Brautechnologie

Verfahren

Maischebereitung im Sudhaus

Zu Zeiten, als die biochemisch-enzymatischen Vorgänge bei der Maische noch nicht im Detail bekannt waren, sprach der Braumeister oft ein Stoßgebet zur Hl. Barbara, der Schutzherrin der Artilleristen, Sprengmeister und Braumeister: "Möge der Sud gelingen!". Wenn er einmal nicht gelang, und man vor der Hopfengabe den Fehler entdeckte war man froh dass nur das Malz verloren war und wenn es ganz schlimm kam, dann war "Hopfen und Malz verloren", was bis heute ein geflügeltes Wort geblieben ist.

Dank unermüdlicher Forschungsarbeit ist die Arbeit im Sudhaus heute keine alchimistische Geheimwissenschaft mehr, sondern ein bis ins Detail steuerbarer enzymatisch-thermodynamischer Prozess.

Beim Maischvorgang wird das geschrotete Malz mit Wasser in einem sogenannten Maischbottich gemischt, wobei je nach Malzqualität und gewünschter Biersorte ein bestimmtes Temperatur- Zeitprogramm gefahren und gegebenenfalls Teilmengen zur getrennten Behandlung entnommen werden, um bestimmte Lösungseffekte zu erzielen.

Hauptsächlich geht es beim Maischprozess um die Lösung und spätere Abläuterung des Malzes. Darunter versteht man die enzymatische Umwandlung des Reservepolysaccharides Stärke, der Hemicellulosen (Pentosane) und der Getreideproteine (Albumine, Globuline, Prolamine, Gluteline).

Die Stärke besteht ihrerseits wieder aus zwei Unterklassen, der weitgehend unverzweigten Amylose und dem stark verzweigten Amylopectin.

Wie wir bereits im Kapitel Mälzerei erfahren haben, werden während des Mälzvorganges durch die Aleuronschichte des Gerstenkornes Amylasen gebildet, die nach dem Darren im Malz verbleiben. Nach Kontakt mit Wasser und bei geeigneter Temperatur und pH Wert der Maische wird nun die Stärke im Mehlkörper durch diese Amylasen zersetzt. Dabei spaltet die sogenannte Alpha-Amylase, die zur Gruppe der Endoamylasen gehört, von der Amylose (vorwiegend 1,4-Verzweigungen) größere Bruchstücke ab. Beim Amylopectin kommt sie jeweils bei den 1,6-Verzweigungen zum Stillstand, sodass es für einen vollständigen Abbau weiterer Enzyme bedarf. Die Beta-Amylase, die zur Gruppe der Exoamylasen gehört, zerlegt diese Bruchstücke vom Ende beginnend in Maltoseeinheiten. Die Glucoamylase oder die Maltase schließlich können die Oligosaccharide und die Maltose noch weiter zur Glucose spalten.

Damit die Stärke, die in Stärkekörnern vorliegt, auch enzymatisch angegriffen werden kann, müssen die Stärkekörner aufquellen und die Stärke verkleistern.

Wie bei jedem enzymatischen Prozess ist also die Temperatur, der pH Wert, die Enzymaktivität und der Aufschließungszustand des Substrates von Bedeutung.

Es haben sich daher verschiedene Maischverfahren etabliert, die grob in die Induktionsverfahren und die Dekoktionsverfahren eingeteilt werden können.

Dekoktionsverfahren

Bei den Induktionsverfahren wird zunächst ein Teil der Maische gekocht, wobei einerseits die Stärke verkleistert, andererseits aber die Enzyme denaturiert werden. Man führt daher die gekochte Teilmaische wieder einer ungekochten Teilmaische zu, wobei die Mischtemperatur so gewählt wird, dass die Enzymaktivität optimal wird. Dann hält man die Temperatur eine bestimmte Zeit konstant und wiederholt das Zuführen gekochter Maische noch 2-3 mal.

Entsprechend werden diese Verfahren als Zwei- bzw. Dreimaischverfahren bezeichnet. Die dazwischenliegenden Haltetemperaturen werden je nach beabsichtigter Wirkung als Malzrast, Eiweißrast bzw. Verzuckerungsrast bezeichnet.

Infusionsverfahren

Beim Infusionsverfahren wird die gesamte Maische über ein Temperatur- Zeitprogramm erhitzt und dabei verzuckert.

Den Endpunkt der Verzuckerung kann man anhand der klassischen Jodprobe feststellen, die auf dem Prinzip der Blaufärbung einer Jodlösung durch Stärke beruht.

Die apparative Ausstattung der Brauerei im Sudhaus für die Durchführung des Maisch- und Läuterprozesses besteht entweder in klassischen Kupferkesseln oder heute häufig auch Edelstahlkesseln, die als Maischbottich, Maischpfanne und Läuterbottich bezeichnet werden.

Der Maischbottich ist im wesentlichen ein beheizbarer Rührbehälter aus Kupfer oder Edelstahl mit einem langsamlaufenden Rührwerk, das die Aufgabe hat, einen optimalen Stoff- und Wärmeaustausch zwischen ungelöstem und gelöstem Malz zu bewerkstelligen.

Die Sudpfanne ist im Verhältnis dazu kleiner und verfügt über eine größere Heizfläche und ein schneller laufendes Rührwerk. Sie dient zur Aufnahme der abgezogenen Teilmaischen.

Häufig findet man kombinierte Maischbottichpfannen, die beide Aufgaben übernehmen können.

Der klassische Läuterbottich ist ein eher flacher Behälter mit isolierter Wandung, um die Temperatur während des Abläuterns konstant halten zu können. Der Boden ist oft als flacher Boden mit einem Schlitz- oder Spaltsieb ausgeführt.

Zur Auflockerung des Treberkuchens dient ein Aufhackapparat.

Unterhalb des Senkbodens befinden sich die Läuterrohre, die die Fläche des Maischbottichs in mehrere "Quellgebiete" aufteilen.

Beim Maischen wird nun mit Hilfe des Rührwerkes eine ausreichende Durchmischung erzeugt, sodass ein intensiver Wärme- und Stoffaustausch zwischen gelöstem und noch unglöstem Malz stattfinden kann. Durch gezieltes stufenweises Aufheizen der Gesamtmenge bzw. schrittweises Ab- und Zupumpen von Maische wird möglichst viel Malz in Lösung gebracht, sodass nach Möglichkeit nur mehr die Spelzen übrig bleiben.

Als nächstes muss das gelöste Malz - die sogenannte Würze von den Spelzen getrennt werden. Dazu schaltet man das Rührwerk ab und lässt die Spelzen zu Boden sinken.

Jetzt tritt der Spaltboden in Aktion und über die Läuterrohre wird die Würze kontrolliert abgezogen, wobei es darauf ankommt, ein möglichst klares Filtrat zu erhalten. Die Spelzen selbst dienen dabei als Filterhilfe.

Ist die Würze abgezogen, werden die Spelzen, nun schon als Trebern bezeichnet, mit kleineren Mengen von frischem Wasser übergossen, um sie vom Restzucker zu befreien. Diesen Vorgang bezeichnet man als "Anschwänzen".

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, den Vorgang des Abläuterns zu beschleunigen und so sind im Laufe der Zeit verschiedenste Konstruktionen entstanden, von denen hier beispielhaft der Strainmaster erwähnt sei, der insbesondere im angloamerianischen Raum oft angetroffen wird. Auch statische Maischefilter und rotierende Trommelfilter sind im Einsatz.

Würzekochen

Nach dem Maischvorgang ist die Würze, vorwiegend aufgrund der wechselnden Anschwänzwassermengen, in einer undefinierten Konzentration und muss durch Kochen bis zum gewünschten Stammwürzegehalt aufkonzentriert werden.

Gleichzeitig wird beim Kochen der Würze eine Denaturierung (Inaktivierung) der Enzyme und eine Ausfällung der Eiweiße (des koagulierbaren Stickstoffes) bewirkt.

Die Hopfengabe, die ebenfalls auf dieser Stufe der Verarbeitung erfolgt, verbunden mit der Lösung der Hopfenbestandteile und der Isomerisierung der Alphasäuren tragen wesentlich zur Aromabildung bei.

Die Hopfengabe erfolgt oft in mehreren Stufen, in Abhängigkeit von der apparativen Ausstattung, der Art des Hopfens und der Wasserqualität.

Auch die Farbgebung der Würze wird beim Kochprozess durch die Reduktonbildung beeinflusst. Die biochemische Reaktion die hierbei abläuft, wird Maillardreaktion genannt. Dabei bilden sich aus den reduzierenden Zuckern und Aminogruppen (Aminosäure, Peptiden) über einen relativ komplizierten Reaktionsweg intensiv braun gefärbte stickstoffhältige Polymere, die Melanoidine.

Als apparative Ausstattung zum Würzekochen verwendet man traditionell Sudpfannen aus Kupfer oer Edelstahl. Ursprünglich waren die Sudpfannen direkt bezeizt durch Heizgase von Holz- oder Ölfeuerung, später Gasfeuerung.

Moderne Sudkessel besitzen Heizmäntel mit Dampfbeheizung. Das aus dem Sudkessel beim Kochen verdampfende Wasser kann energetisch durch Rückgewinnung der Verdampfungswärme genutzt werden.

Grundsätzlich unterscheidet man die Innenkochapparate von den Außenkochapparaten. Beim Außenkochapparat wird die Würze durch einen separaten Wärmetauscher geleitet und im Kreis gepumpt, wobei ein intensicer Wärmeübergang stattfindet.

Beim Innenkochapparat muss eine entsprechend große Heizfläche zur Verfügung gestellt werden, sodass entweder eine flache Konstruktion oder entsprechende Einbauten zur Aufnahme der Dampfregister notwendig sind.

Eine Würzekochung unter patiellem Unterdruck kann zur Verkürzung der Kochzeit und zur Energieeinsparung beitragen.

Nach Ende des Würzekochens liegt eine kochend heiße, sterile, gehopfte Würze mit richtig eingestelltem Stammwürzegehalt vor, die noch den Heißtrub enthält, der in weiterer Folge abgeschieden werden muss.

Würzebehandlung

Um einen Fehlgeschmack des Bieres zu vermeiden, muss der Heißtrub, bestehend aus den ausgefällten Würzebestandteilen und den ungelösten Hopfenbestandteilen, möglichst vollständig abgeschieden werden. Dies kann grundsätzlich durch statische Sedimentation im Setzbottich, durch Feinfiltration in Anschwemmfiltern oder am einfachsten im Whirlpool erfolgen. Hierbei wird die Würze tangential in ein zylindrisches Gefäß eingespült, wodurch eine rotierende Bewegung der Würze entsteht.

Lässt man diese frei auslaufen, dann sammelt sich aufgrund der sich im Rotationszentrum bildenden Vortex der Trub als Kegel am Boden des Whirlpoos.

Würzekühlung und Abscheidung des Kühltrubes

Die heiße geklärte Würze wird nun klassisch über Rieselkühler, heute eher über Plattenwärmetauscher, auf Gärtemperatur gekühlt.

Der bei der Abkühlung entstehende Kühltrub wird oftmals abgetrennt, bevor die Würze mit Hefe versetzt wird. Dies kann über Zentrifugation, Flotation oder Kaltwürzefiltration im Kieselgur-Anschwemmfilter erfolgen.

Literaturhinweise

Karl-Ulrich Heyse et al., Handbuch der Brauerei-Praxis

Ludwig Narziß: Abriss der Bierbrauerei

Wolfgang Kunze: Die Technologie der Brauer und Mälzer