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- Das Schroten
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Das Ziel des Schrotens ist es, das Malz für das Maischen aufzubereiten.
Da beim Maischen die Enzyme die Möglichkeit haben müssen, die Inhaltsstoffe des Malz abzubauen, müssen sie auch optimal an sie herankommen. Deshalb wird das Malz zerkleinert. Dadurch wird die Angriffsfläche größer und die Abbauarbeit beschleunigt. Zu berücksichtigen ist auch, dass die Spelze (Getreideschale) möglichst unversehrt bleibt, da sie nachher beim Läutern als natürliche Filterschicht dienen soll.
Um dieses zu gewährleisten wird das Malz vor dem Schroten angefeuchtet, um die Spelze elastisch zu machen. Diesen Vorgang nennt man Konditionierung. Der Einsatz des Läutergeräts bestimmt auch beim Schroten den Grad der Zerkleinerung. Arbeitet man mit einem Läuterbottich, so wird das Schrot etwas gröber sein, als beim Einsatz von einem Maischefilter.
Allgemein kann man aber sagen, dass ein trockener Mehlkörper erwünscht ist, den man beim Schroten beliebig zerkleinern kann und eine elastische Spelze für die gute Erhaltung dieser.
Als Technik kommen die unterschiedlichsten Mühlenbauarten zum Einsatz. Hier gibt es Zwei- Vier- Fünf- oder Sechswalzenmühlen. Bei der Sechswalzenmühle ist das erste Walzenpaar das so genannte Vorbruchwalzenpaar (das Malz wird hier angebrochen), das zweite das Spelzenwalzenpaar (hier wird die Spelze ausgemahlen) und das dritte das Grießwalzenpaar (hier werden Grieße und Mehl hergestellt). Je nach Walzenabstand kann man hier den Zerkleinerungsgrad einstellen und bestimmen.
Die Qualität des entstandenen Schrots überprüft der Brauer mit dem "Pfungstädter Plansichter", eine Gerätschaft die aus verschiedenen Siebelementen besteht.
Bei Verwendung von Maischefiltern kommen auch Hammermühlen zum Einsatz, da die Erhaltung der Spelze nur sekundär ist.
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- Das Maischen
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Der Zweck des Maischens ist es, die wasserunlöslichen Bestandteile in wasserlösliche zu überführen, mit Hilfe von Enzymen. Alle in Lösung gegangene Bestandteile werden als Extrakt bezeichnet.
Lösliche Stoffe sind z.B. Zucker, Dextrine, Mineralstoffe und Eiweißstoffe. Unlösliche sind Stärke, Zellulose, hochmolekulare Eiweiße und andere Verbindungen, die am Ende als Treber zurückbleiben.
Aus wirtschaftlichen Gründen versucht man deshalb, soviel wie möglich unlösliche in lösliche zu überführen. Da die Enzyme bei bestimmten Temperaturen optimal wirken, wird das beim Maischen ausgenutzt und bei den verschiedenen Enzymtätigkeiten Temperaturrasten eingehalten, um von einem bestimmten Stoff bzw. Stoffgruppe die gewünschte Menge zubekommen.
Proteinasen bauen Eiweiß zu Aminosäuren bei 35-50°C besonders gut ab. Beta-Amylasen wirken hingegen bei 60-65°C und alpha-Amylasen lieben 70-73°C, beide sind für die Stärke zuständig.
Die Stärke muss restlos bis zu den Zuckern und Dextrinen abgebaut werden, die mit Jod keine Verfärbung hervorrufen dürfen. Nicht abgebaute Reste würden im Bier eine Kleistertrübung verursachen. Der Abbau der Stärke erfolgt in drei Schritten: die Verkleisterung, die Verflüssigung und die Verzuckerung.
Für die Maischarbeit gibt es verschiedene Systeme und Verfahren. Man unterscheidet zwischen Dekoktionsverfahren und Infusionsverfahren. Bei Dekoktionsverfahren noch in Ein- Zwei- oder Dreimaischverfahren, bei denen eine Teilmaische noch gekocht wird, um Stärke physikalisch aufzuschließen (Einsatz bei schlecht gelösten Malzen) und beim Infusionsverfahren nach auf- oder absteigender Infusion. Bei Infusionsverfahren kommen gutgelöste oder überlöste Malze zum Einsatz.
Des Weiteren gibt es noch Sondermaischverfahren wie z.B. das Springmaischverfahren,das Kubessaverfahren und das Druckmaischverfahren.
Vor dem Abmaischen (abpumpen in den Läuterbottich) wird die Temperatur auf 76°C gebracht, um die Viskosität zu verringern (besseres Fließverhalten beim Läutern) und damit die Enzyme noch wirken können.
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- Das Läutern
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Die Maische die sich jetzt im Läutergefäß befindet, ist ein Gemisch aus gelösten und ungelösten Stoffen. Die wässrige Lösung der Extraktstoffe nennt man Würze bzw. Vorderwürze. Die unlöslichen sind die Treber.
Die interessanten Stoffe für die Bierherstellung sind natürlich die in Lösung gegangenen Stoffe, also die Würze. Deshalb ist es Zweck des Läuterns, die löslichen von den unlöslichen zu trennen. Beim Abläutern soll der Extrakt möglichst vollständig gewonnen werden. Das Abläutern ist also ein Filtrationsvorgang, bei dem die Treber das Filtermaterial sind.
Als erstes zieht man die Vorderwürze ab, also die Flüssigphase der Maische. Danach wird heißes Wasser übergebraust, um den restlichen Extrakt aus den Trebern auszuwaschen. Dieses nennt man auch "aussüßen".
Bei der Läuterarbeit sind bestimmte Sachverhalte einzuhalten. So darf das Anschwänzwasser der Nachgüsse nicht wärmer als 80° C sein, um die Enzymwirkung noch zu gewährleisten. Die Konzentration der Vorderwürze sollte 4-6 % Extrakt mehr aufweisen als das herzustellende Bier, um nachher auf die richtige Konzentration zu kommen. Bei 12% igem Bier also 16-18 %. Zu langes Anschwänzen erhöht zwar die Ausbeute, verschlechtert aber die Qualität, da mehr unedle Stoffe ausgewaschen werden.
Man sieht also, dass auch hier immer Qualität und Kosten im Auge behalten werden müssen.
Als Läutergefäße kommen die unterschiedlichsten Gerätschaften zum Einsatz. Wir unterscheiden hier: Läuterbottich, Maischefilter und Strainmaster, wobei der letztere kaum noch verwendet wird.
Der Läuterbottich ist ein zylindrisches Gefäß, auf dessen geschlitztem Boden die Treber liegen und die Würze blank filtrieren. Im Inneren ist noch ein Hackwerk eingebaut, um die Treber zu schneiden und auflockern zu können. Mit diesem wird nach dem Läutervorgang auch der Treber ausgetragen.
Der Maischefilter besteht aus Rahmen und Platten. Die Platten sind mit Filtertüchern bestückt und übernehmen die eigentliche Filtrationsfunktion. Die Rahmen nehmen die Treber auf. Aus diesem Grunde hat die Spelzenbeschaffenheit hier auch keine größere Bedeutung. Da das Maischefilterschrot etwas feiner sein kann, ist die Ausbeute dementsprechend höher als beim Läuterbottich.
Die ablaufende Flüssigkeit beim Läutern (Vorderwürze und Nachgüsse) werden entweder im Vorlaufgefäß oder direkt in der Würzepfanne aufgefangen. Dieses nennt man "Pfanne-Voll-Würze".
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- Das Würzekochen
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Die gewonnene "Pfanne-voll-Würze" wird in der Würzepfanne ein bis zwei Stunden gekocht. Hier werden bittere und aromatische Bestandteile des Hopfens in die Würze überführt. Weiterhin werden Eiweiß- und Gerbstoffe ausgeschieden.
Die Hopfengabe erfolgt direkt bei Beginn der Kochung mit der Bitterstoffhopfengabe und die Aromahopfen werden eine halbe Stunde später gegeben. Die feinsten Aromahopfen gibt man 15 Minuten vor Kochende, damit die feinen Hopfenöle sich nicht alle beim Kochen verflüchtigen.
Die nun entstandene Würze nennt man Ausschlagwürze. Bei diesem Kochvorgang finden eine Reihe von Ereignissen statt, die von uns gewünscht sind.
- Lösung und Umwandlung von Hopfeninhaltsstoffen
- Säuerung der Würze (ph-Abnahme)
- Bildung und Ausscheidung von Eiweiß-Gerbstoffverbindungen (Bruchbildung)
- Verdampfung von Wasser ( Aufkonzentrierung auf gewünschte Stammwürze)
- Sterilisieren der Würze
- Deaktivierung bzw. Zerstörung der Enzyme
- Austreiben von Dimethylsylfid (Ausstinken der Würze)
Als Technik kommen hier wieder die unterschiedlichsten Geräte zum Einsatz. Es gibt Pfannen mit Innenkochern oder Außenkochern. Pfannen die mit einem Heizmantel umgeben sind oder auch noch Pfannen die eine Direktbefeuerung haben. Beheizt werden können sie aber auch mit Dampf oder überhitztem Wasser. Früher wurden sie aus Kupfer hergestellt, heutzutage kommt fast nur noch Edelstahl zum Einsatz.
Die verdampften Wassermengen beim Kochen (die Brüden), werden zum Teil mit Verdichtern auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und zum Heizen der Pfanne wiederverwendet oder es wird mit Ihnen Heißwasser hergestellt.
Die fertige Würze wird nun in den Whirlpool "ausgeschlagen".
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- Das Klären und Kühlen
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Der beim Kochen entstandene Bruch ist der so genannte Koch- oder Heißtrub. Dieser ist unerwünscht und muss deshalb ausgeschieden werden. Dieses wird durch unterschiedliche Verfahren erreicht.
Zum einen geschieht es durch die Heißwürzefiltration mit Kessel- oder Kerzenfiltern, zum anderen mit Zentrifugen. Ein weit verbreitetes System ist aber auch der Whirlpool. Hier kommt der so genannte "Teetasseneffekt" zur Geltung. Die Würze wird mit hoher Geschwindigkeit in den Whirlpool tangential eingeleitet und die in heftige Rotation geratene Würze erfährt in der Mitte einen Wirbel, wo die Trubteilchen hingezogen werden und sich als Trubkegel absetzen. Nach Beruhigung wird die klare Würze vorsichtig abgepumpt und der Trubkegel bleibt zurück.
Die abgepumpte klare Würze wird nun direkt über einen Plattenkühler gefahren, wo die heiße Würze auf Anstelltemperatur heruntergekühlt wird. Der Plattenkühler arbeitet nach dem Gegenstromprinzip. Heiße Würze wird mit kaltem Wasser "über kreuz" gefahren, wobei das Wasser heiß und die Würze kalt wird. Beim Abkühlen der Würze entsteht der Kalttrub. Dieser wird teilweise im Bier belassen, es gibt aber auch Brauereien die diesen entfernen. Das kann man wiederum mit Filtration, Separation (Zentrifuge) oder Flotation erreichen.
Die Entfernung von Trub ist vonnöten, um spätere Folgeerscheinungen auszuschließen. Diese könnten sein: Verschmierung der Hefe, erhöhter Schwand, zu hoher Fettsäuregehalt und Erschwerung der Bierfiltration.
Die nun auf Anstelltemperatur (Gäranfangstemperatur) gekühlte Würze wird belüftet und mit Hefe versetzt. Die Belüftung ist erforderlich für die Hefevermehrung, da die Hefe erst aerob vergärt (Vermehrungsphase) und erst später auf anaerob umschaltet (nach Verzehr des Sauerstoffs).
Diese mit Hefe und Luft behandelte Würze wird nun in die Gefäße des Gärkellers gepumpt. Dieses sind entweder Bottiche oder zylindrisch-konische Tanks, in denen die Hauptgärung stattfindet.
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- Die Gärung und Lagerung
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Die Vergärung der Zucker in der Würze zu Ethanol und Kohlendioxid, ist der wichtigste Vorgang durch die Hefe. Die Vorgänge der Gärung und Reifung hängen eng zusammen und sind deshalb nicht getrennt zu betrachten, sondern als ein Vorgang zu sehen.
Weiterhin werden bei der Gärung die so genannten Gärungsnebenprodukte gebildet, die für die Charakteristik und Geschmack und Aroma des Bieres maßgeblich sind. Die durch die Gärung verursachte pH-Absenkung (durch Bildung organischer Säuren) erhöht auch die natürliche Haltbarkeit des Bieres. Außerdem erfährt das Bier eine Farbaufhellung.
Während obergärige Hefen so genannte "Warmvergärer" sind (15-20°C), vergären die untergärigen Hefen bei 6-9°C und heißen deshalb "Kaltvergärer". Die obergärige Hefe bringt mehr Aromastoffe ins Bier als untergärige, wodurch obergärige Biere fruchtiger und aromatischer schmecken.
- Die einzelnen Gärstadien unterscheidet man wie folgt:
- Das Ankommen (Es entsteht weißer, kleinblasiger Schaum)
- Die Jung- oder Niederkräusen (Der Schaum wird sahniger und bekommt braune Stellen)
- Die Hochkräusen (Intensivste Gärung)
- Der Durchbruch (fallende Kräusen, braunes Aussehen)
- Die Schlaucherdecke (schmutzigbraune Schicht, die abgehoben wird)
Nach Beendigung der Hauptgärung muss das Jungbier heruntergekühlt werden. Bei der nachfolgenden Lagerung reift das Bier geschmacklich aus und klärt sich. Hier entwickelt sich dann auch die kolloidale Stabilität des Bieres. Nun sättigt es sich auch mit Kohlensäure.
Das ausgereifte und geklärte Bier ist nun bereit filtriert zu werden.
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- Das Filtrieren
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Obwohl das ausgereifte, naturtrübe Bier zum Verzehr und Genuss sehr wohl geeignet ist und auch gut schmeckt, erwartet der Großteil der Verbraucher blanke, filtrierte Biere.
Die Filtrationen erfolgen in der Brauerei wiederum durch verschiedenste Geräte. Hier gibt es Rahmenfilter, Kerzenfilter, Massefilter und Cross-Flow-Filter. Man unterscheidet auch nach Kieselgurfilter und Entkeimungsfilter. Durch die Filtration des Bieres wird auch dessen Haltbarkeit erhöht, weil nicht nur Hefezellen und Trübungsteilchen entfernt werden, sondern auch solche Stoffe, die im Verlauf von alleine ausscheiden und das Bier trüben würden. Eventuell vorhandene Mikroorganismen (Bierschädlinge) werden ebenfalls zurückgehalten.
Um die Filtersysteme zu entlasten, sind den meisten Filtrationen noch Separatoren vorgeschaltet die eine Vorklärung des Bieres bewirken. Die Filtersysteme selbst arbeiten nach dem Prinzip der Sieb- oder Oberflächenwirkung und Adsorptionswirkung. Unterstützt wird dies auch noch durch Zugabe von Kieselgur, einem Filterhilfsmittel.
Des Weiteren kann man zusätzlich die Haltbarkeit durch Entzug von Eiweiß- und Gerbstoffen erhöhen. Ziel der Filtration ist es, das Bier so haltbar zu machen, dass auf lange Zeit keine sichtbaren Veränderungen auftreten und das Bier sein Aussehen behält.
Das Bier mikrobiologisch einwandfrei zu haben, wird durch Kurzzeiterhitzung, Pasteurisation oder Kaltentkeimung (Entkeimungsfilter) erreicht. Hinsichtlich der Qualität und Geschmack des Bieres, ist die Kaltentkeimung vorzuziehen, da jede Wärmeeinwirkung auf ein Bier Nachteile mit sich bringt.
Das Bier wird während der Filtration auch teilweise mit Gärungskohlensäure "karbonisiert", um gezielte CO2-Gehalte einzustellen. Anschließend wird es im Drucktankkeller deponiert und von dort aus zu den Abfüllanlagen verteilt.
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- Die Abfüllung
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