keine Kühlung Abbildung 3: 30 Liter Most vergoren im Edelstahltank, Kellertemperatur C, Hefe Oenoferm Freddo 15 g/hl. Bei sehr niedriger Mosteinlagerungstemperatur kommt es in der Anlaufphase der Gärung zu einer Verzögerung der Hefevermehrung und damit auch des Gärbeginns. In der sich anschließenden Wachstumsphase vermehren sich die Hefezellen. Die Temperatur zum Ende der Hefewachstumsphase ist nicht abhängig von der Mostausgangstemperatur, sondern von der Anzahl und der Aktivität der Hefen. Mostausgangstemperatur und maximale Gärtemperatur stehen also nicht in einem ursächlichen Zusammenhang. 3. Die Legende konstante Temperatur ergibt einen optimalen Gärverlauf Abbildung 4: Most vergoren mit konstanter Gärtemperatur von C, Hefe Riesling Heiligenstein g/hl. Mit Einführung der Kühltechnik in den er Jahren war es erstmals möglich, die gewünschte Gärtemperatur frei zu regeln. Um eine möglichst lange Gärdauer zu erzielen, wurden konstant niedrige Temperaturen gefahren. Gleichbleibend niedrige Temperatur führt zu einem Gärverlauf mit einer stärkeren Zuckerverminderung in den ersten Tagen und vom. Tag an zu einer stark verlangsamten Gärung. Die Hefe ist durch den hohen Alkoholgehalt und zusätzlich noch durch niedere Temperaturen in ihrer Leistungsfähigkeit behindert. In der Folge blieben die Weine in der Gärung stecken. 63. Weinbautage

3 3 Die vier Phasen der Hefeentwicklung während der Gärung Die Notwenigkeit einer angepassten Temperatursteuerung ergibt sich aus den unterschiedlichen Phasen der Hefeentwicklung während der Gärung: 1. In der Anlaufphase kommt es zu einer schwachen Hefevermehrung, da die Hefe sich in einem Anpassungsprozess befindet. 2. In der Wachstumsphase vermehren sich die Hefezellen; diese Phase ist abgeschlossen, wenn der zum Zellaufbau notwenige Sauerstoff im Most verbraucht ist. Aus 1-5 Millionen Zellen pro ml werden - 0 Millionen Zellen pro ml. Es werden in der Regel fünf Generationen von Hefezellen in der Gärung gebildet. Die Sensibilität der Hefen auf niedrige Temperaturen erscheint in dieser Phase erstaunlich gering. 3. In der stationären Phase bleibt die Zellzahl nahezu unverändert. Da der in der Gärung entstehende Alkohol toxisch auf die Hefe wirkt, muss in dieser Phase die Mosttemperatur erhöht werden, um eine konstante Hefeaktivität zu gewährleisten. 4. In der Absterbephase sterben die Hefen. Die Absterbephase darf erst einsetzen, nachdem der gewünschte Restzuckergehalt erreicht ist. Die mögliche Lösung 1.Anlaufphase 2. Wachstumsphase Starke Temperaturerabsenkung 4. Sterbephase - 3.Stationärephase Angepasste Temperaturerhöhung Abbildung 5: Most, vergoren mit einer der Gärintensität angepassten Temperatur, Hefe Riesling Heiligenstein g/hl (es handelt sich um den gleichen Most wie in Abb. 3) Die in Abbildung 5 dargestellten Messergebnisse wurden im Rahmen einer automatischen Gärsteuerung erzielt. Sie zeigen, dass sich am 3. Tag die Temperatur kurzfristig erhöhte und so eine gute Vermehrungsrate der Hefe bewirkte. In der Folge fiel die Temperatur konstant ab, erreichte am 5. Tag C, und stieg danach kon tinuierlich und dosiert an. Dieser Ablauf ermöglichte eine sehr gleichmäßige Zuckerabbaurate. Dabei war die Mindesttemperatur auf C begrenzt, um die Hefe nicht zu sehr unter Str ess zu setzen. Ab dem. Tag liegt sie über C und erlaubt so eine weiterhin gute Zucke rabnahme. Am 15. Tag fällt die Temperatur von 1 C wieder leicht ab, weil die Abstrahl ungsverluste größer als die thermische Energieabgabe der Hefe sind. An diesem Punkt reicht also die Wärmeabgabe der Hefe nicht mehr aus, um das Temperaturniveau zu halten. Dies macht deutlich, dass obwohl am Anfang der Gärung in jedem Fall eine Kühlung notwendig ist zum Gärende hin eine zusätzliche Erwärmung des Gebindes den Vergärungsgrad optimieren könnte. Praktiker bestätigen dies und sagen, dass nach ihrem Gefühl eine solch vorübergehende Temperaturerhöhung am Ende der Gärung manchmal eine Frage von Stunden sei. Es reiche dann, für ein bis zwei Tage die Temperatur um ein bis zwei C zu erhöhen u nd auf 19 bis C einzustellen, damit der Wein durchgärt. Mit einer der Gärintensität angepassten Temperatur zu vergären, er- 63. Weinbautage

4 4 Bernhard Schandelmaier möglicht es, allen Phasen der Hefeentwicklung während der Gärung gerecht zu werden und gleichzeitig maximal kühl zu vergären. Automatische Gärsteuerung Der wesentliche Vorteil automatischer Gärsteuerungen besteht darin, dass die kurzen Messintervalle mit hunderten von Einzelmessungen während des Gärverlaufes punktgenau den richtigen Moment erkennen lassen, an dem die Temperaturerhöhung die Hefen bei der Durchgärung des Weines ausreichend unterstützt. Die Gäraktivität wird von der automatischen Steuerung erkannt und korrigiert, und zwar viel schneller und präziser als dies mit Hilfe einer manuellen Gärkurve jemals möglich wäre. Die Kühlung wird zurückgefahren, und die aus der sich beschleunigten Gärung resultierende Erwärmung steigert wiederum die Gärung. Reine Kostenabwägungen können nicht Grund zur Investition in die automatisierte Gärsteuerung sein; die herkömmliche Gärkontrolle ist in jedem Fall deutlich kostengünstiger. Die Messverfahren bei der automatischen Gärsteuerung Zwei Messverfahren kommen heute bei der automatischen Gärsteuerung zum Einsatz. Beim ersten Verfahren, der Dichtemessung, bestimmt man die Mostgewichtsabnahme im Tank, beim anderen Verfahren wird die aus dem Tank entweichende Kohlensäuremenge (CO 2 ) gemessen. Aus den jeweiligen Werten der Dichteabnahme oder der Kohlensäuremenge lassen sich die Intensität der Gärung und die Temperaturvorgabe automatisch optimal ermitteln und vorgeben. Grenzen der Gärsteuerung Für beide Messverfahren gilt, dass vor Gärbeginn der Wert des mit Spindel oder Refraktometer ermittelten Mostgewichts als Ausgangswert der Steuerung eingegeben wird. Das gemessene Mostgewicht setzt sich aus Zucker und dem zuckerfreien Extrakt zusammen. Der Extrakt unterliegt Jahrgangs-, Lagen- und Sortenschwankungen, wobei stark mit Botrytis belastetes Lesegut besonders hohe Extraktwerte hat. Die Genauigkeit der Zuckerangaben einer automatischen Gärsteuerung steigt, wenn vor der Gärung der tatsächliche analytisch bestimmte Zuckergehalt eingegeben wird. Veränderungen durch eine spätere Anreicherung oder durch Volumenänderungen im Tank sind in die Steuerung einzugeben, weil sonst erhebliche Messungenauigkeiten entstehen. Dichtemessung Die Veränderung der Dichte während der Gärung, die aus der Umsetzung des Zuckers in Alkohol resultiert, ist sehr gering. Damit ist schon der Nachteil dieses Messverfahrens angedeutet, denn es ist in solchen Minimalbereichen schwierig, eine zuverlässige und genaue Differenzdruckmessung kostengünstig zu erreichen. Die Messsensoren werden meist fest im Tank installiert; die Füllhöhe des Mostes muss die Messsensoren erreichen. Messungenauigkeiten ergeben sich bei diesem Verfahren aus der meist nicht erfolgten Ermittlung des zuckerfreien Extraktes. CO2-Messung Bei der Gärung entstehen aus einem Liter Most mit Oe mit 0 Gramm Zucker je nach Ausbeutesatz ca. 0 Gramm Alkohol und 0 Gramm CO 2 pro Liter Wein. 0 Gramm CO 2 entsprechen einem Volumen von Litern Gas. Aus der entweichenden Gasmenge eines Gärbehälters lässt sich, wenn Mostmenge und Zuckergehalt bei der Einlagerung festgehalten werden, während der Gärung der Grad der Vergärung berechnen. Ein Liter Most gibt bei der Gärung eine Menge von Liter CO 2 ab;.000 Liter Most geben also Liter CO 2 ab. Der Sensor ist den abhängig vom Tankvolumen großen Unterschieden der zu registrierenden Gasmengen anzupassen; ein einziger Sensor kann nicht allen Tankgrößen gerecht werden. Manchmal kam es in der Praxis an der Gärsteuerung vor- 63. Weinbautage

5 5 bei zu CO 2 -Verlusten und damit zu Fehlmessungen. Messungenauigkeiten ergeben sich bei diesem Verfahren aus der meist nicht erfolgten Ermittlung des zuckerfreien Extraktes, und aus ungenauen Schätzungen der vergorenen Menge. Berechnung des Restzuckers durch eine automatische Gärsteuerung Wichtig ist nicht die absolute Genauigkeit, sondern eine relative Genauigkeit. Ist der Most noch in Gärung dies ist die wichtige Frage. Findet noch eine Zuckerabnahme statt? Und hier liegen die großen Vorteile der Gärsteuerung. Mostgewichtsabnahmen von 0,5 1,5 Oechsle pro Tag lassen sich mit der Spindel nicht mehr genau erfassen; die gelöste Kohlensäure im Wein und die Art der Probenahme führen zu Ungenauigkeiten, die die Messgenauigkeit der Zuckerabnahme vermindern. Auf eine Berechnung des Restzuckers während der Gärung kann verzichtet werden, denn dies ist weniger wichtig: Für ein überschlägiges Abschätzen über den vorhandenen Restzucker und für eine Funktionskontrolle der Gärsteuerung reicht die Bestimmung mit einer Mostwaage aus. Der Analysefehler bei der Bestimmung des Restzuckers liegt im Labor bei 2 Gramm pro Liter. Für das punktgenaue Abstoppen von Weinen mit Restsüße ist eine Analyse im Labor zwingend erforderlich, weil sonst immer die Möglichkeit besteht, dass es bei der QbA-Analyse nach der Abfüllung zu unschönen Überraschungen kommt. Fazit: Durchgegorener Wein dank automatischer Gärsteuerung Die vollautomatisierte Gärsteuerung stellt ein umfassendes System zur Gärüberwachung dar. In ihrem Rahmen erfolgt eine engmaschige, fortlaufende Kontrolle von Mostgewicht, Temperatur, Gärintensität, Gärdauer und Zuckerabnahme. Mit der automatischen Gärsteuerungen ist es möglich, über die Temperatur die Gäraktivität in idealer Weise anzupassen. Inzwischen bieten viele Hersteller solche Geräte an und langfristig wird diese Technik sicher eine weite Verbreitung finden. Weitere Fragen? Bernhard Schandelmaier, Tel / , bernhard.schandelmaier@dlr.rlp.de 63. Weinbautage