Bierherstellung

Bierbrauer bei der Arbeit (Holzschnitt von 1568)

Bierbrauen ist ein lebensmitteltechnologischer Prozess zur Herstellung von Bier. Er findet in einer Brauerei statt.

Geschichte

Hauptartikel: Geschichte des Bieres

Zunftwappen der Brauer

Die frühesten Nachweise für Bier gibt es aus dem mesopotamischen Raum. Bei den Römern hieß das Bier „Cervisia“, nach der Göttin der Feldfrüchte, Ceres. Klosterbrauereien führten im Mittelalter zu einem geregelten Braubetrieb. Im Mittelalter galt Bier auch als geeignetes Getränk für Kinder, da es damals einen geringeren Alkoholgehalt als heute hatte und das Bier durch das Kochen des Hopfens weitgehend keimfrei war – im Gegensatz zum damaligen Trinkwasser. Es war ebenfalls wegen seines hohen Kaloriengehalts eine wichtige Ergänzung der oft knappen Nahrung. Zu jener Zeit legten die Brauer auch oft Kräuter um den Sudkessel, um böse Geister fern zu halten. Die Herstellung brachte wegen mangelnder Erfahrung und schlechter Fertigungstechniken oftmals nur ein ungenießbares Getränk hervor. Der Aberglaube schob die Schuld dann auf die Bier- oder Brauhexen. Angesichts des hohen Bierkonsums im Mittelalter und in der frühen Neuzeit war Bier für den städtischen Fiskus und die seit etwa 1500 entstehenden Landessteuerbehörden von großem Interesse. Während dieser Zeit wurden in vielen Gegenden trotz sehr niedriger Bierpreise im Durchschnitt 20 Prozent des Lohnes für den Bierkonsum ausgegeben. Bereits im Spätmittelalter wurden fast überall im Reich Produktions- und Verkaufssteuern auf Bier erhoben. In Deutschland darf Bier bis heute grundsätzlich nur nach dem Reinheitsgebot von 1516 gebraut werden, nach dem es nur aus Wasser, Hopfen und Malz bestehen darf. Nach neuen europäischen Richtlinien jedoch darf heutzutage von diesem abgewichen werden. Es darf demnach auch Bier, welches nicht nach dem Reinheitsgebot gebraut wurde, in Deutschland verkauft werden.

Grundverfahren

Malzherstellung

Keimung und Grünmalz

Blick auf eine Brauerei; gut zu erkennen: der Mälzereiturm (links)

Malz

Beim Mälzen werden in einer Mälzerei Gerstenkörner oder bei Weißbier zusätzlich (mit mindestens 50 % Anteil) Weizenkörner 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.

• Phase 1: Am ersten Keimtag durchbricht der Wurzelkeim das Korn. Das Keimgut heißt jetzt in der Fachsprache Brechhaufen.
• Phase 2: Nach 3 Tagen teilt sich die Wurzel. Das Keimgut heißt jetzt Gabelhaufen.
• 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.

Darren

Beim Darren wird der Keimvorgang durch Erhitzen des Grünmalzes auf 85° bis 100°  Celsius 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.

Schroten

Schrotmühle

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 (Schalen der Getreidekörner) 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.

Hammermühle

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

Das geschrotete Malz wird in einem Maischbottich mit etwa 45 °C heißem Wasser vermischt - man spricht vom Einmaischen (heutzutage maischt man üblicherweise auch bei 61 °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 dabei die wertvollen Enzyme zerstört werden würden (man spricht vom „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 dagegen fördert 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.

Iodprobe

Am Ende des Maischens führt der Brauer die so genannte Iodprobe durch. Iod dient im Allgemeinen als Indikator für Stärke: Färbt sich Iod lila/blau, so ist Stärke vorhanden. Verfärbt es sich nicht, so ist keine Stärke vorhanden. Der Brauer entnimmt der heißen Maische dazu einige Tropfen, um sie mit Iod zu versetzen. Da die Maischeflüssigkeit bräunlich ist, nimmt man dafür idealerweise einen weißen Teller. Verfärbt sich die Jodprobe dunkelblau, so enthält die Maische noch Stärke. Dann muss der Brauer den Enzymen noch ein wenig mehr Zeit geben, die Stärke in Malzzucker umzuwandeln. Erst wenn die Iodprobe gelb bleibt und somit anzeigt, dass in der Maische keine oder kaum noch Stärke enthalten ist, kann zum nächsten Schritt übergegangen werden – dem Läutern.

Läutern

Das Malz hat nun seinen Zweck erfüllt und kann von der sogenannten Bierwürze, also der Flüssigkeit, die vor dem Zugeben der Hefe im Brauprozess während des Maischvorgangs entsteht, getrennt werden. Dazu wird der heiße Sud in einen so genannten Läuterbottich umgefüllt. Wenn man danach ein wenig wartet, kann man die selbstfiltrierende Eigenschaft der Maische nutzen. Am Boden des Läuterbottichs bildet sich durch nach unten sinkende Malzreste (in erster Linie die Spelzen der Getreidekörner) eine Art Malzkuchen, 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. Nun lässt man die Flüssigkeit langsam aus dem Läuterbottich laufen und fängt sie in einem geeigneten Behälter auf. Schließlich soll daraus später das Bier entstehen. Dabei fließt der Sud durch den Malzkuchen (Treberkuchen) am Boden des Läuterbottichs, der wie ein Filter wirkt und die darin enthaltenen Schwebstoffe aus dem Sud herausfiltert. Alle Feststoffe aus der Maische scheiden sich als so genannter Treber ab, der meist als Viehfutter verwendet wird. Die so 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 auch 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.

Würzekochen

Sudkessel

In der Würzepfanne oder auch „Sudpfanne“ wird die Würze gekocht (bis zum Sieden). 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. Durch das Kochen entstehen Temperaturen von über 80 °C, wodurch die ursprünglich im Sud enthaltenen Malzenzyme (Amylase) denaturiert werden. Sie gerinnen und setzen sich als sogenannter Heißtrub an der Oberfläche der kochenden Würze ab.

Sorte und Menge des Hopfens steuern Geschmack und Haltbarkeit des Biers: Mehr Hopfen ergibt eine längere Lagerfähigkeit aber auch 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.

Ausschlagen

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 aufgrund der Zentripetalkraft wie ein Kegel in der Mitte des Gefäßes absetzt. Nun kann seitlich die blanke (klare) Würze abgezogen werden. Diese wird dann auch als Ausschlagwürze bezeichnet.

Abkühlen

In einem Wärmeübertrager wird die klare Würze im sogenannten Gegenstromverfahren mit Brauwasser und anschließend mit Eiswasser auf Anstelltemperatur heruntergekühlt, mit steriler Luft zur Sättigung mit Sauerstoff begast und in einen Gärtank oder Gärbottich geleitet. Eventuell findet vorher auch eine Flotation statt. Bei der Herstellung von spontant vergorenen Bieren wie z.B. der belgischen Bierspezialität Lambik ist noch die Verwendung eines sog. Kühlschiffes gebräuchlich. Kühlschiffe waren früher das gebräuchliche Mittel um die Würze zu kühlen und anzustellen.

Hefezugabe und Gären

Die Zugabe der Hefe erfolgt, wenn die Würze die für die jeweilige Hefesorte notwendige Temperatur (in der Regel zwischen 5° und 20° Celsius) 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 Prozent 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.

Lagerung

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 vonstatten geht.

Filtrieren

Bei der Mehrzahl der Biere wird das Bier nach der Lagerung gefiltert (Kieselgurfilter, Cross-Flow Filter, Entkeimungsfilter). Dabei wird dann durch letztmalige Ausfilterung von Eiweißgerbstoff-Verbindungen, Hopfenharzen, toten Hefezellen oder bierschädlichen Bakterien die letztendliche Klarheit erreicht, die durch die normale Klärung bei der Lagerung nicht möglich wäre.

Abfüllen und Haltbarkeit

Fertiges Bier

Anschließend wird das Bier in Dosen, Flaschen oder Fässer abgefüllt. 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 noch mal zu einem letzten Gärprozess. Dieser heißt Flaschengärung. Da die Lagerung beendet wird, bevor aller Zucker vergoren ist bzw. da 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 die Flaschengärung oft angewendet.

Berufsbild

Für die beiden ursprünglich getrennten Ausbildungsberufe Brauer und Mälzer sieht die Ausbildungsverordnung seit dem Lehrjahr 2007/08 die gleichen Inhalte vor. Auf Anregung des Deutschen Brauer-Bundes und des Deutschen Braumeister- und Malzmeister-Bundes sind folgende Inhalte den Ausbildungsberufen hinzugefügt worden: die Herstellung alkoholfreier Erfrischungsgetränke, die Wartung, Steuerung und Regelung von Brauereianlagen sowie die Bedienung von Zapfanlagen(kegs).^[2]

Quellen und Einzelnachweise

1. ↑ Hagen Rudolph: Heimbrauen für Fortgeschrittene. Verlag Hans Carl, ISBN 3-418-00789-9. 
2. ↑ Frankfurter Allgemeine Neuer Lehrstoff 08. Oktober 2007

Literatur

• Ludwig Narziß: Abriss der Bierbrauerei. 7., aktualisierte und erw. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim, 2005, ISBN 3-527-31035-5. 
• Wolfgang Kunze: Die Technologie der Brauer und Mälzer. 9., aktualisierte Auflage. VLB Berlin, 2007, ISBN 978-3-921690-56-7. 

Weblinks

• Kieselgurfilter Fotos, Beschreibungen und weitere Infos
• Informationen zu Rohstoffen und Herstellung von Bier
• Rezeptübersicht für verschiedene Biersorten