Bier Zusammenfassung - Wintersemester PDF

Preview

Summary

Wintersemester...

Description

((gelb markiert = Stichwort aus „Was sie wissen sollten“))

BIER VORLESUNG 1: MALZHERSTELLUNG Gerste: -

-

Unterteilung: Wintergerste (sechsteilig) und Sommergerste (zweiteilig) Sommergerste wird genutzt (einheitliche Korngröße) Weichprozess: o Wasseraufnahme • abhängig von: Weichdauer, Weichtemperatur, Korngröße, Gerstensorte, Jahrgang • Weichgrad  helles Malz (Pils): 42-44 %  dunkles Malz: 44-47 % • ein Weichgrad von 42 % wird erreicht  bei 5 °C nach 100 h  bei 15 °C nach 50 h Sauerstoff-Versorgung • der Keimling erstickt unter Wasser und CO2 ("Totweiche") Reinigung • Beseitigung von Schmutz, Sporen - Gushing- , Gerb- und Bitterstoffen, Kieselsäure, Spelzeneiweiß Weiche möglich in: o Zentralrohr

o o

Trichter- Weichen (offen und geschlossen) Flachboden- Weiche • gleichmäßige, flache Lagerung • keine Benachteiligung von Gerstenpartien • benötigt mehr Wasser (Raum unter der Horde) aber: ECO-Steep-Verfahren (ECO-Stutzen) • Hochdruck-Reinigung notwendig • höhere Investitionskosten • oft Kombination: Trichterweiche (1. Weichtag) und Flachbodenweiche (2.Weichtag)

Durchführüng: • Einweichen: 4-6 h • Wasser ablassen • Luftrast: ca. 20 h • CO2-Absaugung (stündlich 10-15 min) • Einweichen: ca. 4 h (Weichgrad 36-38 %) • weitere Wasseraufnahme am Keimplatz (Weichgrad 42-47 %) • insgesamt: 1-1,5 d • Wasserbedarf: 4-7 m3/t • 90 % des Wasserverbrauchs Keimprozess o Enzymbildung  stärkeabbauende Enzyme  zytolytische Enzyme  proteolytische Enzyme  lipolytische Enzyme o Bildung von Dimethylsulfid  krautig, gemüse-artig o Keimungsregulation  Gibberellinsäure  nicht beim Reinheitsgebot o

-

o

-

Vorläufer des DMS ist S- Methylmethionin

Aufbau des Gerstenkorns:

-

-

-

Keimung der Gerste: o 1. Tag: Brechhaufen o 2. Tag: Gabelhaufen o 3. Tag: Greifhaufen o Bei der Herstellung von dunklem Malz : längere Keimdauert Enzymbildung im Gerstenkorn o Embryo produziert Hormone (z.B. Giberelline) o induziert Expression von Enzymen in der Aleuronschicht o β-Glucanase, Zellwandabbau, Endospermzellen o α-Amylase und Proteasen o β-Amylase im Endosperm bereits vorhanden Zellwände der Endosperm Zellen bestehen aus Hemi Cellulose (zu hohe Konzentration führt zu Gelbildung) Zwei Typen der Stärkekorner in Endosperm- Zellen: Tap A(20-30 um) und Typ B(3-5 um) Keimverfahren: o Saladin-Keimkasten o Schneckenwender o Keimanlagen (runde Kästen und Ausräumer) o Wanderhaufen-Mälzerei

o

Turmmälz-Anlage

-

-

Darren des Malzes o Senkung des Wassergehaltes (< 5 %) • Glasmalz o Unterbrechung von Keimung und Auflösung • Keine Atmung mehr o Bildung von Farb- und Aromastoffen • Dimethylsulfid (40-100 μg/kg, > 100-150 μg/kg unerwünschter gemüse- oder krautiger Geruch) • Nitrosamine • Maillard-Produkte aus Zuckern und Aminosäuren Maillard-Reaktion o Maillard-Produkte:

-

-

o Beeinflussung von Geschmack und Farbe des Bieres Darrverfahren: o Darre mit Be- und Entlader o Kippdarre Darren inaktiviert die Enzyme o Phasen: Schwelken, Aufheizen, Abdarren o α-Amylase Aktivität nimmt sogar zu um ca. 12-14%, β-Amylasen und Glucanasen kaum Aktivität übrig o Darrverlauf für helles und dunkles Malz:

o

Parameter, die die Farbe des Malzes beeinflussen:

o

o

Spezielle Malze: • Brühmalz/Melanoidinmalz (EBC 50-80) wie dunkles Malz, zuletzt 36 h bei 40-50°C

• Farbmalz/Röstmalz (EBC 1300-2500): Darrmalz, Rösten bei 175-200°C, 1,5 h • Sauermalz (2-4 % Milchsäure): helles Darrmalz, bei 45-50°C in Wasser, MSB 1 % Milchsäure • Spitz- und Kurzmalz (Keimung 2 bzw. 3-4 d): Läuter- und Filtrationsprobleme, bessere Schaumstabilität • Weizenmalz • Farbebier (40 % Farbmalz, bis zu 17.000 EBC!!) VORLESUNG 2: MAISCHEN -

-

-

-

Maischen: Umwandlung der im Malz enthaltenen Stärke (lösen und abbauen hochmolekularer Malz- Inhaltsstoffe)  Herstellen von Extrakt Schroten des Malzes • Reinigung – Staub, Steine, Metallteile – Staubexplosion! – Explosionsbleche, Berstscheiben • Konditionierung • Zerkleinerungsgrad – Siebe (0,152-1,01 mm) – Läutern – Extraktion • Trocken-/Nass-Schrotung – Walzenmühle (2, 4, 5, 6) – Hammermühle Targets beim Maischen: Stärke, Glucane, Proteine Stärke: α-1,4 und α-1,6 glykosidische Bindungen  Abbau durch die Enzyme: o α-Amylase o β-Amylase o Grenzdextrinase o hydrolysiert α-1,6 Bindungen der α-Grenzdextrine o α-Glucosidase drei Schritte: Verkleisterung (60 °C), Verflüssigung, Verzuckerung

β- Glucane: Problem durch Bildung von Fransen Micellen, welche zur Gelbildung neigen wenn sie nicht zum Ausfallen gebracht werden Abbau der β- Glucane:

-

Gelbildung der β- Glucane: o 20 °C: Aufbrechen der Waserstoffbrücken o >80 °C: thermisch aktiviertes β- Glucan o Bei Wirbelbildung etc: Bildung eines Gels o Ansonsten Ausfallen  Verwendung von Rührflügeln zur schonenden Maischebehandlung

-

Optima der Enzyme und Rasten:

-

pH- Wert: normal 5,6-5,9; Ansenkung auf 5,1-5,2 durch biologische Säuerung positive Effekte: o Enzymaktivitäten höher, höhere Extraktausbeute, Viskosität geringer, Abläutern rascher, Redoxpotential günstiger (weniger freies O2), Färbung bei Würzekochung geringer, bessere Bruchbildung, Bierstabilität höher, Schaum stabiler, mehr Zn2+ freigesetzt, Aktivierung von Phosphatasen, Gärverlauf schneller, mikrobiologische Stabilität höher, besserer Geschmack, Verdauung angeregt

-

Entstehende Konflikte: o Protein Abbau

o

Inkubation bei 45-50 °C: keine Gelbildung, da Glucane gut abgebaut, aber: proteolytische Aktivität hoch, Schaumbildung behindert

-

Maisch- Verfahren o Infusionsverfahren  Temperaturführung in einer Maische; gut durchmischt; bei gut gelösten Malzen o Dekoktionsverfahren  Abzug von Dickmaische, getrenntes Kochen und Rückführung zur Restmaische zwecks Temperatur-Erhöhung   (Ein-, Zwei-, Dreimaischverfahren)

-

Dekoktionsverfahren:

-

Vergleich von Einmaischverfahren und Dreimaischverfahren:

Einmaischverfahren -

Dreimaischverfahren

Eigenschaften Dekoktionsverfahren: • geringerer Eiweißabbau in Teilmaische • höhere Verkleisterung und Verflüssigung der Stärke • stärkere Auslaugung von Spelzen-Inhaltsstoffen • vermehrte Melanoidin-Bildung

-

-

• Austreibung von DMS • Reduktion der Gesamt-Enzym-Aktivität • höhere Sudausbeute Extraktzusammensetzung:

Technologischer Ablauf vom Maischen o Vormaischer: verhindert die Klumpenbildung beim Einmaischen

 Maischbottich Pfanne -

Würzegewinnung: o Läuterbottich: mit Spelzen als Filtermaterial, o Maischefilter: feinere Schrotung möglich, besser Abbau und Sudausbeute während d Maischprozesses

-

Läuterbottich:

-

-

-

Sauerstoffeintrag beim Läutern: o Dunklere Würze- und Bierfarbe o „breiterer“ Geschmack o Geringere Geschmacksstabilität Ablauf beim Läutern: o Verdrängen der Luft  Abmaischen (10 min) Läuter Ruhe (5-30 min)TrübwürzeVorderwürze Anschwänzen Austrebern Maischefilter: o Membrankammermodule, 2 x 1,8m , bis zu 60 Platten o Vorteile • kürzere Läuterdauer (gegenüber älteren Läuterbottichen) • klare Würze • höhere Extraktausbeute (feineres Schrot) • minimale Sauerstoff-Aufnahme o Nachteile • höhere Betriebskosten • Vorteile überwiegen je größer der Ausstoß der Brauerei wird

VORLESUNG 3: WÜRZEKOCHUNG -

Vorgänge bei der Würzekochung: o Lösung und Umwandlung von Hopfen-Bestandteilen o Bildung und Ausscheidung von Eiweiß-Gerbstoff- Verbindungen - Trub-Bildung o Ausdampfen unerwünschter Aroma-Komponenten • Verdampfung von Wasser • Sterilisation der Würze • Inaktivierung aller Enzyme • Zufärbung der Würze • Säuerung der Würze

-

Extraktgehalt und Farbe varriieren bei der Herstellung; intensivste Farbe bei der Anstellwürze

-

Thermische Belastung:

-

-

Hopfen: o Geschmack, Konservierung, Schaumbildung o Inhaltsstoffe sind in den Lupulin Bechern o Enthalten Hopfen- Harze (Bitterstoffe), α-Säuren (Humulone), Hopfen-öle o Zusammensetzung:  Bitterstoffe (18,5%)  Hopfenöl (0,5%)  Eiweiß(20%)  Mineralstoffe (8%) Bitterstoffe im Hopfen:

-

Hopfenharze eng mit Cannabisharzen (THC) verwandt Isomerisierung der α-Säuren: Mechanismus unklar, jedoch nur die Isomere löslich Die wichtigsten iso-α-Säuren in Bier:

-

Hopfenöle: 200-250 verschiedene Substanzen; die wichtigsten Gruppen: Monoterpene (zum Teil eher unerwünscht) und Sesquiterpene (erwünscht) Verlauf der Lösung der Inhaltsstoffe während des Kochvorgangs: o Aroma- und Geruch: Ausdampfen nimmt mit der Zeit zu o Bitterkeit und Geschmack: Lösung/Isomerisierung nimmt mit Kochzeit zu

-

-

2 verschiedene Grundsorten von Hopfen: o Aroma- Hopfen • wenig α-Säuren (2,5-5 %) • Humulen, Farnesené • Cohumulonê (< 20 %) • 63 % der Gesamternte o Hoch-α-Sorten • α-Säuren 10-18 % • Cohumulon < 25 %

-

Einsatzformen von Hopfen: Natur- Hopfen (ca. 20%), Hopfen-Pellets (ca. 40%), Hopfen-Extrakt (ca. 30%), isomerisierte Produkte (+MgO) (10%) o Vorteile von Hopfenprodukten: • Gleichmäßigkeit bei Bitterung • Lagerfähigkeit (O2!) • bessere Bitterstoff-Ausbeute • geringere Transport- und Lagerkosten • automatische Dosierung Messung der Bitterkeit: Iso-Oktan-Extraktion von angesäuertem Bier: o Extraktion o Extinktion bei 275nm x 50 o Bittereinheiten (BE) = mg/l Bitterstoffe o Ca. 20-30% der Bitterstoffe geladen ins Bier Hopfengabe bei den verschiedenen Biersorten:

-

-

-

Bruch-Bildung o Wird gefördert durch längere Kochdauer, gewählte Temperatur beim kochen (je höher desto besser), intensive Bewegung, niedrigen pH- Wert o Bruch aus Eiweiß-Abbau-Produkten fällt erst beim Abkühlen aus  Kühltrub

-

DMS DMS- Bildung:

o o

75-80 min, 106-107 °C: Ausdampfung komplett 60 -70 min, 102-104 °C: Thermische Belastung  dynamische Kochung

-

Dimethylsulfid- Ausdampfung:

-

Würzekochungsverfahren: o Würzekochung mit Außenkocher:

o

Würzekochung mit Innenkocher:



o

o

Fouling: „Pulsieren“ in Aufheizphase: längere Verweilphase in den Heizrohren, Würze kann anbrennen Stromboli- Verfahren:  zweiteiliges Rohr in der Mitte des Rohrbündels  Würze wird durch das Rohr gepumpt  Verjüngung oberhalb des Rohrbündels, Beschleunigung der Würze, SogWirkung (wie Wasserstrahl-Pumpe)  Würze aus benachbarten Rohrbündeln angesaugt  Verteilung über den oberen Verteilschirm  Würze, die durch Naturumlauf direkt aus den Röhren hochschießt wird über unteren Verteilschirm verteilt  kein Fouling auch nach 50 Suden Jetstar: Zwei- Phasen- Kochung  Phase 1: Thermische Umsetzung  Innenkocher unterhalb des Würzespiegels geöffnet, die Würze kann unterhalb des Würzespiegels ausströmen, in dieser Phase findet keine Verdampfung statt, es laufen ab: Hopfenisomerisierung, Eiweißkoagulation, Abbau von DMS-P zu DMS, Sterilisation, Geschmacks- und Aromabildung 

o

Phase 2: Ausdampfung  die untere Austrittsöffnung wird geschlossen, die Umwälzung über den oberen Leitschirm wird in Gang gesetzt, eine intensive Ausdampfung von Aromastoffen (DMS) wird ermöglicht Dünnfilm- Verdampfer „Merlin“

-

Whirpool: Grobtrub- Entfernung durch Strömungserzeugung

-

Dann: Würzekühlung auf 5-6 °C  Kühltrubbildung, ca. 0,5 um Partikel

-

Anforderungen an Anstellwürze: • jodnormal • Farbe und Aussehen dem Biertyp entsprechend • min. 8 - 10 mg O2/l • FAN min. 200 - 230 mg/l • Zink-Gehalt min. 0,15 mg/l • Viskosität max. 1,7 mPa . s • pH-Wert 5,0 - 5,2 • keine Kontaminationen

-

Bierherstellung

-

o Herstellung des Bieres in Zylindrokonischen Gärtanks Hefe: o Reinzucht: Gewinnung geeigneter Hefe- Zellen  Herführung im Labor bis zu einer Menge von 5-10 L  Herführung im Betrieb nis zur Anstell- Menge

o

-

Hefe- Reinzuchtanlage:

Anstell- Rate: o Typisch: 1,5 x107 Zellen pro mL (ca. 4g/L Nassgewicht) o Beeinflussen Gärzeit und Aroma des Bieres

VORLESUNG 4: GÄRSTADIEN -

-

-

-

-

Gärstadien • Ankommen • Jung- oder Niederkräusen • Hochkräusen • fallende Kräusen • Schlaucherdecke Gärverlauf:

Diacetyl- und Extraktgehalt werden stark von der Temperaturführung während der Gärung und Reifung beeinflusst  Gärungs- und Reifungsdauer werden beeinflusst Konzentrationsverlauf der Gärungsnebenprodukte: o Bukettstoffe (höhere Alkohole, Ester): geringe Bildung während der Gärung, verstärkte Bildung während der Reifung o Jungbukettstoffe (Diacetyl, Acetaldehyd, Schwefelverb.)+: starke Bildung während der Gärung, Abbau während der Reifung Aromastoffe in Bier: o Höhere Alkohole: fast alle negativ, geben Bier eine Alkoholnote o Ester: fruchtige Noten, zum Teil auch seifige, negative Noten o Organische Säuren: negative Noten wie käsig, ranzig etc. o Schwefelverbindungen: gemüsig, dumpf also negativ Vergärungsgrad: o Bestimmung des im Bier enthaltenen CO2- Gehalts über den Extraktgehalt der einzelnen Proben...