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Das Mälzen ist ein Prozess, bei dem Gerste gekeimt und gedarrt wird, um verwertbaren Zucker im Korn zu erzeugen.
Mit Chemie ein besseres Bier herstellen
03.08.2020
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Lager oder Ale? Pale Ale oder Stout? Spezialbier oder einfaches Fassbier? Anlässlich des Internationalen Tages des Bieres am Freitag, dem 7. August, habe ich mich entschieden, über ein Thema zu schreiben, das mir sehr am Herzen liegt: wie man ein besseres Bier herstellt! Wie viele andere habe ich zu Beginn meines Erwachsenenlebens das Getränk genossen, ohne mir viele Gedanken über die vielen verschiedenen Stile und ihre Unterschiede zu machen, abgesehen von den offensichtlichen visuellen und geschmacklichen Eindrücken. Als Chemiker mit vielen Freunden aus der Chemiebranche wurde ich jedoch an mehreren Stellen in die Welt des Selbstbrauens eingeführt. Schließlich gab ich nach.
2014 haben mein Mann und ich alle Utensilien gekauft, um jeweils 25 Liter (~6,5 Gallonen) unseres eigenen Biers zu brauen. Der gesamte Prozess wird von uns kontrolliert, von der Entwicklung eines Rezepts über das Mahlen des Getreides bis hin zur Desinfektion und Abfüllung des fertigen Produkts. Wir genießen es für jede Charge, die wir brauen, die genaue Balance zwischen Bitterkeit, Süße, Mundgefühl, Aroma und den Alkoholgehalt zu entwickeln.
Im Laufe der Jahre haben wir dieses Hobby immer ernster genommen, indem wir das Verfahren optimiert und verschiedene Verbesserungen an der Anlage vorgenommen haben - unter anderem haben wir unseren eigenen temperaturgesteuerten Gärkühlschrank gebaut, der von einer Software gesteuert wird. Ohne ein automatisiertes System stoßen wir jedoch gelegentlich auf Probleme mit der Reproduzierbarkeit zwischen den Chargen, wenn wir dasselbe Rezept verwenden. Das ist ein Problem, das jeder Brauer kennt, unabhängig von der Größe seines Betriebs.
Durch meine Arbeit bei Metrohm seit 2013 habe ich Zugang zu verschiedenen Analysegeräten, um bestimmte Qualitätsmerkmale zu überprüfen (z. B. Zusammensetzung des Ausgangswassers, pH-Wert der Maische, Bitterkeit). Doch Metrohm kann denjenigen, die in der Brauindustrie arbeiten, noch viel mehr bieten. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie wir die Analytik in der größten Brauerei der Schweiz verbessert haben.
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Vergleich zwischen der Gärung von Lagerbieren und Ales.
Lagerbiere vs. Ales
Es gibt zwei Hauptkategorien von Bier: Lagerbiere und Ales. Der Hauptunterschied zwischen den beiden liegt in der Art der Hefe, die für den Gärungsprozess verwendet wird. Lagerbiere müssen bei kälteren Temperaturen vergoren werden, was zu einem frischen Geschmack und geringer Esterbildung führt. Kältere Prozesse dauern jedoch länger, so dass sich die Gärung über mehrere Monate hinziehen kann. Ales haben einen viel süßeren und fruchtigeren Geschmack und sind viel einfacher herzustellen als Lagerbiere, da die Gärung bei wärmeren Temperaturen und in einem viel schnelleren Tempo erfolgt.
Bei näherer Betrachtung gibt es verschiedene Bierstile, von leichten Pilsenern und Pale Ales bis hin zu Porters und schwarzen Imperial Stouts. Die Vielfalt der Farben und Geschmacksrichtungen hängt vor allem von den beim Maischen verwendeten Körnern ab, d. h. dem anfänglichen Einweichen der geschroteten Körner bei einer bestimmten Temperatur (oder einem bestimmten Temperaturbereich), um die Stärke und den Zucker so zu verändern, dass die Hefe sie verdauen kann. Der Hefestamm trägt auch zum endgültigen Geschmack bei, ob er nun trocken, fruchtig oder sogar sauer ist. Die richtige Pflege der Hefe ist einer der wichtigsten Aspekte bei der Herstellung eines wohlschmeckenden Bieres.
Terminologie des Bierbrauens
Unter Mahlen versteht man das Zerkleinern der Körner, um die Oberfläche zu vergrößern und die Extraktion des Zuckers zu optimieren.
Maischen ist der Prozess der Freisetzung von Malzzucker durch Einweichen des geschroteten Getreides in (heißem) Wasser, wodurch Würze entsteht.
Würze ist die Lösung des extrahierten Getreidezuckers.
Unter Läutern versteht man das Trennen der Würze vom Kornbett nach dem Maischen.
Unter Sparging versteht man das Ausspülen des verwendeten Trebers, um die letzte Menge an Malzzucker zu extrahieren.
Die geklärte Würze wird gekocht, um sie zu sterilisieren (in diesem Schritt wird der Hopfen hinzugefügt).
Gekochte Würze muss so schnell wie möglich deutlich unter Körpertemperatur (37 °C) abgekühlt werden, um Infektionen zu vermeiden.
Die vorbereitete Hefe (Trockenhefe oder Aufschlämmung) wird der gekühlten Würze zugesetzt und Sauerstoff zugeführt.
Die Gärung ist der Prozess, bei dem die Hefe einfache Zucker und Sauerstoff verbraucht und Ethanol und Kohlendioxid als Hauptprodukte ausscheidet.
Zutaten für ein gutes Bier
Heutzutage kann ein Bier mehrere verschiedene Zutaten enthalten und dennoch einem Stil entsprechen. Gerste, Hafer, Weizen, Roggen, Früchte, Honig, Gewürze, Hopfen, Hefe, Wasser und mehr sind Bestandteile unserer heutigen Bierkultur. Im Bayern der 1500er Jahre waren die Regeln jedoch viel strenger. Ein Reinheitsgebot (1516) besagte, dass Bier nur mit Wasser, Gerste und Hopfen hergestellt werden durfte. Alle anderen Zutaten waren nicht erlaubt, was bedeutete, dass andere Getreidesorten wie Roggen und Weizen beim Brauen nicht verwendet werden durften. Wir alle wissen, wie ernst die Deutschen ihr Bier nehmen - man muss nur einmal das Oktoberfest besuchen, um das zu verstehen!
Die Bestimmung der Bitterstoffe im Hopfen, der so genannten Alphasäuren, ist mit Metrohm-Geräten einfach zu bewerkstelligen. Lesen Sie unsere Application Note für weitere Informationen.
Vielleicht ist Ihnen aufgefallen, dass die Hefe nicht zu den wenigen Zutaten gehört, die im Reinheitsgebot genannt werden, obwohl sie für den Brauprozess unerlässlich war. Die Hefe wurde einfach am Ende jeder Charge geerntet und der nächsten hinzugefügt, und ihre Vermehrung durch den Gärungsprozess stellte sicher, dass am Ende immer genug davon vorhanden war. Die Sicherstellung der Gesundheit der Hefe ist für die Gärung und die Qualität des Endprodukts von entscheidender Bedeutung. Mit den richtigen Nährstoffen, dem richtigen Sauerstoffgehalt, stabilen Temperaturen und einer Versorgung mit einfach verwertbarem Zucker können mit einigen Hefestämmen Alkoholgehalte von bis zu 25 % (und sogar darüber hinaus) ohne Destillation (durch Erhitzen oder Einfrieren, wie bei Eisbock) erreicht werden.
Verbesserte Qualität durch analytische Untersuchungen
Gute Biere machen sich nicht von selbst. Für größere Brauereibetriebe, die auf Qualitäts- und Geschmackskonsistenz zwischen großen Chargenmengen sowie über verschiedene Länder hinweg angewiesen sind, sind umfassende analytische Untersuchungen der Schlüssel zum Erfolg.
Metrohm ist für diese Aufgabe bestens gerüstet und bietet viele Lösungen für große und kleine Brauereien.
Hören Sie nicht auf mich, sondern auf einen unserer Kunden, Jules Wyss, Leiter des Qualitätssicherungslabors der Brauerei Feldschlösschen, der größten Brauerei der Schweiz.
I have decided to go with Metrohm, because they are the only ones who are up to such a job at all. They share with us their huge know-how. I can’t think of any other supplier who would have been able to help me in the same way.
Jules Wyss
Jules Wyss,
Manager Quality Assurance Laboratory bei Feldschlösschen Getränke AG
Feldschlösschen AG nutzt Metrohm-Lösung zur Qualitätskontrolle von Bier
Bisherige Lösungen scheiterten
Lange Zeit bestimmte Jules die Qualitätsparameter seiner Bierproben mit separaten Analysesystemen: einem Titrator, einem HPLC-System, einem Alkoholmessgerät und einem Dichtemessgerät. Diese separaten Messungen waren mit einem enormen Arbeitsaufwand verbunden: Nicht nur die Analysen selbst, sondern auch die Dokumentation und Archivierung der Ergebnisse mussten separat erledigt werden.
Außerdem hatte Jules oft mit unzuverlässigen Ergebnissen zu kämpfen - je nach Messverfahren musste er eine Probe bis zu dreimal analysieren, um ein genaues Ergebnis zu erhalten.
Ein maßgeschneidertes System für Feldschlösschen
Die enge Zusammenarbeit von Jules mit Metrohm hat zu einem System geführt, das den Großteil der notwendigen Messungen übernimmt. Laut Jules kann das System rund 90% der zu messenden Parameter bestimmen.
Jules' neues Analysensystem kombiniert verschiedene Analysetechniken: Ionenchromatographie und Titration von Metrohm sowie Alkohol-, Dichte- und Farbmessung von einem anderen Hersteller. Gesteuert werden sie alle mit der Titrationssoftware tiamo. Das bedeutet, dass Bitterkeit, Zitronensäure, pH-Wert, Alkoholgehalt, Dichte und Farbe mit einer einzigen Methode in tiamo bestimmt werden können.
Auch die Messung der gesamten Wasserqualität sowie die nachgelagerte Analyse des Desinfektionsprozesses in der Abfüllanlage ist mit den Metrohm-Geräten der Prozessanalytik möglich. Weitere Informationen finden Sie in unserer kostenlosen Process Application Note.
Alkalität und Härte im Prozess- und Ergänzungswasser für die Bierherstellung
Integrierte Analysesysteme mit automatisierten Funktionen ermöglichen eine „Plug-and-Play» Bestimmung einer Vielzahl von Qualitätsparametern für QA/QC-Analysten in der Brauindustrie. Die Probenanalyse wird gestrafft und vereinfacht, und der Durchsatz wird durch die Automatisierung zeitaufwändiger Vorbereitungs- und Datenerfassungsschritte erhöht, wodurch auch die Gefahr menschlicher Fehler verringert wird.
Etwas zum Feiern: Der Metrohm 6er-Pack (2018)
Im Jahr 2018 feierte Metrohm sein 75-jähriges Bestehen. Zu diesem Anlass beschloss ich, meine Erfahrungen als Laboranalytikerin und Marketingmanagerin zu kombinieren und eine Serie von sechs verschiedenen Biersorten für das Unternehmen zu brauen - als Werbegeschenk für die Kunden unserer Marke Metrohm Process Analytics, für die ich damals arbeitete.
Jede Charge wurde so gebraut, dass sie genau 7,5 % ABV (Alkoholgehalt) enthielt, um dem 75-jährigen Jubiläum Rechnung zu tragen. Die Palette der Biere sollte ein breites Publikum ansprechen und umfasste ein Stout, Porter, Brown Ale, Red Ale, Hefeweizen und ein India Pale Ale (IPA). Jeder Stil erfordert unterschiedliche Maßnahmen, insbesondere während des Maischprozesses, je nach Art des verwendeten Getreides und des gewünschten Ergebnisses (z. B. Geschmacksbalance, Mundgefühl, Alkoholgehalt).
Maßgefertigte Kronkorken mit Metrohm-Logo.
Die sechs Biersorten, die zur Feier des 75-jährigen Metrohm-Jubiläums als spezielles Kundengeschenk gebraut wurden.
Überlagerte Chromatogramme aus der IC-Analyse organischer Säuren, die die Unterschiede zwischen zwei Stilen der Metrohm 75-Jahr-Jubiläumsbiere hervorheben.
Mit einem Metrohm-Ionenchromatograph analysierte ich mein heimisches Leitungswasser auf die Konzentrationen der wichtigsten Kationen und Anionen, um sicherzustellen, dass keine zusätzlichen Salze zur Anpassung vor dem Maischen erforderlich waren. Nachdem einige der Biere zubereitet waren, testete ich meine Kollegen aus der IC-Abteilung am internationalen Headquarter von Metrohm in der IC-Abteilung, um zu sehen, ob sie den Unterschied zwischen zwei Flaschen mit unterschiedlichen Zutaten feststellen konnten.
Die IC-Analyse der organischen Säuren und Anionen zeigte einen deutlichen Unterschied zwischen den Bieren, so dass sie feststellen konnten, welche Probe welchem Stil entsprach, da ich sie vor dem Versand der Flaschen zur Analyse nicht etikettiert hatte. Da das Milk Stout Laktose als Zusatzstoff enthielt, war dieser Peak sehr ausgeprägt und ein perfekter Indikator zur Identifizierung.
Fazit
Die Metrohm-Ionenchromatographie ermöglicht zusammen mit der Titration, der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) und anderen Techniken eine zuverlässige und umfassende Bieranalyse für alle.
Abschließend wünsche ich Ihnen einen schönen Internationalen Tag des Bieres am kommenden Freitag. Ich hoffe, dieser Artikel hat Ihnen die verschiedenen Möglichkeiten aufgezeigt, wie Bier und andere alkoholische Getränke analytisch auf Qualitätskontrollparameter und mehr untersucht werden können - schnell, einfach und zuverlässig mit Metrohm-Geräten.
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Im Reich des Bieres – Die größte Brauerei der Schweiz erhält ein maßgeschneidertes System
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