Bierbrauerei Net Kleinsudberechnungen

7/23/2019 Bierbrauerei Net Kleinsudberechnungen

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Berechnungenzur Herstellung

eines Kleinsudes


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Berechnungen zur Herstellung eines Kleinsudes

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Quelle: Brauerei-Forum6/96; S. 90-94 http://www.bierbrauerei.net

VORWORT

Ausgehend von England und Amerika gewinnt das Hobbybrauen in den letzten Jahrenauch bei uns in Deutschland immer mehr Freunde.

Gerade Auszubildende im Brauer- und Mlzerberuf knnen bei der Durchfhrung eigenerSude experimentell Erfahrungen technologischer Art machen, die ihnen in den teilweisehochtechnisierten Ausbildungsbetrieben nicht immer mglich sind. Der originre Kontaktzum Produkt Bier und seinen Rohstoffen ist beim Hobbybrauen zu Hause noch mglich.

Im Kontakt mit Auszubildenden vor allem des 1. Ausbildungsjahres merkte der Autor,da diese "hei" auf ihr erstes selbstgebrautes Bier sind. Doch oft fehlt es an den

rechnerischen Grundlagen, um etwa die Gertegren (Luterbottich, Wrzepfanne), dieGufhrung (Haupt- und Nachgu), Teilmaischemengen oder Hopfengaben zu berechnenund dann mit dem ersten Sud zu starten.

Hier deshalb einige Tips sowie wichtige Formeln und Berechnungshilfen, die nach Ansicht

des Verfassers notwendig sind, um einen Sud zielgerichtet und erfolgreich durchfhrenzu knnen. Dabei wird allerdings ein Mindestfachwissen vorausgesetzt. Es werden nicht

alle Fachbegriffe erklrt, und auch auf die verschiedenen Maischverfahren (Temperatur-wahl, Zeitdauer der Rasten usw.) wird nicht eingegangen. Rechnerische Fachformelnwerden nicht ausfhrlich erklrt bzw. hergeleitet, sondem unmittelbar angewendet.Sofern erforderlich, werden bei den Formelgren die Einheiten (teilw. in Klammern)

angegeben.

von Markus Metzger

Staatl. Berufsschule Karlstadt/Main


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Die einzelnen Kapitel

Die einzelnen Kapitel.......................................................................................... 3

[1] - Vorgaben.................................................................................................... 4

[2] - Berechnung der Schttung......................................................................... 4

[2.1] - Volumen der vorhandenen Gefe als Ausgangsgre fr die

Berechnung der Schttung.............................................................................. 4

[2.2] - Gewnschte Biermenge als Ausgangsgre fr die Schttung............. 4

[3] - Berechnung des Hauptgusses .................................................................... 5

[4] - Berechnung der Gesamtmaische ................................................................ 5

[5] - Temperatur des Hauptgusses beim Einmaischen........................................ 5

[6] - Berechnung von Teilmaischemengen .........................................................5

[7] - Berechnung des Nachgusses ...................................................................... 6

[7.1] - Brauwassergesamtmenge.................................................................... 6

[7.2] - Nachgumenge.................................................................................... 6

[7.3] - Aufteilung des Nachgusses ..................................................................6

[8] - Berechnung der Hopfengaben .................................................................... 7

[9] - Mittlere Hopfenkochdauer.......................................................................... 8

[10] - Berechnung der Hefegabe ........................................................................ 8

[11] - Berechnung der Menge des Nachgrextraktes (Speisegabe).................... 9

[12] - Zusammenfassung ................................................................................. 10


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[1] - Vorgaben

Zunchst mu das Ziel bekannt sein! Der angehende Braumeister mu sich also vor dem

Brautag berlegen, welche Biersorte er in welchen Mengen herstellen will. Von derBiersorte bzw. deren Stammwrzegehalt (= Extraktgehalt vor der Grung) sindwiederum die Malzmenge (Schttung) und die Hopfengabe abhngig.

[2] - Berechnung der Schttung

Um die Schttung zu ermitteln, ergeben sich zwei Wege:a) Volumen der vorhandenen Gefe als Ausgangsgre oderb) gewnschte Biermenge als Ausgangsgre.

[2.1] - Volumen der vorhandenen Gefe als Ausgangsgre fr dieBerechnung der Schttung

Das grte vorhandene Gef bestimmt die Wrzemenge. 15 bis 30% des Gefvolumens solltenbeim Wrzekochen mindestens als Steigraum fr die Kochbewegung frei bleiben. Etwa 10 bis 15% derWrzemenge verdampfen beim Kochen. Nochmals 10 bis 20% der fertigen Wrze gehen bei derGrung, Lagerung und Abfllung verloren (= Bierschwand, vgl. oben). Dies mu bei der berschlags-weisen Ermittlung der Menge des fertigen Bieres bercksichtigt werden.Zusammengefat bedeutet das:

a) Pfannevollwrzemenge = Volumen des grten vorhandenen Gefes Volumen desSteigraums fr die Kochbewegung

b)

Ausschlagwrzemenge = Pfannevollwrzemenge - Volumen der voraussichtlichverdampfenden Wassermenge

Diese ermittelte theoretische Ausschlagwrzemenge wird in die Formel von 2.2 eingesetzt.Ausschlagwrzemenge ist aber nicht gleich fertige Biermenge, denn es gehen whrend des

Brauvorganges (Grung, Lagerung und Abfllung) 10 bis 20% der Ausschlagwrze verloren (= Bier-schwand).Es gilt:

a) Biermenge = Ausschlagwrzemenge - Volumen der Bierverluste (Bierschwand)

[2.2] - Gewnschte Biermenge als Ausgangsgre fr die Schttung

Zur Berechnung dient folgende Formel:

[%]

]/[][%.][][

beuteSudhausaus

lkgDichtemassrzemengeAusschlagwKonzlrzemengeAusschlagwkgSchttung

=

Es sollte wegen des unter 2.1 angesprochenen Bierschwandes mit einer gegenber der gewnschtenBiermenge entsprechend erhhten Ausschlagwrzemenge gerechnet werden. Die Ausschlagwrze-konzentration entspricht in etwa der vom Zollamt zur Berechnung der Biersteuer herangezogenenStammwrze. Der Wert der Dichte kann Tabelle 1 entnommen werden. Die Sudhausausbeute betrgtin modernen Brauereien 75% und mehr. Solche Werte werden allerdings im Kleinversuch nichterreicht. Es empfiehlt sich, mit maximal 70 % (evtl. noch weniger) zu rechnen.


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[3] - Berechnung des Hauptgusses

Mit dem Begriff Hauptgu bezeichnet der Brauer die Wassermenge, die er zum Einmaischen desMalzschrotes bentigt. Der Hauptgu macht etwa die Hlfte der gesamten, bentigtenBrauwassermenge aus. Die zweite Hlfte des Brauwassers wird als Nachgu bezeichnet (Berechnung:vgl. unten Punkt 6).

berschlgig rechnet man fr den Hauptgu mit etwa 4 bis 5 l Wasser pro kg Malz bei hellem Bierbzw. 3 bis 4 l Wasser pro kg Malz bei dunklem Bier. Man kann natrlich auch genauer rechnen. Hierzugilt es, folgende Formel anzuwenden:

%100[%]

][[%])%100([%]][

=

tionekonzentraVorderwrz

kgSchttungtionekonzentraVorderwrzbeuteSudhausauslHauptgu

Die Vorderwrzekonzentration in Masseprozenten ist frei zu whlen; sie liegt bei Vollbieren zwischen14 und 17 % und bei Starkbieren zwischen 17 und 22%.

[4] - Berechnung der Gesamtmaische

Die Kenntnis des Volumens der Gesamtmaischemenge kann von Interesse sein (z. B. fr die Gredes Maischgefes bzw. des Luterbottichs). Ein kg Malzschrot verdrngt eingemaischt je nachFeinheitsgrad der Schrotung ein Volumen von 0,65 bis 0,8 l Wasser. Nherungsweise rechnet man mit0,7 l Wasserverdrngung pro kg Malzschrot. Dann ergibt sich:

Gesamtmaische [l] = Hauptgu [l] + (Schttung in kg 0,7 l/kg)

[5] - Temperatur des Hauptgusses beim Einmaischen

In den Brauereien hat man Reserven mit warmem bzw. heiem Wasser, das man aus energetischenGrnden zum Einmaischen nimmt. Wenn die Einmaischtemperatur gewhlt ist und dieSchrottemperatur bekannt ist, kann man mittels Mischungsformel (unter Vernachlssigung derspezifischen Wrmen von Schrot und Wasser) die notwendige Hauptgutemperatur berechnen.

][

)..][.][

kgHauptgu

ngderSchttuTempempEinmaischtkgSchttungempEinmaischtCmperaturHauptgute

+=

Wesentlich einfacher ist es allerdings, bei einem Kleinsud einfach kaltes Wasser auf Ein-maischtemperatur aufzuheizen.

[6] - Berechnung von Teilmaischemengen

Am einfachsten ist es bei der Durchfhrung eines Kleinsudes, ein Infusionsmaischverfahrenanzuwenden. Dabei werden keine Teilmaischen gezogen und gekocht, sondern die Gesamtmaischewird ber die Rasten bis zur Abmaischtemperatur aufgeheizt.

Wer ein Dekoktionsverfahren ausprobieren will, mu allerdings die Teilmaischemengen berechnen.Dies geht ber das sogenannte Mischungskreuz oder ber die nachfolgende Formel (in der dasMischungskreuz versteckt ist).

)

)(][][

temperaturRastmaischtemperaturKochmaisch

temperaturRastmaischemperaturAufmaischtlcheGesamtmaisleKochmaisch

=


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Man sollte bei der Anwendung dieser Formel Auskhlverluste mit bercksichtigen. So khlt dieRastmaische im Kleinversuch trotz Wrmedmmung bis zum Aufmaischen 5 bis 10C ab, und dieKochmaische wird maximal mit einer Tempentur von 85 bis 90C zugebrht.

[7] - Berechnung des Nachgusses

Auch fr die Berechnung des Nachgusses gibt es zwei Wege. Einmal ber Richtwerte (vgl. Tab.2) odersehr ausfhrlich, indem man die Brauwassergesamtmenge berechnet und davon die schon bekannteHauptgumenge abzieht. Bei Starkbieren gibt man brigens weniger Nachgsse als bei Vollbieren.

Vorderwrzekonzentration Verhltnis Hauptgu : Nachgu

14 % 1 : 0,7

16 % 1 : 1,0

18% 1 : 1,2

Tabelle 2: Verteilung von Haupt- und Nachgu bei Vollbier in Abhngigkeit von der Vorderwrze-

konzentration.

[7.1] - Brauwassergesamtmenge

Brauwasser [l] = Pfannevollwrze [l] + Treberwasser [l]

Die Pfannevollwrze (= gesamte Wrzemenge in der Pfanne vor dem Wrzekochen, vgl. oben Punkt2.1) ist bekannt oder wird berechnet:

Die Verdampfungsziffer gibt den Prozentsatz der pro Stunde von der Pfannevollwrzemenge (=Grundwert 100%) verdampften Menge an. Sie betrgt in Brauereien 8 bis 12% . Im Kleinsud liegt sieerfahrungsgema hher ( 15 bis 25 %, vgl. vorne Punkt 2.1). Die Wrze sollte mindestens 60 Minuten(besser 90 Minuten) gekocht werden (vgl. unten Punkt 9).

Das Treberwasser (= Wasser, das nach dem Ablutern in den Trebem verbleibt) wird folgendermaenermittelt:

Treberwasser [l] = 0,96 l/kg Schttung [kg]

Diese Formel ist eine Zusammenfassung mehrerer Rechnungen. Vorausgesetzt wurde dabei, da 50kg Malzschrot etwa 60 kg Natreber mit 80 % Wassergehalt ergeben.

[7.2] - Nachgumenge

Nachgu [l] = Brauwasser [l] - Hauptgu [l]

[7.3] - Aufteilung des Nachgusses

Zur besseren Auswaschung des in den Trebern enthaltenen Extraktes giet man den gesamtenNachgu nicht auf einmal ber die Treber, sondern in zwei bis drei gleichen Teilen.

Pfannevollwrze [l] = Wrzemenge nach Kochung [l]

+

%)100.min60(

.][min[%]1 KochdauergszifferVerdampfun


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[8] - Berechnung der Hopfengaben

Die Biersorte und der vorhandene Hopfen (Aroma- oder Bitterstoffhopfen, Doldenhopfen,Hopfenpulver oder Hopfenextrakt) bestimmen die Hopfengabe, also die dem Sud zuzusetzendeMenge.

In Tabelle 3 sind die Bitterstoffmengen fr verschiedene Biersorten angegeben. Im Hopfen haben vorallem die alpha-Suren eine bitternde Wirkung fr das Bier ("Edelbittere"). Die im fertigen Biergewnschte Bitterstoffmenge wird in Bittereinheiten angegeben, wobei 1 Bittereinheit (BE)nherungsweise gleich 1 mg Iso-alpha-Suren pro Liter fertigen Bieres entspricht.

Biersorte Bittereinheiten mg Iso-alpha-Sren/l Bier

Weizen 15 20 15 20

Vollbier 18 24 18 24

Mrzen 20 25 20 25

Export 22 26 22 26

Bock 28 36 28 36

Pils 30 38 30 38

Alt 35 50 35 50

Tabelle 3: Bittereinheiten der gngigsten Biersorten

Ein weiterer, die Hopfengabe beeinflussender Faktor ist die Bitterstoffausbeute des Hopfenproduktesbzw. der Brauanlage. Durchschnittliche Bitterstoffausbeuten liegen bei 20 bis 30%. Dies bedeutet, danur noch 20 bis 30 % der beim Wrzekochen zudosierten Bitterstoffe (= alpha-Suren) im fertigenBier als isomerisierte Bitterstoffe (= Iso-alpha- Suren) vorhanden sind. Die restlichen Bitterstoffegehen im Brauproze verloren. In Tabelle 4 finden sich Bitterstoffausbeuten fr verschiedeneHopfenprodukte.

Hopfenprodukt Bitterstoffausbeute

Doldenhopfen 20 bis 25%

Hopfenpellets 25 bis 30%

Hopfenextrakt 28 bis 30%

Tabelle 4: Durchschnittliche Bitterstoffausbeuten der Hopfenprodukte

Sollte jemand mit Doldenhopfen ohne Kenntnis der alpha-Suren-Gehalte arbeiten wollen, so bietetdie Tabelle 5 eine Orientierung bezglich der Hopfenmenge.

Biersorte Hopfenmenge pro Liter Ausschlagwrze

Mrzen 1,5 bis 2,0g

Export 2,0 bis 2,2g

Bock 2,3 bis 3,3g

Pils 2,5 bis 3,5g

Tabelle 5: Hopfengabe bei Doldenhopfen ohne Kenntnis des alpha-Suren-Gehaltes


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Der Hopfen wird nicht auf einmal gegeben, sondern in mehreren Teilen. Standardhopfengaben(Zeitpunkt und Mengenanteile) sind der Tabelle 6 zu entnehmen.

Anzahl der Gaben Verteilung Zugabezeitpunkt

1 100% bei Kochbeginn

2 70%30%

bei Kochbeginn15 bis 20 Minuten vor dem Ausschlagen

360%20%20%

bei Kochbeginn30 Minuten nach dem Kochbeginn10 bis 15 Minuten vor dem Ausschlagen

Tabelle 6: Standardhopfengaben

Hat man sich ber alle die Hopfengabe bestimmenden Einflugren Klarheit verschafft, kann manmit nachfolgender Formel die notwendige Hopfenproduktmenge berechnen:

[9] - Mittlere Hopfenkochdauer

Die zunchst nicht in Wasser bzw. Wrze lslichen Bitterstoffe des Hopfens werden durch dasWrzekochen wasserlslich (= isomerisiert). Damit der gegebene Hopfen vollstndig isomerisierenkann, mu eine sogenannte mittlere Hopfenkochdauer von mindestens 60 Minuten erreicht werden.

Die mittlere Hopfenkochdauer berechnet man mittels Mischungsformel, indem man die alpha-Suren-Mengen pro Hopfengabe mit der Kochdauer der jeweiligen Gabe gewichtet.

Die alpha-Suren-Menge der jeweiligen Gabe ergibt sich zunchst nach folgender Formel:

Nun kann mit den ermittelten alpha-Suren-Mengen der Gaben weitergerechnet werden:

Mittlere Hopfenkochdauer [min.] =alpha-Suren-Mengen [mg] der 1. Gabe Kochdauer [min.] der 1. Gabe +alpha-Suren-Mengen [mg] der 2. Gabe Kochdauer [min.] der 2. Gabe +alpha-Suren-Mengen [mg] der x. Gabe Kochdauer [min.] der x. Gabe

gesamte dem Sud zudosierte alpha-Suren-Menge [mg]

[10] - Berechnung der Hefegabe

Je grer die Hefegabe ist, desto schneller verluft die Grung bei gleichzeitig geringererVermehrungsrate. Da die Obergrung durch die wrmeren Grtemperaturen schneller verluft, gibtman etwas weniger obergrige Hefe als untergrige Hefe.

Als Richtwert rechnet man bei der Hefegabe mit

5 bis 10 ml untergriger Hefe pro l Anstellwrze (= 0,5 bis 1 l Hefe/hl Antellwrze) bzw. mit 3 bis 5 ml obergriger Hefe pro l Anstellwrze.

Hopfenproduktmenge d.Gabe [g] =

Bitterstoffeinheiten [BE bzw. mg alpha/l] Ausschlagwrzemenge [l] Prozentanteil der jeweiligen Gabe an der Gesamtgabe [%] 100%

Bitterstoffausbeute [%] Prozentsatz alpha-Suren-Anteil desHopfenprodukts [%] 1000 [mg/g]

alpha-Suren-Menge der Gabe [g] =

Bittereinheiten [mg/l] Ausschlagwrzemenge [l] Prozentanteil derjeweiligen Gabe [%]Bitterstoffausbeute [%] 1000 [mg/l]


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[11] - Berechnung der Menge des Nachgrextraktes (Speisegabe)

Selbstndig durchgefhrte Kleinsude scheitern oft erst an der Grung, insbesondere an derNachgrung. Entweder wird die Menge des Nachgrextraktes zu gering gewhlt, so da das fertigeBier ohne Rezens ist und darum schal schmeckt. Oder es ist zuviel Nachgrextrakt vorhanden, unddas Bier ist vllig berspundet (Gushingerscheinungen beim Einschenken). Bei der Flaschengrung

baut sich dann schnell ein Innendruck von 4 bar und mehr auf (Gefahr des Berstens mitentsprechenden Verletzungen).

Empfehlenswert ist es, das Jungbier bei der Hauptgrung restlos endvergren zu lassen und denNachgrextrakt vor dem Schlauchen in Form von "Speise" zuzugeben (analog zur Weizenbier-herstellung). Geschlaucht wird in Flaschen oder Transportfsser, wo dann die Nachgrung bzw.Reifung stattfindet.

"Speise" ist in unserem Fall Ausschlagwrze, die nach dem Wrzekochen noch vor dem Abkhlenentnommen wird und unter keimfreien Bedingungen am besten sehr kalt im einem entsprechendenBehlter bis zur Abfllung aufbewahrt wird. Diese unvergorene Wrze wird unmittelbar vor der

Abfllung dem restlos endvergorenen Jungbier nach Abheben der Krusen (Untergrung) bzw.

Hefedecke (Obergrung) zugegeben. Dabei ist auf eine gute Durchmischung von Jungbier und Speisezu achten.

Man rechnet je nach Stammwrzegehalt mit einer Speisemenge in Hhe von 5 bis 7 % derAusschlagwrze (vgl. Tabelle 7). Hierdurch erreicht man beim endvergorenen Bier eineSpindelwerterhhung von ca. 0,8 bis 1 %mas.

Konzentration der Speise (%mas)Speisemenge in Prozent der

Ausschlagwrze

11 %mas 7%

12 %mas 6%

13 %mas 5%Tabelle 7: Speisegabe bei durchschnittlichen Endvergrungsgraden

Auch die genaue Berechnung der Speisegabe mittels Mischungskreuz ist mglich, wobei die soerrechneten Werte erfahrungsgem um 10 bis 15 % zu hoch ausfallen und entsprechend korrigiertwerden mssen (= Korrekturfaktor).

Hier die Formel:

Wenn mit Speise gearbeitet wird, mu die Hefegabe neu berechnet werden, da weniger Wrzeangestellt wird.

Speisegabe [l] =Ausschlagwrzemenge[l] Spindelwerterhhung[%mas] (100% - Korrekturfaktor[%])(Ausschlagwrzekonz. [%mas] - Spindelwert des endvergorenen Jungbieres [%mas])

100%


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[12] - Zusammenfassung

Es wurden die wichtigsten Berechnungen dargestellt, die bei der Herstellung eines Kleinsudesausgefhrt werden mssen.

Tabelle 8 gibt abschlieend noch einen berblick ber die im Text genannten Zahlenvorgaben. Diese

Richtwerte sollen dem Vergleich und der Kontrolle bei der Sudherstellung dienen.

Malzbedarf bei Vollbier 150 bis 210 g Malz/l Bier

Malzbedarf bei Starkbier 230 bis 320 g Malz/l Bier

Sudhausausbeute 65 bis 75 %

Steigraum beim Wrzekochen 15 bis 30% der Pfannevollwrze

Gesamtverdampfung 10 bis 15% der Pfannevollwrze

Verdampfung pro Stunde 8 bis 12% der Pfannevollwrze

Wrzekochdauer 60 bis 90 Minuten

Hauptgu (helles Bier) 4 bis 5 l Wasser/kg Schttung

Hauptgu (dunkles Bier) 3 bis 41 Wasser/kg Schttung

Wasserverdrngung von Schrot 0,65 bis 0,80 l/kg Schrot

Vorderwrzekonzentration bei Vollbier 14 bis 17%mas (durchschn. 16%mas)

Vorderwrzekonzentration bei Starkbier 17 bis 22%mas (durchschn. 20%mas)

anfallende Trebermenge 1,2 kg Treber mit 80% Wasser/kg Schttung

Schwand von Wrze bis Bier 10 bis 20% der Ausschlagwrze

Auskhlung der Rastmaische 5 bis 10 C

Auskhlung der Kochmaische 5 bis 10 C Mittlere Hopfenkochdauer mindestens 60 Minuten

Hefegabe (untergrige Hefe) 5 bis 10 ml Hefe/l Ausschlagwrze

Hefegabe (obergrige Hefe) 3 bis 5 ml Hefe/l Ausschlagwrze

Anstelltemperatur (untergrige Hefe) 5 bis 7 C

Anstelltemperatur (obergrige Hefe) 15 bis 20 C

Tabelle 8: Vorgabewerte fr die Kleinsudherstellung

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