Technologie der Bierherstellung K. Lösche SS 2008.

Technologie der Technologie der BierherstellungBierherstellung

K. LöscheSS 2008

Nach Reinheitsgebot von 1516 darf Bier nur ausGerste, Hopfen, Wasser, Hefehergestellt werden

1 Die Rohstoffe

Technologie der Bierherstellung

Aus spezieller Braugerste (o.a. Weizen) wird beim Mälzen durch Weichen, Keimen und Darren Gerstenmalz bzw. Weizenmalz hergestellt, das zur Bierherstellung verwendet werden kann.Als Braugerste eignet sich v.a. die zweizeilige Sommergerste.Hochwertige Braugerste zeichnet sich durch einen hohen Stärkegehalt, einen mäßigen Eiweißgehalt, eine gute Keimfähigkeit und gutes Quellvermögen aus.

1.1 Die Gerste

Schematische Darstellung der Kornentwicklung bei WeizenSchematische Darstellung der Kornentwicklung bei Weizen

Reifegrad Ernte Wassergehalt 1000-Korn-Gewicht 1000-Korn-Volumen

Befeuchtung - - - -

3-4 Wochen - - - -

Milchreife - > 60%-45% - -

2-3 Wochen - 51 % 29 g 53 ml

Gelbreife - ~ 40%-20% - -

2-3 Wochen E1 30% 42 g 43 ml

Vollreife ~ 16% 42 g 35 ml

1 Woche E2 (= Mahdresch-ernte

16% 42 g 35 ml

Totreife E2 < 16& 42 g 35 ml

Auswuchs - ~ 35% - -

Reifestation des GetreidesReifestation des Getreides

Reifestadium EigenschaftenMilchreife, Fruchtbildung Korn entwickelt, grünlich weich, milchiger Mehlkern, 50% Feuchte

Teigreife, Samenreife Mehlinhaltstoffe bereits geringfügig verdichtet, Fingernageleindruck reversibel, 40% Feuchte

Gelbreife Korn gelb, fest, Fingernageleindruck irreversibel, aber noch zu feucht, 30% Feuchte

Vollreife Weitere Verdichtung der Nährstoffe, kann nur schwer mit dem Fingernagel eingedrückt werden, 16-20% Feuchte

Totreife, Absterben Korn wird spröde, kann nicht mehr mit dem Daumennagel eingedrückt werden.

Zellatmung : Beispiel Getreide

• Getreidekörner besitzen alle eine Schale (Schutzschicht), ein stärkehaltiges Endosperm (Reservestoffe für die Keimung) und einen Keimling ( Anlage für eine neue Pflanze).

• Die einzelnen Gewebe sind aus Zellen aufgebaut, welche sich durch ihre Form, Funktion und Grösse voneinander unterscheiden.

• Einige dieser Zellen sind lebend und haben einen eigenen Stoffwechsel.

• Die lebenden Zellen atmen, wobei Glucose zusammen mit Sauerstoff mit Hilfe von Enzymen zu Co2 , Wasser, und Energie umgewandelt wird:

• C6 H12 06 + 6 02 --- 6 C02 +6 H20

+ Energie ( Wärme und ATP).• Durch die Atmung wird

Trockensubstanz ( Stärke, Zucker) zu Kohlendioxid, Wasser und Wärme umgewandelt ( Gewichtsverlust).

Structure of Cereals:The Wheat GrainA grain of wheat is a seed which can grow into a new wheat plant. It is also the part of the wheat plant which is processed into flour, a major foodstuff, and the basic ingredient of bread

Aufbau eines Getreidekorns

• Schale besteht aus verschiedenen Schichten mit Zellen ohne eigenen Stoffwechsel (keine Atmung)

• Aleuronzellen bestehen aus lebenden Zellen (Atmung)

• Keimling und Scutellum sind aus lebenden Zellen aufgebaut (Atmung)

• Stärkehaltiges Endosperm ist aus Zellen aufgebaut, die keinen eigenen Stoffwechsel haben (keine Atmung).

Schematischer Aufbau eines GetreidekornsSchematischer Aufbau eines Getreidekorns

Schale besteht aus verschiedenen Schichten mit Zellen ohne eigenen Stoffwechsel (keine Atmung).

Aleuronzellen bestehen aus lebenden Zellen (Atmung).

Keimling und Scutellum sind aus lebenden Zellen aufgebaut (Atmung).

Stärkehaltiges Endosperm (Mehlkörper) ist aus Zellen aufgebaut, die keinen eigenen Stoffwechsel haben (keine Atmung)

AtmungsstoffwechselAtmungsstoffwechsel

Lebende Zellen des Getreides atmen: Glucose wird in Gegenwart von Sauerstoff mit Hilfe von Enzymen zu Kohlendioxid, Wasser und Energie umgewandelt.

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energie (Wärme + ATP1)

1) ATP (Adenosintriphosphat) ist chemische Energie, die von lebenden Zellen für die verschiedenen Stoffwechselreaktionen direkt genutzt werden kann.

Enzyme

Faktoren, welche den Keimungsvorgang beeinflussenFaktoren, welche den Keimungsvorgang beeinflussen

- Keimbereitschaft des Kornes: Nach der Ernte muss das Korn einer sortenspezifischen, kritischen Temperatursumme ausgesetzt sein, damit die natürliche Keimruhe überwunden werden kann.

- Feuchtigkeit : min. 30%-35%max. 42%-46%

- Temperatur: min. 2°C-8°Copt. 25°Cmax. <42°C

- Sauerstoff: Im Stadium der Keimung herrscht eine intensive Atmungstätigkeit in den lebenden Zellen des Kornes

- Alter: Mit zunehmender Lagerungsdauer wird die Keimbereitschaft der verschiedenen Getreidearten reduziert bis das Korn nicht mehr keimfähig ist.

- Allgemeiner Gesundheitszustand: Das Saatgetreide sollte mechanisch nicht beschädigt sein. Durch das „Beizen“ wird verhindert, dass sich Schimmelpilze entwickeln können.

Faktoren, welche den Keimungsvorgang beeinflussenFaktoren, welche den Keimungsvorgang beeinflussen

- Pflanzenhormone: Wie alle anderen Entwicklungsstadien wird auch die Keimung durch spezifische Wachstumsregulatoren initiiert. Solche Pflanzenhormone werden in der Pflanze selbst durch Temperatur- oder Lichtreize (Tageslänge) produziert und aktivieren die entsprechenden Enzyme, welche dann den neuen Wachstumsabschnitt einleiten:

Beispiele von Pflanzenhormonen:- Gibberelline: Aktivierung der α-Amylase, Längenwachstum- Cytokinine: Zellteilung - Auxine: Wachstumspromotoren für Längenwachstum- Dormine: Gibberellin-Inhibitoren- CCC: Chlorcholinchlorid, ein synthetischer Gibberellin-Inhibitor

Pflanzenhormone

Schalenteile

Aleuron

Endosperm

Keimling (Embyro)

ruhendes Korn

Gibberelline werden mit dem Wasser aus dem Scutellum zu den Aleuronzellen transportiert. Dadurch werden α-Amylase und weitere Enzyme aktiviert.

Enzyme bauen Substanzen der Endo-sperme ab. Cytokinine und Auxine werden mit den gelösten Abbau-produkten des Endosperms zum Keimling transportiert.

Blattanlage und Wurzelanlage beginnen zu wachsen.

Schematische Darstellung des KeimungsvorgangesSchematische Darstellung des Keimungsvorganges

Der KeimvorgangDer Keimvorgang

Von der Reife bis zum Auswuchs verändern sich die Enzymaktivitäten des Getreidekornes, wodurch die Inhaltstoffe des Endosperms abgebaut werden. Dadurch entstehen neue Substanzen, die andere Eigenschaften haben als ihre Ausgangsstoffe:

α-Amylase β-Amylase

Stärke Dextrine Maltose

Endoproteasen Exoproteasen

Protein Polypeptide Aminosäuren

Enzymaktivitäten während des Keimungsvorganges (schematisiert)Enzymaktivitäten während des Keimungsvorganges (schematisiert)

Einfluss des Mälzens auf die Enzymaktivitäten

1 5 6Weichen Keimen Darren

Tage

Enzymaktivität

α-Amylase

β-Amylase

andere Enzyme

Proteasen

ProduktionProduktion

I.Technologie der Malzmehl- und Malzextraktbereitung

Unter Mälzen ist das Keimenlassen von Getreidearten unter künstlich geschaffenen bzw. gesteuerten Umweltbedingungen zu verstehen.

Der Zweck des Mälzens ist hauptsächlich die Gewinnung von Aromastoffen und Enzymen.

Das Endprodukt der Keimung ist das Grünmalz, durch Trocknen und Darren wird es zum Darrmalz. Gemahlenes Darrmalz ist unser Malzmehl.

Zur Mahlextraktbereitung werden Inhaltstoffe des Darrmalzes gelöst bzw. in lösliche Form umgewandelt. Die Lösung dieser Stoffe, die von noch vorhandenen festen Bestandteilen getrennt wurde, heißt Würze. Durch Wasserentzug erhält man eine stark konzentrierte Würze, den Malzextrakt.

Mit Hilfe des folgenden Schemas wollen wir die Herstellung von Malzmehl, Malzextrakt und Trockenmalzextrakt verdeutlichen.

Herstellung von MalzmehlHerstellung von Malzmehl

fahrbare Schneckemit Berieselung

Grünmalz

Weiche

Luft

Getreidesilo

Keimkasten

Das Getreide wird in Wasser eingeweicht und nimmt die zum Keimen notwendige Feuchtigkeit auf (45-50% Wasser)

Das Getreide kommt zum Keimen. Durch Belüften, Feuchthalten, Temperaturführung und Auflockern wird die Keimung gesteuert.

Grünmalz

zur Weiterverarbeitung zu Malzextrakt

Darrmalz

Malzsilos

Warmluft

Darre

Mühle

Kleie Sichter (Siebe)Mischer

Malzmehl

In einem Mischer werden Unter-schiede verschiedener Partien ausgeglichen

Das Darmmalz wird auf den gewünschten Feinheitsgrad zu Malzmehl gemahlen.

Zur Unterbrechung der Keimung wird das Grünmalz auf ca. 6-8% Wassergehalt getrocknet (gedarrt)

Darren bei niederen Temperaturen (bis 60°C) Enzyme bleiben erhalten, wenig Aroma= helles Darrmalz“

Darren bei hohen Temperaturen (bis 100°C) Enzyme werden weitgehend zerstört, viel Aroma= „dunkles Darrmalz“ oder „Aromamalz“

Herstellung von MalzextraktHerstellung von Malzextrakt

In der Schrotmühle wird das Malz grob vermahlen.

Im Läuterbottich werden die unlöslichen Bestandteile (Treber) von der Würze abgetrennt. Dies geschieht mit Hilfe eines Siebbodens. Die von der groben Vermahlung in der Schrotmühle noch erhaltenen Spelzen diene als Filterschicht.

Im Vakuum wird die Würze bei niederen Temperaturen (40-70°C) schonend auf die gewünschte Konzentration eingedampft.

Darrmalz

Wasser

Extrakt

Rührwerk

Maischbottich

Würze

Schrotmühle

Läuterbottich

Verdampfer

In einem Mischer werden ver-schiedene Zutaten beigegeben um den gewünschten Extrakt zu erhalten.

Extrakt Mische

r

Malzextrakt

AbfüllungFässer

Malzextrakt Staub-

abschneider

Zerstäuberdüse(rotiert mit hoher Drehzahl)Heißluft

Trockenextrakt

Lecithin, Milchsäure

Die Bereitung von Trockenmalzextrakt geschieht mit Hilfe von Sprühtürmen. Der Malzextrakt wird fein zerstäubt und rieselt im Gegenstrom mit warmer Luft nach unten. Der Sprühturm muss so dimensioniert sein, dass der Extrakt am Boden trocken ankommt. Dort wird er über eine Schleuse entnommen.

Abbildung : Verfahrensablauf bei der Gewinnung von Abbildung : Verfahrensablauf bei der Gewinnung von MalzproduktenMalzprodukten

Weizen- und Gerstenmalz

Maischen: vollständiger enzymatischer Stärkeabau in Maltose, Dextrine und Glucose

Abläutern: Abfiltern der unlöslichen BestandteileKonzentrieren: Eindampfen in Vakuum

Trocknen: Walzen, Sprüh- oder Vakuumtrocknung

Zerkleinern

Malzmehl Malzextrakte

dickflüssig

MALZEXTRAKTPULVER

EBC –Einheiten (European Brewery Convention)

• Verschiedene Darrmalze unterscheiden sich durch die Dauer und Temperatur des Trocknens. Ihre Farbtiefe wird in EBC-Einheiten angegeben.

• Pilsener Bier basiert auf hellem Malz, das bei Temperaturen unter 70 °C getrocknet wurde.

• Malz für dunkle Biere verlangt Temperaturen bis zu 105 °C.• Durch Rösten bis zu Temperaturen von 200 °C entstehen

Caramel-, Röst- oder Farbmalze, die in geringen Mengen helleren Malzen zugemischt werden um die Farbe des Bieres zu vertiefen.

• Beispiele : Pilsner Malz : EBC 3-5 für alle hellen Biere; Wiener Malz: EBC 7-9 für goldfarbige Biere wie Export- und Märzenbiere; Münchner Malz, dunkel: EBC 12-17 für Fest- und Starkbiere; Caramelmalz, hell : EBC 80-100 für dunkle Biere und Malzbiere, Caramelmalz, mittel:300-400 für Braun- und Bockbiere, Stouts, Porters; Farbmalz: EBC 1100-1200 für Schwarz- und dunkle Starkbiere

Zusammensetzung handelsüblicher Malzmehle Zusammensetzung handelsüblicher Malzmehle

Wasser 5-10 %

red. Zucker (ber. als Maltose) 5 – 8%

Stärke 53 – 57%

Eiweiß (Nx5,8) 10 – 12 %

Mineralstoffe 1 – 2 %

Alpha-Amylase (ICC-Einheiten*/g) 400 - 600

*nach ICC-Standard 108

Tabelle 4: Zusammensetzung handelsüblicher, enzymaktiver Tabelle 4: Zusammensetzung handelsüblicher, enzymaktiver Malzextrakte Malzextrakte

Wasser 18-23 %

red. Zucker (ber. als Maltose) 48 – 60%

Maltose 27 – 39%

Glucose 5 –9 %

Dextrine 7 – 13 %

Eiweiß (Nx5,8) 7 – 13 %

Mineralstoffe 3 – 8 %

Alpha-Amylase (ICC-Einheiten*/g) 400 - 600

*nach ICC-Standard 108

Temperaturcharakteristika von stärkeabbauenden EnzymenTemperaturcharakteristika von stärkeabbauenden Enzymen

Enzymtyp Topt (°C) T50 (°C)

Malz-alpha-Amylase 55 – 60 65 – 75

Pilz-alpha-Amylase 50 –55 60 – 70

Bakterien-alpha-Amylase

70 – 80 85 – 90

Topt = Temperatur, bei der das Enzym seine höchste Aktivität aufweistT50 = „Halbwertstemperatur“ (Temperatur, bei der das Enzym 50% seiner höchsten Aktivität aufweist

Die Bitterstoffe (v.a. alpha-Säuren oder Humulone) sind die wertvollsten und charakteristischen

Bestandteile des Hopfens. Sie verleihen dem Bier den bitteren Geschmack, begünstigen die

Stabilität des Schaumes und erhöhen durch ihre antiseptische Eigenschaften die biologische

Haltbarkeit des Bieres.Hopfen wird heutzutage in Form von Naturhopfen, Hopfenpellets oder Hopfenextrakt zugegeben.

1.2 Der Hopfen

Hopfen

Hopfen

• Hopfenbitterstoffe und alpha-Säuren als Geschmacksträger

Hopfen

Den größten Rohstoffanteil wird durch das Wasser gebildet, das durch viele Vorgänge bei der

Herstellung Einfluß auf Charakter und Qualität des Bieres nimmt.Für die Bierherstellung muß das

Brauwasser der TrinkwV entsprechen und zusätzlich den brautechnischen Anforderungen genügen, d.h.

der pH-Wert muß im günstigen Bereich liegen. Einen großen Einfluß hat hier die Härte des Wassers, die

sich aus Carbonathärte und Nichtcarbonathärte zusammensetzt (KH erhöht, die NKH erniedrigt den pH-Wert). In ungünstigen Fällen wird das Wasser aufbereitet, z.B. durch Entkarbonisierung oder

Entsalzen.

1.3 Das Wasser

Hefen sind einzellige Mikroorganismen, die ihre Energie in Anwesenheit von Sauerstoff (aerob) durch Atmung und in Abwesenheit von Sauerstoff (anaerob) durch Gärung gewinnen können.Bei der Bierherstellung wird der Zucker der Würze von der Hefe unter ausschließlich anaeroben Verhältnissen zu Alkohol vergoren.Neben der alkoholischen Gärung haben auch andere Stoffwechselwege der Hefe einen großen Einfluss auf den Geschmack und den Charakter des Bieres. Diese sind auch von der Art der verwendeten Hefestämme abhängig.Die Brauereikultur-Hefen gehören zur Familie der Saccharomyceten und der Gattung Saccharomyces.Die Gattung Saccharomyces zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass sich die Zellen durch Sprossung vermehren. Saccharomyceshefen verursachen immer die alkoholische Gärung.

1.4 Die Hefe

2 Vereinfachte Darstellung der Bierbereitung

Alkoholische Gärung

Verschiedene Gärungen : andere Enzymausstattung der Mikroorganismen

Gärungen

Sauerstoff als fermentationsauslösender Faktor: Gärung bzw. Atmung

Sauerstoff: fermentationsauslösend…

Sauerstoff : fermentationsauslösend…

Gärungsverfahren in der Lebensmittelherstellung

2.1 Die Bierherstellung im Überblick

Um den Enzymen des Malzes beim Maischen die Möglichkeit zu geben, auf die Inhaltsstoffe des Malzes einzuwirken und sie abzubauen, wird das Malz mechanisch zerkleinert. Dieser Vorgang heißt Schroten, wobei aber die Spelzen erhalten bleiben müssen, da diese später beim Abläutern als Filtermaterial benötigt wird.Es gibt verschiedene Schrotmühlen, die sich nach der Art des Vorgehens unterscheiden: 2-, 4-, 5-, 6-Walzenmühlen; Naß- und Trockenschrotung; Weich-Konditionierung u.a.

2.2 Die Schrotung

Der Zweck des Maischens (Maische = Hauptguß + Schrot) besteht darin, die Stärke restlos zu Zucker und löslichen Dextrinen abzubauen. Dabei bilden sich noch andere Extraktstoffe wie Aminosäuren, Glycerin, Fettsäuren. Die Hauptmenge des Extraktes entsteht beim Maischen durch die Tätigkeit der Enzyme,die man bei ihren Optimaltemperaturen wirken läßt. Bei diesen Temperaturen legt man Rasten Rasten ein, um die entsprechenden Enzyme zur Geltung zu bringen. Berücksichtigt werden müssen auch die pH- Optimas der einzelnen Enzyme.Man unterscheidet verschiedene Maischverfahren: Infusions-oder Dekoktionsverfahren sowie Sondermaisch-verfahren zur Verarbeitung von Rohfrucht.

2.3 Das Maischen

Die verflüssigte Stärke muß von den alpha-und beta-Amylasen restlos zu Maltose und Dextrinen abgebaut werden. Dieses bezeichnet man als VerzuckerungVerzuckerung. Die Prüfung erfolgt durch die Jodprobe. Nicht abgebaute Stärke verursacht eine Kleistertrübung im Bier.Alpha-Amylase baut die langen Stärkeketten bis zu kleineren Dextrinen ab. Ihr Optimum liegt zw. 72-75°C (Verzuckerungsrast) und sie wird bei Temperaturen > 80°C zerstört.Beta-Amylase spaltet von den Kettenenden Maltose ab. Sie wirkt optimal bei 60-65°C (Maltosebildungsrast) wird ab 70°C schnell inaktiviert.

2.3.1 Der Abbau der Stärke

Spätestens beim Würzekochen werden fast alle hoch-molekularen Proteine ausgefällt. In das Bier gelangen nur ihre Abbauprodukte.Bei 45-50°C werden mehr niedermolekulare Eiweißabbau-Produkte, insbesondere Peptide und Aminosäuren, gebildet. Aminosäuren sind von großer Bedeutung für die Hefeernährung (min. 20 mg/100 ml Würze).Bei 60-70°C bilden sich mehr höhermolekulare Abbau-Produkte, die sich für die Schaumstabilität verantwortlich zeichnen und positiv auf den Geschmack auswirken. Diese können aber auch die Alterstrübung im Bier verursachen.

2.3.2 Der Abbau von Eiweißstoffen

• ein Teil der im Malz enthaltenden Lipide wird durch die fettabbauenden Enzyme zu Glycerin und Fettsäuren abgebaut

• Abbau des beta-Glucans zur Vermeidung von Filtrations-schwierigkeiten

• Organisch gebundene Phosphate werden durch die Phosphatasen gelöst. Sie sind wichtig für die Durchführung der Gärung

• Freisetzung von Gerbstoffen und Anthocyanogene aus dem Malz. Niedermolekulare Gerbstoffe haben eine reduzierende Wirkung

2.3.3 Weitere Abbau- und Lösungs - Vorgänge beim Maischen

2.3.4 Beispiel für ein Maischverfahren

Am Ende des Maischprozesses besteht die Maische aus einem Gemisch von gelösten und ungelösten Stoffen. Die wässrige Lösung der Extraktstoffe heißt Würze, die ungelösten Teile bezeichnet man als Treber. Für die Bierherstellung wird nur die Würze verwendet, die daher von den Trebern getrennt werden muß. Dieser Vorgang heißt AbläuternAbläutern, bei der die Spelzen als natürliches Filtermittel genutzt werden. Ziel ist das Erreichen einer möglichst hohen Extraktausbeute.Der Vorgang teilt sich auf in zwei Phasen: •Ablauf der Vorderwürze (Hauptguß)•Auswaschen der Treber (Nachgüsse)

2.4 Das Abläutern

Die aus dem Läuterbottich ablaufende Würze wird als Vorderwürze bezeichnet. Ist die Vorderwürze abgelaufen, so muss noch der in den Trebern zurück gebliebene Extrakt mit heißem Wasser herausgelöst werden. Die ablaufenden dünneren Würzen heißen Nachgüsse. Je größer die Nachgüsse, umso höher wird die Extraktausbeute. Aber: Je mehr Wasser durch die Treber läuft, umso mehr Wasser muß später wieder verdampft werden.Mit steigender Temperatur sinkt die Viskosität der Flüssigkeit (= schnelleres Abläutern). Aber: um die alpha-Amylase nicht zu zerstören, ist man gezwungen, beim Abläutern unter 80°C zu bleiben.

2.4.1 Der Hauptguß und die Nachgüsse

Ziele der Würzekochung:Lösung und Umwandlung von

Hopfenbestandteilen (Isomerisierung der alpha-Säuren)

Bildung und Ausscheidung von Eiweiß-Gerbstoff-Verbindungen

Verdampfung von Wasser (Einstellung des Stammwürzegehalts)

Sterilisation der Würze und Zerstörung der Enzyme

Zufärbung und Säuerung der WürzeBildung von reduzierenden Stoffen Am Ende der Kochung wird der Heißtrub im

Whirlpool entfernt.

2.5 Die Würzekochung

Die Kochdauer beträgt 60-70 min. Man ist daran interessiert, lange und intensiv zu kochen, weil dann noch mehr Bitterstoffe des Hopfens in Lösung gehen

und das koagulierbare Eiweiß noch besser ausgeschieden wird. Die Energiekosten steigen aber

mit jeder weiteren Minute Kochdauer an, so dass nicht länger als unbedingt nötig gekocht wird. Angestrebt wird eine Bittere, die dem Biertyp

entspricht. Die Bittere wird ausgedrückt in Bittereinheiten (BE).

Bittereinheiten (BE) = Gehalt in mg Bitterstoffen/l Bier

2.5.1 Die Durchführung der Würzekochung

Will man ein Pilsener mit 32 BE herstellen, so sind 32 mg Bitterstoffe je l Bier anzustreben. Die alpha-Säuren machen ca. 1/3 der Bitterstoffe aus. Die eingebrachten Bitterstoffe gehen nur zu einem Teil ins Bier über. Diese Ausbeute hängt von der betrieblichen Verfahrensweise ab und beträgt ca. 25-35 % bezogen auf das Ausstoßbier. Hier ein Beispiel:32 BE = 32 mg Bitterstoffe/l Bier, d.h. für 350 hl: 1,12 kg Bitterstoffe. Bei einer Bitterstoffausbeute von z.B. 31 % braucht man 3,61 kg alpha-Säure. Bei dem Gebrauch von Pellets Typ 45 mit 9 % alpha-Säure werden 40,1 kg benötigt.Die Hopfengabe erfolgt oft in Teilen, wobei der Aromahopfen erst zum Schluss zugegeben wird.

2.5.2 Berechnung der Hopfengabe

Die Sudhausausbeute ist ein wichtiges Kriterium für die Arbeit im Sudhaus. Hier ein Beispiel:Für einen Sud Pilsener haben wir eine Schüttung von 4600 kg Malz verwendet und am Ende 331 hl mit 10,7 % Extraktgehalt ausgeschlagen. Die Sudhausausbeute (As) beträgt demnach:

Extraktgehalt * Dichte * 0.96 * Ausschlagmenge (hl)As=

As= 11,14 % * 0,96 * 331 hl46 = 76,95 %

Schüttung (dt)

2.5.3 Berechnung der Sudhausausbeute

Zur Umwandlung von Würze in Bier müssen die in der Würze enthaltenen Zucker von den Enzymen der Hefe zu Ethanol und Kohlendioxid vergoren werden. Dabei bilden sich Gärungsnebenprodukte, die den Geschmack, den Geruch und andere Werteigenschaften des Bieres wesentlich beeinflussen. Die Bildung und der teilweise Abbau dieser Nebenprodukte ist eng mit dem Stoffwechsel der Hefe verbunden und kann nur in Verbindung damit gebracht werden. Die Gärung teilt sich in folgende Abschnitte auf:•Hauptgärung •Reifung des Jungbieres•Nachgärung (Lagerung)

2.6 Die Gärung

Unter Anstellen Anstellen versteht der Brauer den Zusatz von Hefe zur Würze, um damit die Gärung einzuleiten. Vorher muss die Würze •abgekühlt (Hefe vergärt bei niedrigen Temperaturen zw. 5-20°C in Abhängigkeit vom Hefestamm)•belüftet (wichtig für die Hefevermehrung)•vom Kühltrub (beeinträchtig die Gärgeschwindigkeit)befreit werden. Pro l Anstellwürze werden etwa 5 g frische Hefe benötigt.

2.6.1 Das Anstellen

Die Interessenlage der Hefezelle ist anders geartet als des Brauers. Während der Brauer an den den Gärungsprodukten wie Ethanol und CO2 interessiert ist, sind das für die Hefe Zellgifte. Nur unter aeroben und optimalen Bedingungen kann die Hefe einen maximalen Energiegewinn erzielen und sich vermehren. So muss der Brauer dafür sorgen, daß die notwendigen Bausteine für die Hefevermehrung in der Würze bereitgestellt werden. Zu diesen Bausteinen zählen Aminosäuren, Phosphate, Fettsäuren, Zucker, Sauerstoff, sowie Salze und Spurenelemente. Weitere Einflussfaktoren sind Temperatur und pH- Wert. Um die benötigt Hefemenge zum Anstellen zur Verfügung zu stellen, wird die Hefe in Reinzuchtanlagen hergeführt.

2.6.2 Die Hefe

Die Wahl des geeigneten Hefestammes hängt von dem gewünschten Biertyp ab. Es gibt zum einen unter-und obergärige Hefestämme, die sich im Absetzverhalten unterscheiden.•untergärigeuntergärige Hefe (Saccharomyces carlsbergensis, selten: uvarum) vergärt bei niedrigeren Temperaturen (6-10°C) und setzt sich am Ende der Hauptgärung am Boden ab (typisch: Pilsener Biere).•obergärigeobergärige Hefe (Saccharomyces cerevisiae; typisch für : Weizenbier, Altbier, Kölsch…) vergärt bei höheren Temperaturen (15-20°C) und scheidet sich zum größten Teil in der Decke ausDes weiteren unterscheiden sich die Hefestämme bzgl. des Bruchbildungsvermögens und hinsichtlich der Bildung von Gärungsnebenprodukten.

2.6.3 Die Hefestämme

Während der Gärung werden von der Hefe eine Reihe von Stoffwechselprodukten an das Bier abgegeben, die sogenannten Gärungsnebenprodukten. Dabei unterscheidet man•JungbukettstoffeJungbukettstoffe wie Diacetyl, Aldehyde und Schwefelver-bindungen, die dem Bier nach der Hauptgärung einen unreinen, jungen, unreifen, unharmonischen Geschmack und Geruch verleihen. Ziel der Reifung ist die Entfernung dieser Produkte•BukettstoffeBukettstoffe wie höhere Alkohole und Ester, die wesentlich das Aroma des Bieres bestimmen und in bestimmten Konzentrations-bereichen Voraussetzung für ein Qualitätsbier sind. Diese können auf technologischem Wege nicht wieder aus dem Bier entfernt werden

2.6.4 Die Gärungsnebenprodukte

•Veränderung der Eiweißzusammensetzung•Senkung des pH-Wertes bis auf 4,2-4,6 im Bier•Veränderung der Redoxverhältnisse•Aufhellung der Bierfarbe•Ausscheidung von Gerb-und Bitterstoffen•Lösung des CO2 im Bier in Abhängigkeit von Temperatur und Druck (Lagerung!)•Klärung des Bieres (Lagerung!)

2.6.5 Die weiteren Vorgänge und Umwandlungen bei der Gärung

2.6.6 Beispiel für ein Gärdiagramm

Der Vergärungsgrad VVergärungsgrad V gibt an, wieviel Prozent der angestellten Extraktmenge vergoren wurde.

Die Bestimmung des Vergärungsgrades ist wichtig am Ende der Hauptgärung (Vs

Gärkeller) und am Ende der Lagerung (Vs

Ausstoß). Der VsAusstoß sollte möglichst

nahe am Endvergärungsgrad Vsend liegen Dieser liegt

bei hellen Vollbieren zw. 80-85%.

V = Vergorener Extraktgehalt * 100%Extraktgehalt der Anstellwürze

2.6.7 Der Vergärungsgrad

Bei der FiltrationFiltration handelt es sich um ein Trennvorgang, bei dem die im Bier noch enthaltenen Hefezellen und andere Trübungsstoffe aus dem Bier entfernt werden. Dabei scheidet man noch solche Stoffe ab, die sich sonst im Verlauf der nächsten Wochen und Monate von allein ausscheiden und eine Trübung des Bieres verursachen.Es gibt heutzutage verschiedene Bauarten von Filter: Kerzenfilter, Rahmenfilter, Pallfilter, Cross-Flow, Massefilter.Wichtig bei der Filtration und in der nachfolgenden Abfüllung: sauerstofffreies Arbeiten! Denn Sauerstoff fördert die Bildung von Alterungscarbonylen (Oxidationsgeschmack).

2.7 Die Filtration

2.7.1 Die Bierfiltration und –abfüllung in der Übersicht

2.8 Das fertige Bier : Fakten zur Schaumkrone

• Bier wird angezapft und eine dicke Schaumschicht verhindert das Warmwerden des Bieres und schützt die Aromastoffe.

• Die Schaumbildung ist einfach erklärt: Das Bier wurde mit Kohlendioxid unter Druck abgefüllt und der plötzliche Druckabfall beim Zapfen setzt Gas frei, das in kleinen Bläschen zur Oberfläche aufsteigt. Das passiert allerdings auch beim Öffnen einer Flasche Mineralwasser, Cola oder Sekt. Warum aber bildet nur Bier einen stabilen Schaum?

• Während der vielstufigen Bierherstellung werden nahezu alle Proteine der Gerste abgebaut oder denaturiert und ausgefällt: Protein- abbauende Enzyme , hohe Temperaturen beim Darren und Würzekochen, Interaktionen mit den Phenolen, hohe Zuckerkonzentrationen und schließlich die hungrigen Hefezellen lassen nichts übrig. Nur wenige Proteine überleben die harschen Bedingungen und gelangen mehr oder weniger stark beschädigt in das Bierglas.

2.8.1 Das fertige Bier : Fakten zur Schaumkrone

• Glücklicherweise zählt LTP1 ( Lipid Transfer Protein) zu ihnen (siehe Bild rechts).

• Dieses Protein . dessen Funktion im Gerstenkorn wir noch nicht genau kennen, hat im Brauprozess einigen Schaden erleiden müssen: Seine ursprüngliche dreidimensionale Struktur ging verloren und auch die Aminosäurekette ist nicht mehr ganz vollständig.

• Offenbar ist dieser Umstand jedoch nicht nachteilig, denn erst dieses so modifizierte Protein LTP1 zeigt die gewünschten Eigenschaften, denn als recht hydrophobes ( oder lipophiles) Protein sammelt es sich , wie ein Fett, bevorzugt an Oberflächen, z.B. im Bier auf den Innenflächen der aufsteigenden Co2-Bläschen.

• Mit anderen Worten : Eine Protein-Schicht belegt die innere Oberfläche jedes Bläschens im Bierschaum.

2.8.2 Das fertige Bier : Fakten zur Schaumkrone

• Bittere Iso-a-Säuren können nun aufgrund ihrer eigenen unpolaren Seitenketten mit LTP1 eine entsprechende Interaktion eingehen und so eine stabile Matrix generieren, die jedes Schaumbläschen umhüllt und festigt.

• Die Stabilität und Konsistenz des Schaumes ist für Biertrinker ein wichtiges Qualitätskriterium. Der Schwerkraft nachgebend fällt jeder Bierschaum irgendwann in sich zusammen.

• Beim Trinken geht es noch schneller: denn jede Bewegung des Bieres fördert das Zerplatzen der Bläschen. Der schlimmste Schaumkiller ist aber Fett in jeder Form. Kein Wunder, denn die lipophilen LTP1 und Iso-a-Säuren lösen sich in Gegenwart von Fett sofort darin auf, und die Stabilisierung des Bierschaumes bricht schlagartig zusammen.

• Deswegen gehören Fingerabdrücke , Lippenstift und Essensreste nicht ins Bier. Jedes neue Glas Bier verlangt nach einem fettfreien, sauberen Glas.

Wohl bekomms

Quellen

• Tenge, C. und U. Wellhöner: „Technologie der Bierherstellung“; Lehrstuhl für Technologie der Brauerei II ( Prof. Dr. E. Geiger) TU München, Weihenstephan, 2006

• Becker, T. : „Getreidetechnologie“ ; Lehrstuhl für Prozessanalyse und Getreidetechnologie der Universität Hohenheim ( Prof. Dr. T. Becker), 2006

• Tausch, R. : „Aktuelles zu Braugerste in Baden-Württemberg 2006 /2007“, RP TÜ Ref. 33; 2008

• Roth, K.: „Die Oktoberfest-Umlagerung“, in K. Roth „:Chemische Delikatessen“, WILEY –VCH Verlag Weinheim 2007

• Kniel, A: Enzyme in der Bäckerei ; In K. Lösche :“Enzyme in der Lebensmitteltechnologie“ ; Behrs Verlag; Hamburg, 2003

Technologie der Bierherstellung K. Lösche SS 2008.

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