Bierherstellung

                                                                           Projektant: Daspelgruber Wolfgang Betreuer: Baumgartner Harald  Inhaltsverzeichnis   1. Geschichtliches 42. Reinheitsgebot 43. Rohstoffe 53.1 Gerste 53.1.

1 Allgemeines 53.1.2 Zusammensetzung der Gerste (in %) 53.2 Hopfen 63.2.1 Allgemeines 63.

2.2 Zusammensetzung des Hopfens 73.3 Surrogate 73.3.1 Allgemeines 73.3.

2 Andere Rohfruchtarten neben Gerste 83.4 Brauwasser 83.4.1 Allgemeines 83.4.2.

Zusammensetzung des Brauwassers 93.5 Bierhefen 93.5.1. Allgemeines 93.5.

2 Hefeaufbereitung 94. Aufarbeiten der Rohstoffe 104.1 Würzbereitung 104.1.1 Das Schroten des Malzes 104.1.

2 Maischen 104.1.3 Abtrennung der Treber 114.1.4 Kochen und Hopfen der Würze 114.1.

5 Würzeaufbereitung 114.1.6 Filtration und Kühlung der Würze 114.2 Malzbereitung 114.2.1 Allgemeines 114.

2.2 Weichen 124.2.3 Keimen 124.2.4 Darren 124.

2.5 Prüfung der Malzqualität 135. Gärung 136. Filtration und Abfüllen des Bieres 146.1 Filtration 146.2 Abfüllen des Bieres 147.

Chemische Zusammensetzung des Bieres 158. Gesundheit und Toxikologie 168.1 Toxikologie 168.2 Alkoholmissbrauch 168.3 Günstige Wirkungen eines maßvollen Alkoholkonsums 169. Quellenverzeichnis 17             Bier hat schon immer die Menschen fasziniert.

Bereits Julius Cäsar nannte das Bier ein „fabelhaftes Getränk“, König Wenzel von Böhmen drohte jedem die Todesstrafe an, der Hopfenstecklinge außer Landes bringen wollte. Kalevala, ein finnisches Volksepos schilderte 1834 die Erschaffung der Welt in 200 Versen, in 400 Versen jedoch den Ursprung des Bieres. Auch Kleopatra badete nicht nur in Milch, sie wusch auch ihr Haar - mit Bier. Der Schaum dieses Getränks wird schon seit Jahrtausenden als Mittel für einen schöneren Teint eingesetzt. Eine ganz andere Bedeutung hingegen hatte das Bier im alten Rom: Da galt es als Medizin, vor allem gegen Würmer und Husten, wozu ihm nach dem vom berühmten Arzt Galen überliefertem Rezept Kräuter, Salz und Honig zugesetzt wurden. Und viele Schlaflose schwören darauf: Ein Schluck Bier vor dem Zubettgehen kann wahre Wunder wirken.

Hausmittel und Tipps rund ums Bier haben sich über Generationen gehalten. Jetzt aber bekommt das Bier und dessen mögliche positive Wirkung auf die Gesundheit wissenschaftliche Unterstützung. Immer mehr Studien weisen darauf hin, dass Bier - in mäßigen Mengen genossen - für unsere Gesundheit tatsächlich förderlich sein kann.       In meinen WMK – Projekt beschreibe ich die technische Herstellung von Bier. Dabei wollte ich genau erfahren, wie aus Hopfen, Wasser und Malz Bier entsteht. Mein Ziel ist es dabei den ganzen Prozess anschaulich und verständlich darzustellen.

          1. Geschichtliches   Die Bezeichnung BIER stammt wohl aus dem Mönchslatein des 6. Jahrhunderts, wobei aus BIBER, das heißt Trunk, das althochdeutsche Wort BIOR (das Gebraute) entstand; auch aus BERE, d.h. Gerste, könnte es abgeleitet sein. Die Bereitung von Bier wurde von ackerbaubetreibenden Völkern entwickelt.

Vor allem die Sumerer, können als das Volk betrachtet werden, das gegen Ende des 4. Jahrtausends v. Chr. Bier aus Emmer, einen beseelten Weizen und Gerste braute. Die Blütezeit erlebte das Bier zur Zeit der Babyloniern und zur Zeit der Pharaonen. Das älteste Bier wurde durch Zusatz verschiedener Kräuter und Beeren gewürzt.

Hopfen als Würzungsmittel lässt sich bereits bei den Babyloniern um 500 v. Chr. nachweisen. In Europa wurde der Hopfenzusatz erst im 14. Jahrhundert allgemein gültig. Im frühen Mittelalter wurde hauptsächlich in Klöstern Bier gebraut, erst später entstanden Brauereien in den Städten.

Besonders in Norddeutschland blühte das obergärige Braugewerbe auf. Nachdem 30 jährigen Krieg trat Bayern als Bierland allmählich in den Vordergrund. Anfang des 16. Jahrhunderts braute man zum ersten mal untergäriges Bier, das erst im 19. Jahrhundert das Obergärige weitgehend verdrängte. Mit Ausnahme von England ist die Obergärung auch in den anderen Ländern in Hintergrund geraten.

  2. Reinheitsgebot   Die bayrischen Herzöge Albrecht der IV und Wilhelm der IV regelten die Rohstofffrage durch strenge Reinheitsgebote. Danach durfte untergäriges Bier nur aus Gerste, Hopfen, Hefe und Wasser gebraut werden. Dieses Gesetz wurde erst durch das Biersteuergesetz vom 15. Juli 1909 für das gesamte Gebiet des Deutschen Reiches verbindlich, da die Untergärung in den nord-deutschen Ländern erst im 19. Jahrhundert aufkam.

Nach dem Biersteuergesetz ist das Mitverbrauen von Surrogaten wie Stärkemehlprodukten oder Zuckerhaltige Rohstoffe aller Art verboten. Auch die Anwendung sonstiger Zusatzstoffe wie Chemikalien, Schaummittel, Desinfektionsmittel usw., sofern sie in Bier gelöst verbleiben, wurde untersagt. Genehmigungspflichtig ist die Verwendung von in Bier unlöslichen Hilfsstoffen wie Klärmittel, die rein mechanisch wirken und wieder völlig ausgeschieden werden. In diesem Sinne wurden in den verflossenen Jahrzehnten viele Additive, wie Kieselgure, Kieselgele, Betonite, Hopfenpräperate, Ionentauscher usw., zugelassen.

Gegen Genehmigung darf auch Ascorbinsäure, NaCl usw. zugegeben werden. Für das obergärige Bier kann auch Malz aus anderem Getreide als Gerste mit Ausnahmen Reis, Mais und Dari vermaischt werden. Für das obergärige Bier ist ferner der Zusatzstoff von Süßstoffen erlaubt. Das Biergesetzbuch erlaubt die Mitverwendung von Rohfrucht, d. h.

von ungemälzten Getreidearten wie Gerstenschrot, Grünmalz, Bruchreis und Maisgrieß, von Zuckerarten wie Saccherose und sonstigen Surrogaten, sowie die Verwendung von Additiven wie Ascorbinsäure bis ca. 5 g/hl, SO2 bis zu 10 mg/l, von Enzymen, Tannin, Adsorbentien und Stabilisatoren. Die mäßige Anwendung von Surrogaten zeigte keine Beeinträchtigung der Bierqualität. 3. Rohstoffe   Gerste Hopfen Surrogate Brauwasser Bierhefen   3.1 Gerste 3.

1.1 Allgemeines   Bestimmte Gerstesorten eignen sich nicht nur wegen ihrer chemischen Zusammensetzung besonders gut zur Malz- und Bierbereitung, sondern auch weil ihre Spelzen einerseits den Blattkeim während der Keimung schützen und andererseits beim Läutervorgang die Lockerung der Treberschicht erleichtern. Gute Braugerste darf nicht zu feucht sein, wie dies bei vorzeitiger Ernte vorkommen kann. Sie sollte süß und nicht muffig riechen. Ihr Anteil an schalenlosen oder gebrochenen Körner sollte gering sein, um eine Pilzinfektion auszuschließen. Dazu sollte sie als wichtigste Voraussetzung einen hohen Anteil an Stärke im Vergleich zum Eiweiß haben.

  Die drei Hauptgerstesorten unterscheiden sich durch die Zahl der Kornzeilen ihrer Ähren. Für Brauzwecke bevorzugt man die zweizeilige, nickende Sommergerste. Für helles Malz werden feinspelzige, eiweißarme gut vermälzbare Braugerstensorten mit einem Eiweißgehalt von 9-10 % bevorzugt. Vierzeilige Gerste kommt im kalten Klima im Norden vor, doch ist sie wegen ihres hohen Eiweißgehaltes für das Brauen kaum geeignet. Sechszeilige Gerste ist in warmen Gegenden zu finden. Gute Malzqualitäten bringen der Westen der USA, China, Australien und das Mittelmeergebiet.

  3.1.2 Zusammensetzung der Gerste (in %)     Wasserfrei lufttrocken Wasser Stärke Zucker Pentosane Zellulose Eiweiß Fett Asche Sonstige Stoffe 0,0 63,0 2,0 9,0 5,0 11,0 2,5 2,6 4,9 15,0 53,5 1,7 7,7 4,3 9,3 2,1 2,2 4,2   Wasser: Der Wassergehalt der Gerste kann zwischen 12–20 % schwanken. Die optimale Feuchtigkeit für eine Optimale Lagerung liegt unterhalb von 14 %. Je niedriger die Lagerungstemperatur und je trockener die Luft ist, um so geringer bleiben die Trockensubstanzverluste. Stärke: Die Gerstenstärke kommt in Form größerer und kleinerer Körner vor; die kleineren Saatkörner sind leichter zu verzuckern als die größeren.

Zucker: Der geringe Zuckergehalt besteht aus Rohzucker neben Glucose und Fructose. Pentosane: Die Pentosane und Pentosen umfassen alle Abbauprodukte von Hemicellulosen und Gummistoffen. Zellulose: Die Zellulose kommt hauptsächlich in den Spelzen und im Endosperm vor. Eiweiß: Die Eiweißstoffe der Gerste bestehen durchschnittlich aus 93 % echtem Eiweiß und 7 % Eiweiß-Abbauprodukten. Fett: Da die beim Maischen zum großen Teil abgebaut werden und der Rest beim Läuterprozess in die Treber übergeht, haben sie auf die Schaumverhältnisse keinen Einfluss. Sonstige Stoffe: Zu diesen gehören die Gerstengummistoffe, die Hemicellulosen und die β-Glucane, die zur Steigerung der Viskosität der Würze und des Bieres beitragen.

  3.2 Hopfen   3.2.1 Allgemeines   Der Hopfen verleiht dem Bier den kennzeichnenden Bittergeschmack und das charakteristische Hopfenaroma daneben unterstützt er durch seinen Pektingehalt die Schaumbildung und begünstigt die Haltbarkeit. Er ist der teuerste Rohstoff der Bierbereitung, da die Wirkstoffe nur sehr schlecht ausgenutzt werden.   Der Hopfen ist eine winterharte, zweihäusige Kletterpflanze, die zur Gruppe der Nesselgewächse gehört.

Die Becherdrüsen der reichen Fruchtstände sekretieren 0,2 mm große, goldgelbe Körner, das sogenannte Lupulin oder Hopfenmehl, die die Träger der Bitterstoffe und der ätherischen Öle sind. Die richtige Auswahl der geeigneten Hopfensorte, die feine, edle, zarte bis betonte Bitterungen liefert, ist für den gewünschten Biertyp entscheidend.   Die mit 75–80 % Feuchte gepflückten Dolden müssen im Hopfendarren bei Temperaturen von max. 65 °C sorgfältig getrocknet werden. Frischhopfen unterliegt durch Wärme, Luft und Licht raschen Veränderungen, wobei die Bitterstoffe unter Ausbildung von käsigem Geruch verharzen, die Öle ranzig werden und die Polyphenole sich polymerisieren. Deshalb ist eine Aufbewahrung des Frischhopfens in kühlen, trockenen und gut gelüfteten, dunklen Hopfenkellern bei 0 °C unumgänglich notwendig.

  In Deutschland (Hallertau) befindet sich das größte Hopfenanbaugebiet der Welt. 3.2.2 Zusammensetzung des Hopfens     Wasserfrei Lufttrocken Wasser Bitterstoffe Ätherische Öle Polyphenole Eiweiß Asche Rohfaser (Rohcellulose) N – freie Extraktstoffe 0,0 18,3 0,5 3,5 20,0 8,5 15,0 34,0 11,0 16,3 0,4 3,1 17,8 7,6 13,4 30,2   Bitterstoffe: Hier unterscheidet man die α – Säuren und die β – Säuren (Lupulone). Die α – Säuren haben einen hohen Bitterwert, die β – Säuren gewinnen erst bei der Oxidation in die Weichharzstoffe und beim oxidativen Abbau ihre bittere Wirkung. Hopfenöle: Die enthaltenen ätherischen Öle gehen beim Hopfenkochen infolge ihrer Wasserdampfflüchtigkeit zum großen Teil verloren.

Die verbleibende Restmenge reicht im allgemeinen nicht aus, dem Bier die geruchlich erwünschte „Hopfenblume“ zu erteilen. Die Hopfenöle bestehen zu einem großen Teil aus Tepenen und Terpenoiden. Beim Darren und Lagern bilden sich Alkohole, Ketone, Aldehyde und freie Säuren, die zwar der bestimmende Faktor für die Geruchsintensität des Hopfenparfüms sind, bei zu hohem Anteil aber eine Verschlechterung des Geruchs bewirken. Polyphenole: Die im Hopfen in Mengen enthaltenen Polyphenol-Gerbstoffe sind reaktionsfreudiger als die Malzgerbstoffe; denn sie fördern das Ausfallen der Eiweiße beim Würzekochen in Form des „Bruchs“ in stärkerem Maße. Da aber diese Komplexe schwer löslich sind, scheiden sie sich im Bier unter Trübung, so dass solche Biere einer Stabilisierung bedürfen. Sonstige Bestandteile: Der Eiweißgehalt des Hopfens hat brautechnisch, schon wegen der relativ niedrigen Hopfengabe, geringe Bedeutung als das Malzeiweiß.

Weitere Bestandteile sind der schaumfördernde Gehalt an Pektin, der Gehalt an Dextrose und die mineralischen Stoffe. Aus Pflanzenschutzmittel können auch Cu- oder As- Salze in die Würze gelangen.   3.3 Surrogate   3.3.1 Allgemeines   Unter Surrogate versteht man Ersatzstoffe für das Malz z.

B. Rohfrucht, also ungekeimte Materialien, wie Gerste, Weizen, Mais oder Reis, die meistens in Form von Schroten, Griesen, Flocken oder Mehlen eingemaischt werden; statt Gerste wird auch Futtergerste erfolgreich mitvermaischt. Zu den Surrogaten gehören auch Brauzucker, Grünmalz, Stärkemehl, Sirup und Konzentrate.   3.3.2 Andere Rohfruchtarten neben Gerste   Weizen: wird teils als Rohfrucht oder Weizenmehl eingemaischt, teils als Weizenmalz in Mischung mit Gerstenmalz für die Bereitung obergäriger Biere verwendet.

Mais: wird in Form von Flocken und Grieß verarbeitet. Die nach Entfernen des ölreichen Keimlings gewonnene Grieße weisen hohen Extraktausbeuten von 90-100 % auf. Ein Restgehalt von 1-2 % Fett im Grieß ist nicht schaumschädlich. Mais ergibt vollmundigere Biere als Reis. Reis: wird in Form von Bruchreis verarbeitet; Um die Reisstärke gut zu verzuckern, muss sie vor dem Zumaischen bei ihrer spezifischen Verkleisterungstemperatur von 76 85 % verkleistert werden. Ein Zusatz von Bakterienamylase fördert bei pH 5.

8-7.3 den Stärkeabbau. Brauzucker: in Form von technisch reinem Rohr-, Rüben-, Invert- und Stärkezucker wird der Würzepfanne beim Hopfenkochen zugesetzt. Sirupe: Da die Mitverarbeitung von Rohfrucht nicht immer glatt verläuft, werden vielfach flüssige Sirupe verwendet, die auch in Pulverform als Gerstenextraktpulver oder Instant-Würzepulver gehandelt werden. Konzentrate: Gehopfte Würzekonzentrate und ungehopfte Malzextrakte werden aus Würzen herkömmlicher Brauweise durch Eindicken erzeugt. Würzekonzentrate ermöglichen den Bau von Brauereien ohne Sudhäuser, die Überbrückung von Saisonspitzen und die Steigerung der Produktionskapazität.

  3.4 Brauwasser   3.4.1 Allgemeines   Das Brauwasser wird im Sudhaus für die Bereitung der Maische verwendet und muss qualitativ wie quantitativ den Anforderungen eines Trinkwassers genügen. Da die Zusammensetzung des Brauwassers entscheidenden Einfluss auf die Bierqualität ausübt, muss man den Salzgehalt genau analysieren um entsprechend dem gewünschten Biercharakter zweckdienlichen Korrekturen vornehmen zu können. Die Salze des Wassers beeinflussen vor allem die pH – Verhältnisse in Maische, Würze und Bier.

Da die Maische bzw. Würze für die enzymatischen Vorgänge im allgemeinen zu hohe pH-Werte aufweist, ist es unter Umständen notwendig, durch Ansäuern einen optimalen pH-Wert zu schaffen. Naturwässer, die keine Korrektion bedürfen sind stets gute Brauwässer. Während sich für helle, stark gehopfte Biere weiche Urgesteinswässer vorzüglich eignen, sind nicht zu harte Carbonatwässer ohne Korrektion nur für die Bereitung dunkler Biere anwendbar, weil dunkle Malze saurer reagieren als helle.           3.4.

2. Zusammensetzung des Brauwassers     Wien München Gesamtrückstand CaO MgO Sulfate Chloride Nitrate Gesamthärte Carbonathärte Nichtcarbonathärte (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) °dH °dH °dH 947,6 243-227,5 112,7 180,3 39 Spuren 38,55 30,9 7,65 270-284 71-106 18,5-30 7,5-18,4 2,0 Spuren 14,8 13-14,2 0,6-1,8   3.5 Bierhefen   3.5.1. Allgemeines   Die Bierhefen (einzellige Mikroorganismen) werden als Reinzuckerhefen von Hefebänken bezogen und im Betrieb zu dickbreiiger Hefe vermehrt.

Während der Gärung nimmt die Hefe dann im Verhältnis 1:4 zu. Innerhalb der Hefen werden zahlreiche Stämme unterschieden. In der Brauerei werden diese Stämme in zwei große Gruppen, ober – und untergärige Hefe eingeteilt. Die Unterschiede zwischen diesen Hefegruppen liegen in der äußeren Form und in der Art ihrer Vermehrung. Untergärige Hefe sinkt während und am Ende der Gärung zu Boden (durch die geringe Zelloberfläche). Obergärige Hefen steigen durch die Kohlensäure getrieben wegen der großen Oberfläche nach oben.

Unterschiede bestehen auch in dem Vermögen, verschiedene Zuckerarten zu vergären und in der Bildung von Gärungsnebenprodukten (Aromastoffe). Obergärige Biere sind deutlich aromatischer als untergärige. Obergärige Hefe benötigt wärmere Temperaturen zwischen 15 und 20 °C. Die Verwendung der obergärigen Hefe hat eine längere Tradition, aufgrund des geringen Kühlungsbedarf. Die untergärige Hefe braucht eine Temperatur von 6 bis 9 °C, die vor der Erfindung der Kältemaschinen nur im Winter erreicht werden konnten.   3.

5.2 Hefeaufbereitung   Bei der Hefeaufbereitung streift man die obenauf befindliche Hefeschicht, den „Vorzeug“, vorsichtig ab, sondert die mittlere Schicht, die „Kernhefe“ ab und vereint die unterste Schicht die „Bodenhefe“, mit dem Vorzeug. Die Kernhefe befreit man in den im Hefekeller befindlichen Hefewannen durch Waschen und Schlämmen von Eiweißgerinsel und sonstigen Verunreinigungen. Eine Aufbewahrung der gewaschenen Betriebshefe unter Wasser bei 0-1 °C fördert die Frischhaltung, man soll sie aber möglichst bald schon wieder verwenden, denn schon 24-stündiges kaltes Wässern mindert die Gärkraft infolge osmotischer Auslagerung.   4. Aufarbeiten der Rohstoffe   4.

1 Würzbereitung   4.1.1 Das Schroten des Malzes   Die Würze wird durch Extrahieren des Malzes mit Wasser nach bestimmten Regeln gewonnen. Um die Extraktion möglichst rasch und vollkommen durchführen zu können, muss das Malz zunächst zerkleinert - geschrotet werden. Das geschieht mittels Malzschrotmühlen. Die Beschaffenheit des Malzes ist von ausschlaggebender Bedeutung für den Verlauf des Läuterungsprozesses (Trennung der Würze von den Trebern).

Optimales Schrot erhält man durch mahlen mit einer Sechswalzenmühle bei dreifachen Durchgang.   4.1.2 Maischen   Das mit Brauwasser eingeteigte Malzschrot „die Maische“ enthält die extraktliefernden Stoffe (Stärke, Eiweißstoffe,...

) zum größten Teil nicht in unlöslicher Form. Diese Inhaltstoffe, vor allem die Stärke müssen im Verlauf der Maischeprozesse durch die im Malz enthaltenen Enzyme abgebaut werde. Die Verzuckerung der Stärke durch α – Amylase verläuft bei 62-74 °C und pH 5,3-5,8 optimal. Die optimalen Bedingungen für die hydrolytische Spaltung durch β – Amylase liegen bei 60-65 °C und pH von 4,6.   Es haben sich einige Hauptmaischverfahren entwickelt, die in verschiedensten Formen immer wieder angewandt werden.   Infusionsverfahren Dekoktionsverfahren Dreimaischverfahren Zweimaischverfahren Hochkurzmaischverfahren Springmaischverfahren   Beim Infusionsverfahren wird kein Anteil der Maische gekocht, vielmehr wird die Abmaischtemperatur allmählich unter der dazwischenschalten von Verzuckerungsrasten durch Dampfzufuhr oder Heißwasserzusatz erreicht.

  Beim Zweimaischverfahren maischt man bei 50°C ein. Mit der ersten 50 % betragenden Dickmaische die man 30 min kocht, wird die Hauptmaische dann auf 65 °C gebracht. Mit der zweiten ca. 30 % betragenden Dickmaische wird abgemaischt. Das Verfahren eignet sich für helle, gut gelöste Malze, insbesondere für die hochvergorenen, stark verhopften Pilsbiere.   4.

1.3 Abtrennung der Treber   Die Würze wird von den Trebern, die als die festen, ungelösten Bestandteile der Maische im wesentlichen aus den ausgekochten Spelzen und etwas Extrakt bestehen, mit dem Läuterbottich und dem Maischefilter abgetrennt. In den ersten Stufe trennt man die konzentrierte Vorderwürze ab, in der zweiten werden die Treber mit dem Nachguss ausgewaschen, wobei die dünnere Nachwürze und dann die extraktarmen Glattwässer anfallen. Die Abtrennung erfolgt im Maische- und Läuterbottich. Die intakten Spelzen bilden hier die Filterschicht, die möglichst locker sein soll damit die Würze leichter abfließen kann.   4.

1.4 Kochen und Hopfen der Würze   Mit dem Kochen der Würze verfolgt man zwei wesentlichen Ziele: das Einengen der Würze auf eine gewünschte Konzentration und die Koagulation der Eiweiße. Der wichtigste Vorgang des Würzekochens ist die Überführung der durch den Hopfen zugeführten schwerlöslichen Harze in die löslichen Isomeren, die sog. Isoverbindungen, die dem Bier die gewünschte bittere Note verleihen.   4.1.

5 Würzeaufbereitung   Die Aufbereitung der Ausschlagwürze zwischen Sudhaus und Gärkeller umfasst die Abtrennung der Hopfentreber im Hopfenseiher, wenn die Würze mit Hopfendolden gekocht wurde, die Kühlung, die Klärung von Trübbestandteilen, die Belüftung und das Anstellen mit Hefe. Die Klärung der Würze erfolgt in Whirlpools. Der Whirlpool ist ein zylindrisches Gefäß von 250-500 hl Inhalt mit ebenen oder leicht konkaven Böden mit leichtem Gefälle.   4.1.6 Filtration und Kühlung der Würze   Man kann die heiße Würze zuerst filtrieren und dann kühlen oder die Würze zuerst kühlen und dann filtrieren.

Zur Abscheidung der Kühltrübe ist es am günstigsten, vom Heißtrüben befreite und gekühlte Würze über Kieselgur zu filtrieren. Man erhält so Biere, die ohne weitere Stabilisierung 8 Monate blank bleiben. Gekühlt wird mittels Plattenkühler die eine rasche Abkühlung garantieren und so zum grobflockigen Kühltrübausfall führen.   4.2 Malzbereitung   4.2.

1 Allgemeines   Getreide wird durch Weichen mit Wasser zum Keimen gebracht und das so erhaltene Grünmalz durch Trocknen und Rösten in mehr oder weniger dunkles und aromareiches Darrmalz übergeführt. Der auf Trockenmasse bezogene Mälzungsverlust liegt bei 11–13 %. Bis zur Verwendung wird Darrmalz 4-6 Wochen gelagert. Unter Malz wird nach dem Biersteuergesetz alles künstlich zum Keimen gebrachte Getreide verstanden. Die Mälzerei bezweckt die Herstellung eines gleichmäßig und gut gelösten enzymreichen Braumalzes von hoher Extraktgiebigkeit in möglichst kurzer Weich-, Keim-, und Darrzeit und unter geringem Mälzungsschwand.   4.

2.2 Weichen   Beim Weichen wird dem Getreide das zum Keimen notwendige Wasser zugeführt. Die Endwassergehalte liegen bei dunklem Malzbier bei 44–46 %. Weichgrad: Unter dem Weichgrad versteht man den in Prozenten ausgedrückten Wassergehalt des ausgeweichten, quellreifen Weichgut. Es gibt verschiedene Weichverfahren die wichtigsten sind:   Dornkaat Saladin Weiche Berieselung oder Zerstäubungsweiche Warmwasserweiche / Heißwasserweiche Flutweiche von Macey und Stowell Wiederweiche nach Kirsop und Pollock Alkalische Weiche   4.2.

3 Keimen   Wenn das Getreide den gewünschten Weichgrad erlangt hat, lässt man es auf Tennen, in Kasten oder in Trommeln keimen. Das helle Malz lässt man 7 Tage keimen, während man dunkles 9 Tage und länger keimen lässt. Aus der einfachsten, heute meistens mechanisierten Keimungsart, der Trennmälzerei, die an die kühle Jahreszeit gebunden war, sind die pneumatischen Mälzungssysteme in Kästen und Trommeln hervorgegangen, bei denen „konditionierte“ Luft von bestimmter relativer Feuchte und Temperatur durch das Keimgut geblasen wird. Man unterscheidet zwei Hauptarten bei den Keimungsverfahren:   Periodische Mälzungssysteme Kontinuierliche Mälzungssysteme   Die kontinuierlichen Mälzungssystemen unterteilt man in horizontal-verlaufende und in vertikal-laufende Systeme.   4.2.

4 Darren   Beim Darren wird der Charakter (z.B. Schaumhaltbarkeit) des Malzes und auch der des Bieres festgelegt. Darrfehler können sich über die Maische bis hin zum fertigen Bier auswirken. Das als Grünmalz bezeichnete gekeimte Getreide mit einem Wassergehalt von 42-45 % wird durch den Darrprozess in lagerfähiges Darrmalz mit 2-3 % Wasser übergeführt. Gleichzeitig bilden sich Röstaroma und Farbe aus.

Zunächst wird ca. 1 Stunde bei 35 – 40 °C getrocknet, wobei der Wassergehalt für die Herstellung hellen Malzes schnell auf 10 % gesenkt wird, während für die Herstellung dunklen Malzes zur Intensivierung hydrolytischer Prozesse längere Zeit unter 20 % gehalten wird. Dann wird in ca. 2 Stunden auf die Rösttemperatur aufgeheizt und 4–5 Stunden bei 80°C (helles Malz) und 105 °C (dunkles Malz) geröstet. Diesen Vorgang bezeichnet man als Abdarren. Anschließend wird das Darrmalz von den Keimen befreit, gereinigt und poliert.

Man unterscheidet verschiedene Darrsysteme die wichtigsten sind:   Müger Darre Hochdruck – Heißwasserdarre Steinecker – Hydro – Hochleistungsdarre   4.2.5 Prüfung der Malzqualität   Der Brauwert des Malzes wird vor allem nach den vereinbarten Kongressmaischverfahren und durch Bestimmung von Konstanten, wie Extraktgiebigkeit, Mehlschrotdifferenz, usw. ermittelt.   5. Gärung  Die Hefe benötigt zur Vermehrung Sauerstoff.

Die bei der Gärung eingesetzte Hefe soll sich besonders zu Gärung um das ca. 3-4fache vermehren. Dazu muss die Hefe natürlich in der kalten Würze intensiv belüftet werden. Dies ist das einzige Mal während der gesamten Bierherstellung, dass eine Zufuhr von Sauerstoff gezielt erfolgt. Die Würze wird sofort nach dem Abkühlen beim Transport in den Gärtank im Durchfluss über Düsen belüftet. Der Hauptvorgang bei der Gärung ist die Umwandlung von Zucker in Alkohol und Kohlensäure.

Dabei bilden sich Gärungsnebenprodukte, die den Geschmack und den Geruch des Bieres wesentlich beeinflussen. Die Bildung und der teilweise Abbau dieser Nebenprodukte ist eng mit dem Stoffwechsel der Hefe verbunden. Durch die einsetzende Gärung wird Wärme frei, die abgeleitete werden muss, d. h. während der Gärung muss ständig gekühlt werden. Die Gärung dauert insgesamt 7- 12 Tage (Befüllung bis Entleerung des Gärtanks).

Zum Ende der Gärung setzt sich die Hefe im Konus des Tanks ab. Die Lebensvorgänge sinken auf ein Minimum, ein Energiegewinn durch Atmung oder Gärung ist nicht mehr möglich. Weder Sauerstoff noch vergärbare Zucker sind im „Jungbier“ noch vorhanden. Die Hefe „hungert“. Sie wird nach der Abkühlung des Tankinhalts zuerst aus dem Konus abgezogen und in getrennten Hefetanks gekühlt gelagert. Moderne Gärverfahren sind so ausgerichtet, dass am Ende der Gärung die Zusammensetzung des Bieres im weiteren Prozess kaum noch verändert wird.

Dennoch ist eine zusätzliche weitere Reifung/Lagerung notwendig. Das Jungbier wird nach der weitgehenden Entfernung der Hefe in Tanks gefüllt, um dort bei Temperaturen von ca. 0-1 °C nach ca. drei Wochen zu lagern. Heute wird häufig eine Schnellgärung durchgeführt, die eine Steigerung der Erzeugungskapazität ohne besondere Investition ermöglicht. Durch erhöhte Gärtemperatur, stärkere Würzebelüftung, Rühren der Gärwürze, höhere Hefegabe und Anwendung thermophiler Hefesorten, deren optimale Gärtemperatur von 16-17 °C die Bierqualität schädigt, wird die Gärzeit verringert.

6. Filtration und Abfüllen des Bieres   6.1 Filtration   Das ausstoßreife Lagerbier, das trotz der langen und kalten Klärzeit durch nicht völlig sedimentierte Hefe- und Bakterienzellen sowie durch Trübteilchen stets noch schwach getrübt „schleierig“ ist, muss vor dem Abfüllen filtriert werden, um es blank und biologisch möglichst haltbar zu machen. Damit das Bier nichts von seiner Rezenz verliert, muss es entlang der Abfüllstrecke unter Gegendruck und auf tiefer Temperatur „isobarometrisch“ bleiben.   Neben den früher verwendeten Massefilter benutzt man heute überwiegend Kieselgur-Anschwemmfilter sowie Schichtenfilter, also Filterpressen, die teilweise auch kombiniert werden können. Die Kieselgurfilter verwendet man auch in Form der Kerzenfilter mit einer Gur-Anschwemmschicht.

Bei der Filtration mit Filterhilfsmittel werden neben Trübstoffen auch wertvolle, kolloid gelöste Geschmackstoffe, Eiweiße, Bitterstoffe usw. Adsorbiert. Zur Bierklärung seltener anzutreffen sind Tellerzentrifugen.   6.2 Abfüllen des Bieres   Abfüllung in Fässer   Durch die isobarometrische Abfüllung bei gleichem Druck im Bierkessel und im Fass wird erreicht, dass man das Bier ohne zu schäumen, als „schwarz“ d.h.

schaumlos abfüllen kann. Bei den moderneren Abfüllsystemen ist jeder Kontakt des Bieres mit der Luft auszuschalten.   Abfüllen in Flaschen   Um ein Schäumen und CO2 Verluste beim Abfüllen zu vermeiden, arbeitet auch der Flaschenfüller isobarometrisch unter Vorspannung mit Druckluft oder besser mit CO2. Ein vorheriges Vorevakuieren der Flaschen wirkt sich günstig aus. Um den Luft- bzw. O2-Gehalt im Leerraum des Flaschenhalses zu vermindern, wird mit einem Hochdruckeinspritzapparat Wasser, CO2 oder feinschaumiges Bier in jede abgefüllte Flasche eingespritzt.

  Sauerstoffkontrolle   Oxidation wertvoller Inhaltsstoffe des Bieres bewirken geschmackliche Verschlechterung in Form von Brotgeschmack, herber Bitterer, Zerstörung von Aromastoffen, Färbungen und Trübungen, die sich durch ein pasteurisieren noch steigern.   Flaschen und Dosenmaterial   Die Glasflasche wird auch weiterhin ihre dominierende Stelle beibehalten. Einwegflaschen sind trotz des geringen Gewichtes nicht nur labiler sondern auch teurer. Für Dosen nimmt man Aluminium bzw. Weiss- oder Schwarzblech, das inwändig mit einem Speziallack versehen ist, weil Schwermetallionen leicht Biertrübungen hervorrufen.   Pasteurisieren   Biere kann man durch Hitzeeinwirkung oder durch Kaltsterilisation mit Entkeimungsfilter sterilisieren.

Bei der Hitzsterilisation wird das in Flaschen abgefüllte Bier im allgemeinen 20 min auf 60 °C erwärmt.   Kältetrübung und Stabilisierung des Bieres   Kältetrübungen des Bieres, als Vorläufer der nicht biologischen Dauertrübung, beruhen in erster Linie auf der Ausfällung von Eiweißen durch Polyphenole. Länger lagernde Biere neigen desto mehr zu Kältetrübung, je mehr Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen sie enthalten.   7. Chemische Zusammensetzung des Bieres   Biersorte Stammwürze in % Alkohol in % Helles Vollbier Helles Exportbier Helles Bockbier Pilsbier Diät-Pils Märzenbier Dunkles Exportbier Dunkles Starkbier Nährbier Weißbier 11,5 12,8 16,7 12,0 11,4 14,0 13,0 18,7 13,0 12,8 3,60 4,30 5,00 4,00 4,80 4,20 4,00 5,90 1,50 4,50     8. Gesundheit und Toxikologie   8.

1 Toxikologie   Die physiologische Wirkung von Bier beruht vor allem auf seinen Alkoholgehalt; sie wird durch die beruhigende Wirkung des Hopfens ergänzt. Biere mit weniger als 1,5 % Alkohol wirken nicht mehr berauschend infolge der starken Diurese durch die Begleitstoffe im Bier. Akute Vergiftungen sind nur beim Starkbier möglich.   Die ersten Biererkrankungen traten in Manchester (England) um die Jahrhundertwende auf. Die durch Alkohol zu erklärende Polyneuritis war allerdings durch Kreislaufschäden schon tödlich. Ein Pigmentation der Haut führte zum Verdacht einer Verunreinigung des Bieres mit Arsen.

Quelle für Arsen war die unreine Schwefelsäure mit ca. 1,4 % Arsen. Sie wurde zur Herstellung von Inventzucker in der Brauerei benutzt.   8.2 Alkoholmissbrauch   Ein Vergleich der neuesten Umfrageergebnisse mit den seit 1977 jährlich erhobenen Daten zeigt, dass die Gefahr des Alkoholmissbrauches nicht zugenommen hat. Unverändert zählen 3 % der Bevölkerung zu den sog.

Starktrinkern, die mit einem täglichen Alkoholkonsum von mehr als 80g reinen Alkohol zwar noch nicht alkoholkrank, also abhängig, sein müssen aber die damit die bisher von den meisten Wissenschaftlern genannte Verträglichkeitsrate überschreiten.   8.3 Günstige Wirkungen eines maßvollen Alkoholkonsums   Hier einige erzielte Ergebnisse von den biochemischen und klinischen Forschungen über maßvollen Alkoholverzehr: kleine Alkoholmengen wirken atmungsstimulierend, appetitanregend, verdauungsfördernd und harntreibend geringe Alkoholmengen erhöhen die Kontaktfreudigkeit und fördern die Stimmung mäßige Alkoholtrinken weisen wesentlich weniger Erkrankungen im Magen- Darmtrakt auf Bier ist ein natürliches Antistressmittel Maßvolle Bier und Weintrinker gehen ein geringeres Risiko ein einen Herzinfarkt zu erleiden Maßvoller Alkoholverzehr erweist sich in körperlicher, seelischer und gesellschaftlicher Hinsicht für aktive und ältere Menschen als günstig             9. Quellenverzeichnis   Ullmann: Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. und neubearbeitete und erweiterte Auflage, Band 8, Verlag Chemie, Weinheim/ Bergsh.   Ullmann: Enzyklopädie der technischen Chemie, 2.

Auflage, Band 2, Verlag Urban & Schwarzenberg, Berlin/Wien 1928   Ullmann: Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 2, Verlag Chemie, Weinheim/ Bergsh., 1975   Römpp: Chemie Lexikon, 9. erweiterte und neubearbeitete Auflage 1990, Verlag Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York   Prof. Piendl: Bier und Gesundheit, Seminarunterlagen, Brauereiunterlagen   Hans G. Schlegel: Allgemeine Mikrobiologie, 7.

überarbeitete Auflage, Verlag Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York 1992      

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