Schroten

Im ersten Arbeitsschritt wird das Malz in einer Schrotmühle zu Schrot gemahlen. Dies ist zwar an und für sich ein rein mechanischer Vorgang, aber für die chemische und enzymatische Umsetzung beim nachfolgenden Maischen relevant. Es ist naheliegend, das Malz möglichst fein zu vermahlen, um ein schnelles und vollständiges Lösen der Stärke während des Maischens zu erreichen. Allerdings besteht das Malz nicht nur aus dem stärkehaltigen Mehlkörper, sondern auch aus der Spelze des Korns. Die Spelze sollte möglichst wenig zerkleinert werden, so dass die Spelzen beim Läutern eine natürliche Filterschicht bilden. Bei einer zu feinen Vermahlung kann die Würze nicht gut ablaufen. Dadurch würde das Läutern lange dauern und die Sudhausausbeute schlecht ausfallen.

Die Zerkleinerung des Malzes erfolgt mit Hilfe von glatten oder geriffelten Walzenmühlen. Unter dem Einfluss von Druck und Reibung werden die Körner gebrochen und der Mehlkörper aus den Hülsen herausgewälzt. Eine geriffelte Walze übt zudem noch Scherkräfte aus.

In Brauereien kommen komplexe Bauarten von Walzenmühlen zum Einsatz, die mehrere Mahlvorgänge und Siebungen durchführen. Für den Umfang des Projektes und der Bauweise des Läuterbehälters (Lochsiebeinsatz) empfiehlt sich jedoch eine einfache Walzenmühle mit zwei Mahlvorgängen. Im ersten Mahlvorgang wird die Spelze aufgebrochen. Hierfür sollte die Spaltweite so gewählt werden, dass keine ganzen, ungebrochenen Körner mehr vorliegen. Beim zweiten Mahlvorgang wird zum einen die Spelze vom Mehlkörper getrennt und zum anderen der Mehlkörper zerkleinert.

Maischen

Beim Maischen wird das Malzschrot mit Wasser vermischt und erwärmt. Die im Malz enthaltenen Enzyme lösen sich und spalten die unlösliche Stärke zu Zuckern, die essenziell für die spätere Gärung sind. Wichtig beim Maischen ist, den Enzymen ausreichend Zeit für die Umsetzung zu geben. Hierfür werden Pausen bei der für das jeweilige Enzym optimalen Temperatur eingelegt, die sogenannten Rasten. Zum Erreichen der jeweiligen Rast, gibt es verschiedene Verfahren. Aufgrund der technischen Ausstattung des Braukessels wurde im Projektkurs das Infusionsverfahren angewandt.

Bei diesem Verfahren wird das Wasser im Braukessel vorgewärmt und bei Erreichen der ersten Rasttemperatur das geschrotete Malz in den Braukessel gegeben. Nach Abschluss der Rast wird der Braukessel auf die nächste Rasttemperatur aufgeheizt, gehalten und letztendlich abgemaischt.

Je nach eingesetzten Malzsorten und erwünschten Eigenschaften der durch den Maischvorgang gewonnenen Würze (wie Farbe, Geschmack, späterer Alkoholgehalt) können die Dauer und Temperatur der Rasten variieren.

Beispiel für einen Maischvorgang

Maltoserast

Die Stärke des Getreidekorns wird mit Hilfe von β-Amylase in einfachere Saccharide umgewandelt, wobei Maltose und Glucose freigesetzt werden. Bei der späteren Gärung setzen die Hefezellen diese vergärbaren Zucker in Alkohol und CO₂ um und bestimmen damit den späteren Alkoholgehalt.

Verzuckerungsrast

Wie auch schon bei der Maltoserast, wird auch bei dieser Rast Stärke in Zucker umgewandelt. Jedoch unterscheiden sich die beiden Amylasen voneinander. Bei der Verzuckerungsrast wird die Stärke mit Hilfe von α-Amylase in überwiegend nicht vergärbare Zucker (Oligosaccharide) umgewandelt. Diese Oligosaccharide verleihen dem späteren Bier seinen Geschmack und seine Vollmundigkeit.

Abmaischen

Beim Abmaischen handelt es sich nicht direkt um eine Raststufe, da während dieser Stufe nicht die Enzymreaktion im Vordergrund steht, sondern die Verringerung der Viskosität der Maische.

Läutern

Das Ziel des Läuterns ist das Abtrennen der Würze von den Treber. Unter dem Begriff Treber versteht der Brauer alle unlöslichen Malzbestandteile, z.B. die Spelzen des Gerstenmalzes. Dieser Filtrationsvorgang wird oft in zwei Teilschritten durchgeführt:

• Ablauf der Vorderwürze (Hauptguss) → Filtration, Aufbau eines Filterkuchens
• Ausschwänzen der Treber (Nachguss) → Auswaschen des Filterkuchens

Mit dem Anschwänzen wird begonnen, kurz bevor die Treber nicht mehr mit Wasser bedeckt ist. Anschließend wird nach und nach die Treber mit heißem Wasser (75-80 °C) ausgewaschen, bis die Würze - die zuckerhaltige Lösung - die gewünschte Konzentration erreicht hat.

Kochen

Die durch das Läutern gewonnene Würze wird erhitzt. Sobald die Würze beginnt zu kochen, wird der Hopfen zugegeben und für ein bis zwei Stunden gekocht. Je nach Rezept können auch zu späteren Zeitpunkten während des Kochens und danach weitere Hopfengaben erfolgen. Der Hopfen ist ausschlaggebend für den charakteristischen Geschmack und Geruch des späteren Bieres.

Während des Kochens der Würze findet eine Reihe von Vorgängen statt:

• Eindampfen der Würze → Einstellen der gewünschten Konzentration der Stammwürze
• Fixieren der Würzzusammensetzung → Inaktivierung der Enzyme
• Sterilisieren der Würze → Abtöten von Mikroorganismen
• Koagulation von Eiweißen → Ausfällen von Eiweiß- und Gerbstoffverbindungen
• Isomerisierung der Hopfenbitterstoffe → Lösen und Umwandeln der Hopfenbestandteile
• Ausdampfen von unerwünschten Aromastoffen → Dimethylsulfid würde z.B. zu einem gemüseartigen Geschmack führen.

Würzeklärung

Durch das Würzekochen bildet sich der Bruch (Hopfenfasern, Eiweiß- und Gerbstoffverbindungen), was die Qualität des Bieres beeinträchtigt. Einerseits wirkt der Bruch sich auf den Geschmack aus, andererseits kann es zu einer Beeinflussung der Gärung kommen. Außerdem sieht es nicht besonders appetitlich aus, wenn faserige und klumpige Feststoffe im fertigen Bier schwimmen.

In Brauereien wird die Klärung in einem speziellen Behälter durchgeführt, dem sogenannten Whirlpool. Die Würze wird mit relativ hoher Geschwindigkeit über einen tangential angeordneten Einlauf in den Whirlpool gepumpt, so dass die Würze in Drehung versetzt wird. Durch die Drehung und die wirkenden Zentrifugalkräfte setzt sich der Bruch in der Mitte des Behälters ab, so dass am Behälterrand die klare Würze abgezogen werden kann.

Alternativ kann dieser Effekt durch kräftiges Rühren der Würze in der Würzepfanne ebenfalls erreicht werden.

Kühlung

Nach dem Klären hat die Würze noch eine Temperatur von etwa 90 °C. Zum Anstellen der Hefe – der Zugabe der Hefe – werden wesentlich geringere Temperaturen benötigt, da sonst die Hefezellen denaturieren.

Die Anstelltemperatur für obergärige Hefe liegt bei 18-22 °C und für untergärige Hefe bei 9-12 °C. Um eine Infektion der Würze durch unerwünschte Mikroorganismen aus der Umgebung zu vermeiden, sollte möglichst schnell herabgekühlt und möglichst sauber und steril gearbeitet werden. Durch das schnelle Herabkühlen werden außerdem noch einige unerwünschte Stoffe ausgefällt.

Gärung

Die Würze wird nach dem Abkühlen auf die Anstelltemperatur in den Gärtank überführt, die Hefe zugegeben und eingerührt. Damit wird die Hauptgärung eingeleitet: Die beim Maischen gewonnene Glucose bzw. Maltose wird von den Hefezellen in Ethanol und Kohlenstoffdioxid umgewandelt.

Das Einsetzen der Gäraktivität - das sogenannte Ankommen - ist an einer deutlichen Entwicklung von Schaum, den Kräusen, erkennbar. Die Hauptgärung ist beendet, sobald die Kräusen in sich zusammenfallen (ca. 5-14 Tage). Ab diesem Zeitpunkt wird die Würze Jungbier genannt. Da die Gärung offen, also nicht unter Druck erfolgt, ist im Jungbier kaum Kohlendioxid gelöst und folglich wenig Kohlensäure vorhanden.

Für den prickelnden und spritzigen Geschmack des Bieres wird die Nachgärung in einem geschlossenen Behälter (Tank, Fass, Flasche) durchgeführt. Durch die fortlaufende, minimale Gärung entsteht weiterhin Kohlenstoffdioxid, so dass der Druck im Gärbehältnis ansteigt und mehr Kohlendioxid in der Flüssigkeit gelöst werden kann. Die Nachgärung und geschmackliche Reifung des Bieres dauert ca. 2-6 Wochen.

Bei der Gärung ist es erforderlich einen bestimmten Temperaturbereich einzuhalten:

• Die Temperatur für die Hauptgärung entspricht der Anstelltemperatur, die für obergärige Hefe bei 18-22 °C und für untergärige Hefe bei 9-12 °C liegt.
• Für die Nachgärung ist eine Temperatur von 10-12 °C (obergärig) bzw. 3-5 °C (untergärig) ideal.