Hochspannungslösung für nachhaltigen Wein

Das Streben nach Effizienz und Nachhaltigkeit ist eine allgegenwärtige Herausforderung für moderne Weinkellereien. Da der Klimawandel die landwirtschaftlichen Landschaften umgestaltet und die Nachfrage der Verbraucher immer mehr in Richtung einer umweltfreundlichen Produktion geht, sucht die Weinindustrie nach neuen Methoden, um den Energieverbrauch zu verbessern und gleichzeitig die Produktqualität beizubehalten oder sogar zu steigern. Eine vielversprechende Lösung ist die Technologie der gepulsten elektrischen Hochspannungsfelder (PEF), die seit kurzem auf ihr Potenzial hin untersucht wird, die Weinherstellung zu revolutionieren. Eine Studie von Javier Marín-Sánchez, Alejandro Berzosa, Ignacio Álvarez, Cristina Sánchez-Gimeno und Javier Raso vom Fachbereich für Tierproduktion und Lebensmittelwissenschaft der Universität Zaragoza legt nahe, dass PEF eine entscheidende Rolle für die Zukunft der nachhaltigen Weinherstellung spielen könnte.

Bei der PEF-Technologie werden kurze Stromstöße mit hoher Spannung auf die zellulären Strukturen von Pflanzenmaterial angewendet, wodurch winzige Poren in den Zellmembranen entstehen. Dieser als Elektroporation bezeichnete Prozess erleichtert die Extraktion wichtiger Inhaltsstoffe in den entscheidenden Phasen der Weinherstellung, z. B. bei der Gärung und Mazeration. Bei Rotwein ist die Technologie besonders vielversprechend, um die Extraktion von Polyphenolen zu verbessern - natürliche Verbindungen, die die sensorischen Eigenschaften des Weins wie Farbe, Mundgefühl und antioxidative Eigenschaften beeinflussen.

Verbesserte Extraktion von Polyphenolen bei der Rotweinherstellung

Polyphenole sind entscheidend für die Struktur und Qualität von Rotwein. Ihr Einfluss auf Farbe, Adstringenz und Mundgefühl ist den Winzern wohl bekannt, ebenso wie ihre Rolle bei der antioxidativen Wirkung. Traditionell erfordert die Extraktion dieser Verbindungen längere Mazerationszeiten, was zeit- und energieaufwändig sein kann. Durch die Anwendung der PEF kann dieser Prozess jedoch drastisch beschleunigt werden. Die von Marín-Sánchez und Kollegen durchgeführte Studie weist auf eine Steigerung der Polyphenolextraktion von 10 % bis 60 % hin, je nach verwendeter Rebsorte, was durch frühere Untersuchungen bestätigt wird (Puértolas et al., 2010, und Maza et al., 2019).

Diese Steigerung der Extraktionseffizienz verkürzt nicht nur die Produktionszeit, sondern trägt auch dazu bei, den Energiebedarf zu senken, der normalerweise mit einer längeren Mazeration verbunden ist. Die Winzer können den Prozess in deutlich kürzerer Zeit abschließen und dabei mehr nützliche Verbindungen extrahieren, so dass sie qualitativ hochwertigere Weine mit einem geringeren Energieaufwand herstellen können.

Reduzierung des Energiebedarfs: Ein nachhaltiger Vorteil

Einer der Hauptvorteile, der in der Studie hervorgehoben wird, ist das Potenzial der PEF, den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zu senken. Das Forschungsteam bewertete die PEF im Vergleich zu thermischen Extraktionsverfahren wie der Thermovinifikation und der Flash-Release-Methode, bei denen Wärme zur Beschleunigung der Polyphenolextraktion eingesetzt wird. Diese Verfahren sind effektiv, aber energieintensiv, da sie auf hohe Temperaturen angewiesen sind.

Im Gegensatz dazu ist die PEF, die auf elektrischer Energie basiert, wesentlich effizienter. Laut der Studie, die im Rahmen der Leitlinien der Europäischen Kommission im Jahr 2019 veröffentlicht wird, könnten Weinkellereien, die PEF einsetzen, ihren Gesamtenergieverbrauch erheblich senken. Dies ist ein Schlüsselfaktor für die Verbesserung der ökologischen Nachhaltigkeit von Weinkellereien, da der Energieverbrauch einen großen Anteil an der CO2-Bilanz der Branche hat.

In Anbetracht dieser Ergebnisse könnte die Einführung der PEF-Technologie ein entscheidender Schritt zur Verringerung der Umweltauswirkungen der Weinproduktion sein, insbesondere in Regionen, in denen die Energiekosten hoch sind oder in denen Strategien zur Verringerung des Kohlenstoffausstoßes zu einer gesetzlichen Vorschrift werden.

Beschleunigung der Hefeautolyse bei der Reifung auf der Hefe

Die PEF bietet auch vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten für die traditionelle Praxis der Weinherstellung, nämlich die Reifung auf dem Hefesatz. Als Trub bezeichnet man die abgestorbenen Hefezellen und andere Partikel, die nach der Gärung im Wein verbleiben. Die Reifung des Weins auf diesen Hefen ermöglicht es ihm, zusätzliche Komplexität zu erlangen und sein Mundgefühl und seine Stabilität durch die Freisetzung von Verbindungen wie Mannoproteinen und Antioxidantien zu verbessern, während die Hefezellen eine Autolyse oder Selbstverdauung durchlaufen.

Normalerweise dauert dieser Prozess Monate, was den Produktionszyklus erheblich verlängert. Wie Marín-Sánchez und sein Team jedoch herausfanden, beschleunigt die Anwendung von PEF auf die Hefe während der Autolysephase den Abbau der Zellen, wodurch sich die Zeit, die für ähnliche Ergebnisse benötigt wird, drastisch verkürzt. In einigen Fällen kann die PEF die Reifezeit von mehreren Monaten auf nur 30 Tage verkürzen, wie die von Martínez et al. im Jahr 2019 durchgeführten Untersuchungen zeigen.

Diese verkürzte Produktionszeit bietet den Weinkellereien einen erheblichen Vorteil in Bezug auf Effizienz und Ressourcenmanagement, da sie schneller und mit weniger Energieaufwand qualitativ hochwertige Weine mit Hefelagerung herstellen können.

Mikrobenkontrolle und reduzierter Einsatz von Sulfit

Ein weiterer bemerkenswerter Bereich, in dem die PEF erhebliche Vorteile bieten könnte, ist die Mikrobenkontrolle. Die Verwendung von Schwefeldioxid (SO2) als Konservierungsmittel und antimikrobielles Mittel ist bei der Weinherstellung üblich, aber der Druck von Seiten der Verbraucher hat zugenommen, die Verwendung von Sulfiten aufgrund ihrer möglichen Gesundheitsrisiken und ihrer Auswirkungen auf den Geschmack des Weins zu reduzieren.

Die Studie von Delso et al. (2023) zeigt, dass PEF in der Lage ist, unerwünschte Mikroorganismen sowohl im Most als auch im Wein zu inaktivieren, wodurch die Winzer ihre Abhängigkeit von chemischen Konservierungsmitteln wie SO2 verringern können. In Kombination mit reduzierten Sulfitgehalten erzeugt PEF einen synergistischen Effekt, der die Gesamtwirksamkeit der mikrobiellen Kontrolle erhöht. Dies könnte zu Weinen mit weniger Zusatzstoffen führen, was dem Wunsch der Verbraucher nach natürlicheren und weniger chemisch behandelten Produkten entgegenkommt.

Rechtliche und industrielle Anerkennung

Angesichts der nachgewiesenen Vorteile der PEF bei der Weinherstellung hat die Technologie bei Aufsichtsbehörden und Branchenführern große Aufmerksamkeit erregt. Im Jahr 2020 hat die Internationale Organisation für Rebe und Wein (OIV) mit der Resolution OIV-OENO 634-2020 PEF offiziell als praktikable Technologie für die Weinherstellung anerkannt. Darüber hinaus erlauben europäische Verordnungen wie die Delegierte Verordnung (EU) 2019/934 nun die Verwendung von PEF bei der Herstellung von Rotwein, wodurch sichergestellt wird, dass Winzer auf dem gesamten Kontinent diese Technik legal anwenden können.

Diese regulatorische Unterstützung ist ein starkes Signal dafür, dass PEF nicht nur wissenschaftlich fundiert, sondern auch aus rechtlicher und wirtschaftlicher Sicht praktikabel ist. Weinkellereien, die ihre Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit verbessern wollen, haben nun einen klaren Weg, PEF in ihre Produktionsprozesse einzubinden.

Eine vielversprechende Zukunft für PEF in der Weinherstellung

Die PEF-Technologie stellt ein transformatives Werkzeug für die moderne Weinherstellung dar und bietet klare Vorteile in Bezug auf Energieeffizienz, Produktionsgeschwindigkeit und Produktqualität. Die von Marín-Sánchez und seinem Team durchgeführten Forschungen zeigen das Potenzial auf, den Energieverbrauch zu senken, Schlüsselprozesse wie Mazeration und Autolyse zu beschleunigen, die mikrobielle Kontrolle zu verbessern und gleichzeitig den Bedarf an chemischen Konservierungsmitteln zu verringern.

Da die Nachhaltigkeit in der globalen Weinindustrie immer mehr an Bedeutung gewinnt, könnte PEF ein wichtiger Bestandteil künftiger Weinherstellungspraktiken sein. Ihre Fähigkeit, den Ressourcenverbrauch und die Umweltbelastung zu verringern und gleichzeitig die Weinqualität zu erhalten oder sogar zu verbessern, macht sie zu einer Schlüsseltechnologie für Weinkellereien, die sich den Herausforderungen des 21. Jahrhunderts stellen wollen. Bei weiterer Forschung und breiterer Anwendung hat PEF das Potenzial, Weinkellereien dabei zu helfen, in einem sich entwickelnden Markt wettbewerbsfähig zu bleiben und gleichzeitig bedeutende Schritte in Richtung ökologischer Nachhaltigkeit zu machen.