Brauer
Bierbrauen ist ein lebensmitteltechnologischer Prozess zur Herstellung von Bier. Er findet normalerweise in einer Brauerei statt und wird von Brauern durchgeführt.
Geschichte
Die frühesten Nachweise für Bier gibt es aus dem mesopotamischen Raum. Es gehörte zu den Lebensmitteln des täglichen Bedarfs. Bei den Römern hieß das Bier „Cervisia“ nach Ceres, der Göttin der Feldfrüchte.
Im Mittelalter führten Klosterbrauereien zu einem geregelten Braubetrieb. Während dieser Zeit wurden in vielen Gegenden trotz sehr niedriger Bierpreise im Durchschnitt 20 Prozent des Lohns für den Bierkonsum ausgegeben. Bier galt auf Grund des geringeren Alkoholgehalts als geeignetes Getränk für Kinder. Bier war durch das Kochen des Hopfens weitgehend keimfrei – im Gegensatz zum damaligen Trinkwasser. Wegen seines hohen Nährwertes war es eine wichtige Ergänzung der oft knappen Nahrung. Die Brauer legten oft Kräuter um den Sudkessel, um böse Geister fernzuhalten, denn bei mangelnder Erfahrung und schlechter Fertigungstechniken war das Brauergebnis oft ein ungenießbares Getränk, der verbreitete Aberglaube gab die Schuld den „Bier- und Brauhexen“. Angesichts des hohen Bierkonsums im Mittelalter und in der frühen Neuzeit war Bier interessant für den städtischen Fiskus und die seit etwa 1500 entstehenden Landessteuerbehörden. Im Spätmittelalter wurden fast überall im Reich Produktions- und Verkaufssteuern auf Bier erhoben.
In Deutschland darf bis heute nur nach dem Reinheitsgebot von 1516 Gebrautes Bier genannt werden. Bier darf nur mit Wasser, Hopfen, Hefe und Malz gebraut werden. Der Verkauf von nicht diesem Gebot entsprechenden Bieren ist nach neuen europäischen Richtlinien jedoch gestattet.
Beim Bierbrauen werden die Zutaten Wasser, Malz und Hopfen miteinander vermischt und teilweise durch Hefe biochemisch verändert. Nachdem aus Getreide (in der Regel Gerste) Malz hergestellt wurde, wird dieses geschrotet. Der eigentliche Brauprozess beginnt mit dem Maischen. Dabei wird Wasser auf etwa 60°C erwärmt und das geschrotete Malz hinzugefügt. Die so entstandene Maische wird unter ständigem Rühren je nach Verfahren bis auf etwa 75°C erhitzt. Bei verschiedenen Rast-Temperaturen setzen Enzyme die Stärke aus dem Malz in Malzzucker um. Alternativ werden Teile der Maische gekocht, was zu einer physikalischen Verkleisterung der Stärke führt. Mit einer Iodprobe wird anschließend festgestellt, ob die gelöste Stärke vollständig verzuckert ist. Daraufhin wird die Maische im Läuterbottich geläutert. Der Malztreber und die Würze (so heißt der flüssige, vergärbare Teil der Maische) werden voneinander getrennt. Durch Nachgüsse mit heißem Wasser wird die Würze aus dem Treber gespült und anschließend in der Kochpfanne mit Hopfen gekocht. Den folgenden Vorgang nennt der Brauer Ausschlagen. Dabei wird der Sud aus der Würzepfanne in einen Whirlpool oder durch einen Filter gepumpt, um das geronnene Eiweiß und andere Schwebstoffe von der Ausschlagwürze zu trennen. Zuletzt wird die nun Anstellwürze genannte Flüssigkeit in einem Kühler auf die optimale Gärtemperatur abgekühlt und je nach Biersorte die passende Hefekultur zugesetzt. Obergärige Hefesorten vergären bei Temperaturen zwischen 18°C und 24°C, untergärige bei 8°C bis 14°C. Bei der alkoholischen Gärung setzt die Hefe den in der Würze gelösten Zucker zu Ethanol und Kohlendioxid um. Dieses Gas bleibt zum Teil im fertigen Bier unter Druck als Kohlensäure gebunden. Nach der Hauptgärung, die etwa eine Woche dauert, muss das Jungbier noch etwa vier bis sechs Wochen nachgären und lagern. Das gereifte Bier wird in der Regel nochmals gefiltert und schließlich in Flaschen, Fässer oder Dosen abgefüllt.
Beim Mälzen werden in der Mälzerei Gerste (oder für Weizenmalz Weizen, als Zutat für Weizenbier min. 50 %) unter Zugabe von Wasser zum Keimen gebracht. Der Keimprozess sorgt dafür, dass die zur Stärkeaufspaltung notwendigen Enzyme (Amylase) im Korn gebildet beziehungsweise angereichert werden. Nach der etwa sechs– bis achtwöchigen Keimruhe, bei der das Keimgut seine volle Keimfähigkeit ausbildet, wird es in Weichgefäßen circa zwei Tage lang eingeweicht. Dabei erhöht sich der Wassergehalt auf etwa 45 Prozent und leere Schalen sowie tote Körner werden aufgeschwemmt. Diese so genannte Schwimmgerste wird abgeschöpft. Nach der Weiche kommt das Korn in den Keimkasten. Unter genau eingestellter Temperatur und Frischluftzufuhr beginnt jetzt die Keimung, die sich in verschiedene Phasen unterteilt.
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Phase 1: Am ersten Keimtag durchbricht der Wurzelkeim das Korn. Das Keimgut heißt jetzt in der Fachsprache Brechhaufen.
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Phase 2: Nach 3 Tagen teilt sich die Wurzel. Das Keimgut heißt jetzt Gabelhaufen.
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Phase 3: Etwa am fünften Tag sind die Wurzeln der einzelnen Körner so weit gewachsen, dass sie ineinandergreifen. Das Keimgut heißt jetzt Greifhaufen.
Mit dem fünften Tag ist die Keimung abgeschlossen. Das Ergebnis der Keimung wird Grünmalz genannt.
Beim Darren wird der Keimvorgang durch Erhitzen des Grünmalzes auf 85 bis 100 °C beendet, das Malz getrocknet. Das Darren gliedert sich in die zwei Teile Schwelken und Abdarren. Beim Schwelken erfolgt weitgehend die Festlegung der späteren Farbe des fertigen Malzes, da in Abhängigkeit vom Wassergehalt des Darrgutes vermehrt Ausgangsprodukte für die beim späteren Abdarren ablaufenden Maillard-Reaktionen gebildet werden. Je höher die Darrgutfeuchte beim Schwelken ist, desto dunkler wird das spätere Darrmalz ausfallen. Im zweiten Teilprozess, dem Abdarren, wird der gewünschte Trocknungsgrad des fertigen Malzes eingestellt. Die Inaktivierung der Malzenzyme verläuft bei geringeren Feuchtegraden schonender.
Das Ergebnis dieser Vorgänge ist das Malz. Dessen Eigenschaften beeinflussen den Geschmack des später gebrauten Biers bereits wesentlich: Je nach verarbeiteter Getreidesorte, Dauer und Temperatur der Keimung, Wassergehalt vor dem Abdarren sowie Dauer und Temperatur des Abdarrens entstehen ganz verschiedene Malzsorten. So ergibt zum Beispiel durch sehr hohe Temperaturen beim Abdarren teilweise karamellisiertes oder verkohltes Malz dunkles, sehr aromareiches Bier mit karamelligem oder rauchigem Geschmack.
Das Malz wird mit einer Schrotmühle zerkleinert (geschrotet), um die spätere Lösung der darin enthaltenen Stoffe im Brauwasser zu erleichtern. Dabei kommt es darauf an, dass die Spelzen erhalten bleiben. Sie dienen als Filterschicht während des Läutervorgangs. Der Rest des Malzes sollte in Grieße und Mehle zerkleinert werden. Man unterscheidet zwischen Schrotmühlen mit zwei Walzen, vier Walzen oder sechs Walzen und mit oder ohne Siebung. Weiterhin kann zur Verbesserung des Spelzenvolumens eine Konditionierschnecke mit Abstehbehälter über der Schrotmühle installiert werden.
In einer Hammermühle wird das Malz komplett zertrümmert. Das durch das „Zerhämmern“ entstandene Schrot ist in seiner Zusammensetzung wesentlich feiner als das in einer Schrotmühle geschrotete, da auch die Spelzen zertrümmert werden. Da die natürliche Filterschicht der Spelzen nicht mehr vorhanden ist, kommt beim Läutern überwiegend ein Maischefilter zum Einsatz.
Maischen ist das In-Lösung-Bringen von Malzinhaltsstoffen durch enzymatische, physikalische und chemische Lösungsvorgänge. Die dabei relevanten Malzinhaltsstoffe sind Stärke, Eiweiße und Zellwandsubstanzen. Das geschrotete Malz wird in einem Maischbottich mit etwa 45 °C heißem Wasser vermischt – man spricht vom Einmaischen (heutzutage maischt man üblicherweise auch bei 62°C bis 64°C ein). Die so entstandene Maische wird unter stetigem Umrühren auf Temperaturen um 45°C gehalten (Eiweißrast zum Abbau des Eiweißes). Dabei löst sich die Stärke aus dem Malz im Wasser auf. Anschließend wird die Temperatur im Maischbottich auf knapp über 70 °C erhöht. Währenddessen sorgt das Enzym Amylase aus dem Malz dafür, dass aus der Getreidestärke vergärbarer Malzzucker (Maltose) und nicht vergärbare Dextrine entstehen. Das im Korn vorhandene Eiweiß wird beim Maischen in Aminosäuren zerlegt. Über 78°C darf nicht erhitzt werden, da die wertvollen Enzyme zerstört werden würden (Denaturieren).
Bei diesem Produktionsschritt wird der Geschmack des späteren Biers stark beeinflusst. Die Wahl des Brauwassers entscheidet über den Mineralien- und Salzgehalt des Biers. So ist weiches, kalkarmes Brauwasser besser geeignet für herbe Biere wie etwa Pilsener oder Kölsch. Werden beim Erhitzen der Maische von 45°C auf knapp über 70°C eine oder mehrere Rasten eingelegt (das sind Zeiträume, in denen die Temperatur nicht weiter erhöht sondern auf einer Stufe zwischen 45°C und 70°C eine Zeit lang konstant gehalten wird) wird die in der Maische enthaltene Stärke enzymatisch in Zucker umgewandelt. Rasten um 65°C (Maltoserast) produziert vermehrt Maltose, die im nachfolgenden Gärprozess zu Ethanol abgebaut wird. Rasten um 70°C fördert dagegen die Bildung von nicht vergärbaren Dextrinen, die in vollmundigeren Biersorten erwünscht sind.[1] Der Maischprozess ist also ausschlaggebend für die später entstehende Biersorte und dauert zwei bis vier Stunden.
Prinzipiell unterscheidet man beim Maischen zwischen Infusionsverfahren (der gesamte Inhalt des Sudkessels wird erhitzt) und Dekoktionsverfahren (es werden aus dem hier Maischebottich genannten Behälter Teilmaischen in eine Maischepfanne gezogen und dort gekocht, es kommt zum thermischen Aufschluss der Stärkemoleküle; anschließend wird die Teilmaische zurückgepumpt und erhöht so die Temperatur im Maischebottich zur nächsten Rast). Letzteres Verfahren gilt als das ursprüngliche, denn als man die Pfannen im Sudhaus noch direkt befeuerte, war ein genaues Einstellen der Temperatur nicht möglich.
Am Ende des Maischens führt der Brauer die Iodprobe durch. Iod ist Indikator auf Stärke, das mit Iod einen rötlich blauen Farbumschlag bei Anwesenheit von Stärke zeigt. Verfärbt es sich nicht so ist die Stärke vermaischt. Der Brauer entnimmt der heißen Maische einige Tropfen, um sie mit Iod zu versetzen. Da die Maischeflüssigkeit bräunlich ist, nimmt man idealerweise einen weißen Teller. Verfärbt sich die Jodprobe dunkelblau, so enthält die Maische noch Stärke und den Enzymen ist mehr Zeit zu geben, um restliche Stärke in Malzzucker zuwandeln. Erst das Gelbbleiben des Iods zeigt die vollständige Vermischung der Stärke und das Läutern kann beginnen.
Das Malz kann von der sogenannten Bierwürze, also der Flüssigkeit, die vor dem Zugeben der Hefe im Brauprozess während des Maischvorgangs entsteht, getrennt werden. Der heiße Sud wird in einen Läuterbottich umgefüllt. Die „selbstfiltrierende“ Eigenschaft der Maische besteht darin, dass durch nach unten sinkende Malzreste (in erster Linie die Spelzen der Getreidekörner) eine Art Malzkuchen am Boden des Läuterbottichs entsteht, welcher als Filterschicht dient. Manche Getreidesorten, die zum Brauen verwendet werden (beispielsweise Weizen) haben keine Spelzen. Daher kann zur Unterstützung des Läuterprozesses Gerste beigemischt werden. Die Flüssigkeit wird langsam aus dem Läuterbottich in einen geeigneten Behälter abgelassen, daraus soll im Weiteren das Bier entstehen. Der Sud fließt durch den Malzkuchen (Treberkuchen) am Boden des Läuterbottichs, der wie ein Filter wirkt und die Schwebstoffe aus dem Sud zurückhält. Alle Feststoffe aus der Maische scheiden sich als so genannter Treber ab, der meist als Viehfutter verwendet wird. Die gewonnene, klare Flüssigkeit ist die Würze. Während des Läuterns versiegt immer wieder der Würzestrom und muss durch Verwendung des Hackwerks des Läuterbottichs wiederhergestellt werden. Ursache dafür ist, dass die ablaufende Würze die Treber auf die Durchlassschlitze des Senkbodens saugt und der Flüssigkeitsdruck über dem Treberkuchen für eine kompaktere Sedimentation sorgt. Durch das Aufhacken wird die Durchlässigkeit des Treberkuchens wiederhergestellt.
Die Bezeichnung Vorderwürze deklariert den aus dem Läutergefäß gewinnbaren flüssigen Teil der Maische. Nachgüsse mit heißem Wasser erfolgen nach Ablauf der Vorderwürze als chargenweise oder permanente Wasserzugabe in das Läutergefäß und dienen zum Auswaschen des beim Maischen aufgeschlossenen Extraktes (im Wesentlichen der Eiweiß- und Stärkeabbauprodukte) aus dem Treber. Auch hier entscheidet sich der Biergeschmack: Je nach Menge der Nachgüsse verändern sich die Konzentrationen von Stärkeabbauprodukten und Malzzucker in der Würze. Dies ist wichtig für den späteren Alkoholgehalt und die Stammwürze des Biers. Sobald die Extraktion ökonomisch nicht mehr interessant ist, wird die nun sehr zuckerarme Flüssigkeit als Glattwasser bezeichnet. Eine Wiederverwendung dieses Glattwassers rechnet sich bei stärkeren Maischen, ist jedoch mit Nachteilen wie erhöhtem Gerbstoffgehalt verbunden.
Es gibt auch alternative Maisch-/Läutermethoden. So ist beispielsweise anstatt des Läuterbottichs die Verwendung eines Maischefilters möglich. Dabei können die Spelzen -da nicht als Filterkuchen erforderlich- vorher abgetrennt und beim Maischen separat verarbeitet werden, um thermisch bedingte Geschmacks-Nachteile (z.B. Gerbstoffe, s.o.) durch das Maischekochen zu vermeiden. Eine spätere (mindestens teilweise) Wieder-Zufuhr eines Extrakts aus den Spelzen zur Gärung ist aber notwendig, um der Hefe die darin vorwiegend enthaltenen Nährstoffe, z.B. Zink, zur Verfügung zu stellen. Letzteres und die Entleerung / Reinigung des Filters sind schwerer zu automatisieren, und daher relativ aufwendig.
In der Würzepfanne oder auch „Sudpfanne“ wird die Würze (bis zum Sieden) gekocht. Dabei wird Hopfen (ursprünglich in Form von Hopfendolden, mit zunehmender Industrialisierung des Bierbrauens jedoch immer öfter in Form von Hopfenpellets oder Extrakt) zugegeben und mitgekocht. Beim Kochen entstehen Temperaturen von über 80°C, wodurch die ursprünglich im Sud enthaltenen Malzenzyme (Amylase) denaturiert werden und sich zusammen mit anderen denaturierten Eiweißen als sogenannter Heißtrub an der Oberfläche der kochenden Würze absetzen.
Sorte und Menge des Hopfens steuern Geschmack und Haltbarkeit des Biers. Mehr Hopfen ergibt eine längere Lagerfähigkeit aber einen herberen und bittereren Geschmack des Biers. Durch das Verdampfen des Wassers beim Kochen wird die Würze auf die für jede Sorte spezifische Stammwürze aufkonzentriert. Am Ende der Würzekochung erfolgt die Bestimmung der Stammwürze mittels einer Bierspindel (Saccharometer). Vor der Erfindung der Sudpfanne erfolgte das Erhitzen durch Einlegen heißer Steine in die Würze (Steinbier). Ziele der Würzekochung sind unter anderem die Isomerisation der im Hopfen vorhandenen alpha-Säuren zu iso-alpha-Säuren, das Absenken des pH-Wertes, Austreiben von Dimethylsulfid (DMS), es kommt zu einer Zufärbung durch Hydroxymethylfurfural-Bildung, Entkeimung der Würze und Einstellen auf den gewünschten Stammwürzegehalt.
Anschließend werden die in der Würze vorhandenen nicht gelösten Hopfenbestandteile und ausgefallenes Eiweiß (zusammen heißen sie Heißtrub) aus der Würze entfernt. Dies geschieht im Whirlpool (früher im Kühlschiff), in dem die Würze durch tangentiales Einleiten in Rotation versetzt wird und sich der Trub als Kegel in der Mitte des Gefäßes absetzt. Nun kann seitlich die blanke (klare) Würze abgezogen werden. Diese wird dann auch als Ausschlagwürze bezeichnet.
In einem Wärmeübertrager wird die klare Würze im Gegenstromverfahren mit Brauwasser und anschließend mit Eiswasser auf Anstelltemperatur heruntergekühlt, mit keimfreier Luft zur Sättigung mit Sauerstoff begast und in einen Gärtank oder Gärbottich geleitet. Eventuell findet vorher auch eine Flotation statt. Bei der Herstellung von spontan vergorenen Bieren wie der belgischen Bierspezialität Lambik ist noch die Verwendung eines Kühlschiffes gebräuchlich. Kühlschiffe waren vor Erfindung der Kältemaschine das gebräuchliche Mittel um die Würze zu kühlen und anzustellen.
Die Zugabe der Hefe erfolgt, sobald die Würze die für die jeweilige Hefesorte notwendige Temperatur (in der Regel zwischen 5°C und 20°C) erreicht hat. Dieser Vorgang wird als „Anstellen“ bezeichnet. Die Hefe sorgt für den Gärprozess: In großen Gärtanks, die sich früher in der Regel in kühlen und dunklen Gärkellern befanden, wird der Zucker in der Würze innerhalb von fünf bis acht Tagen zu Alkohol (Ethanol) vergoren. Heute erfolgt die Gärung in der Regel in isolierten und gekühlten zylindrisch-konischen Gärtanks innerhalb von ein bis zwei Tagen, wobei der Lagerort nach wie vor als „Keller“ bezeichnet wird. Etwa 60 % bis 70 % des Malzzuckers werden auf diese Weise umgesetzt. Das dabei entstehende Kohlenstoffdioxid wird in der Regel abgesaugt und aufbereitet, um dem Bier am Ende des Brauprozesses (beziehungsweise beim Zapfen) wieder zugesetzt zu werden.
Je nach Hefesorte und Würzerezeptur ergibt die Gärung untergäriges oder obergäriges Bier. Früher hat man die Gärung dem Schicksal überlassen. Man spricht dann von Spontangärung. Die belgischen Flaschenbiere werden teilweise noch heute ohne Hefezugabe gebraut.
Das Jungbier wird anschließend in Lagertanks geschlaucht, wie der Brauer sagt. Hier wird nachgegoren: Der noch vorhandene Zucker wird in Alkohol umgesetzt. Die Lagertanks stehen in der Regel unter Druck, so dass das entstehende Kohlenstoffdioxid nicht mehr entweicht, sondern als Kohlensäure im Bier gebunden wird. Das so entstehende Bier hat in der Regel einen pH-Wert von 4,5 (manche Biersorten bis zu 3,5). Die Nachgärung kann – je nach Biersorte – zwei Wochen bis drei Monate dauern. Durch die Lagerung erhält das Bier seine Reife und den endgültigen Geschmack. Außerdem setzen sich bei der Lagerung Trübbestandteile ab, womit die darauffolgende Filtration leichter vonstattengeht.
Bei der Mehrzahl der Biere wird das Bier nach der Lagerung gefiltert (früher Massefilter, heute Kieselgurfilter, Cross-Flow Filter, Entkeimungsfilter). Dabei wird dann durch letztmalige Ausfilterung von Eiweißgerbstoff-Verbindungen, Hopfenharzen, Hefezellen oder bierschädlichen Bakterien die letztendliche Klarheit erreicht, die durch die normale Klärung bei der Lagerung nicht möglich wäre.
In modernen Brauereien erfolgt die Abfüllung vollautomatisch.
Anschließend wird das Bier in Dosen, Flaschen oder Fässer abgefüllt. Für industriell gefiltert hergestellte sogenannte trübe Hefe-Biere wird zuvor abgetötete Hefe zugesetzt. Bei der traditionellen Lagerung in Eichenfässern dichtete man diese innen mit Brauerpech ab, damit das Bier nicht mit dem Holz in Berührung kam. Die Befüllung erfolgt heute im Gegendruck-Verfahren (bei Fässern mit einem Isobarometer), so dass die Kohlensäure erhalten bleibt. Wichtig ist, dass eine Aufnahme von Sauerstoff vermieden wird, der die Qualität beeinträchtigen würde. Das Bier ist nun fertig und trinkbar.
Der Geschmack des Biers ändert sich jedoch auch nach dem Abfüllen noch mit der Zeit. Zum einen liegt das daran, dass sich die Reifungsprozesse im Bier auch nach dem Abfüllen noch fortsetzen, aber auch daran, dass Licht- und Wärmeeinwirkung Prozesse der Zersetzung und des Zerfalls in Gang bringt. Wird das Bier nicht rechtzeitig getrunken, verdirbt es daher auch im ungeöffneten Zustand. Als Faustregel gilt, dass obergärige, ungefilterte und schwach gehopfte Biere weniger lang haltbar sind als untergärige, gefilterte und stark gehopfte Biere. Eine kurze Haltbarkeit gilt unter Bierkennern als Qualitätsmerkmal: Je weniger Inhaltsstoffe aus dem Bier herausgefiltert werden, um die Haltbarkeit zu erhöhen, desto mehr geschmacksprägende Aromaträger verbleiben darin.
Sonderverfahren Flaschengärung
Bei einigen Biersorten (zum Beispiel Weißbier) kommt es in der Bierflasche nochmals zu einem letzten Gärprozess, der Flaschengärung. Da die Lagerung beendet wird, bevor aller Zucker vergoren ist oder das endvergorene Bier mit einer sogenannten Speisegabe versehen wird (meist gärende Würze im Hochkräusen-Stadium), verbleibt auch ein Rest Hefe im Bier. Auch von Hobbybrauern wird oft die Flaschengärung angewendet.
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Ludwig Narziß: Abriss der Bierbrauerei. 7., aktualisierte und erw. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim, 2005, ISBN 3-527-31035-5.
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Wolfgang Kunze: Die Technologie der Brauer und Mälzer. 9., aktualisierte Auflage. VLB Berlin, 2007, ISBN 978-3-921690-56-7.
[Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Brauer (2012)]
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