Bier Herstellung – so wird aus Hopfen Bier

Seit wann wird eigentlich Bier gebraut? Vor etwa 6000 Jahren in Mesopotamien ist das Bier ein Zufallsergebnis.

Um über die lange Fastenwoche hinwegzukommen übten sich vor allem die Mönche im Bierbrauen. Später war die Brauwirtschaft auch für Kaufleute und Händler interessant. Technische Neuerungen im Brauprozess fanden besonders durch die industrielle Revolution statt.

Den Vorläufer unseres heutigen Bieres stellten die Sumerer aus Mesopotamien aus vergorenem Brotteig her. Die Herstellung mit vergorenem Teig war damals in vier verschiedenen Methoden bekannt. Bier aus Emmer wurde von den sumerischen Frauen bevorzugt. Emmer, dem Dinkel sehr ähnlich, ist in der Menscheitsgeschichte die erste kultivierte Weizenart. Für die Entwicklung der Bierherstellung waren besonders im Mittelalter die Mönche in den Klostern verantwortlich. Als erste Brauerei unter der Leitung von Mönchen wird in einer Chronik aus Jahre 820 das Schweizer Kloster St. Gallen erwähnt. Hier wurde damals bereits im großen Stil gebraut.

Leider setzte sich allsbald die Marotte der Bierverdünnung durch und so wurde im Jahre 1516 durch Herzog Wilhelm IV. von Bayern und seinem Bruder Ludwig X. die landesweite Verordnung – das heutige Reinheitsgebot – erlassen, dass zur Herstellung von Bier einzig und alleine Gerstenmalz, Hopfen und Wasser verwendet werden darf.

Die Hefe kam dato noch nicht zum Einsatz, entsprechend waren die Biere oft ungenießbar. Der französische Chemiker und Mikrobiologe Louis Pasteur beschäftigte sich 1822 mit der Hefe und deren Rolle im Brauprozess. Er war es auch, der herausfand, dass es zwei unterschiedliche Hefearten gibt:

Untergärige Hefe:

• die Hefe sinkt zu Boden gegen Ende des Gärungsprozesses

Obergärige Hefe:

• steigt nach oben wegen ihrer größeren Zelloberfläche
• Kohlensäure drückt sie hoch

Die Zucker werden von beiden Hefearten unterschiedlich vergoren und es werden verschiedene Nebenprodukte produziert.

Und so steht auch die Zutat Hefe als eine der vier verankerten Zutaten im heutigen Reinheitsgebot.

Die Schritte der Bierherstellung

Mälzen

Der Abbau von Stärke zu Maltose in der Mälzerei ist der erste Schritt in der Bierherstellung. Später wird die frische Gerste eingeweicht. Die Getreidekörner werden zum Keimen in die Keimkästen gebracht, die zur Stärkeaufspaltung nötigen Enzyme (Amylase) bilden sich dabei. Durch die Trocknung, auch das Darren genannt, wird  der Keimprozess im optimalen Stadium unterbrochen. Bei circa 80 Grad Celsius wird das Grünmalz getrocknet. Nach der Trocknung schmeckt das Grünmalz leicht süßlich. Als Nahrung für die Hefekulturen dient später der Malzzucker. Zuständig für die Bildung des Alkohols sind die Hefekulturen.

Schroten

Wenn das Malz fertig ist, wird es geschrotet. Der Vorgang ist wichtig, damit sich das Malz im Wasser besser lösen kann. Die unterschiedlichen Feinheitsgrade der verschiedenen Schrot-Sortierungen werden durch die Schrotmühlen erzeugt.

Die Feinheitsgrade teilen sich dabei auf in: Spelzen, Grobgrieß, Feingrieß, Grießmehl und Pudermehl

Maischen

Das Maischen ist bei der Bierherstellung der dritte Schritt. Im Maischbottich wird das geschrotete Malz mit Wasser gemischt. Diesen Vorgang nennt man Einmaischen. Durch das Auflösen, der im Malzschrot enthaltenen Stärke werden Zucker, Eiweiß und Gerbstoffe freigesetzt – der Malzextrakt ist entstanden.

Läutern

Im Läuterbottich wird die Maische durch die absinkenden Spelzen gefiltert. Die Lösung, die sogenannte Würze, wird von den festen Stoffen (Treber) getrennt, die Würze wird im Brauprozess weiterverwendet. Der Treber hingegen kommt in der Regel als Viehfutter zum Einsatz.

Würzekochen

Nach dem Läutern folgt das Würzekochen, das in der Sudpfanne stattfindet. Der Würze in der Sudpfanne wird der Hopfen beigegeben, welcher bei dem Vorgang mitgekocht wird. Die Konzentration auf die spezifische Stammwürze wird durch das Verdampfen des Wassers erreicht. Die Malzenzyme weden inaktiviert, den Bruch bilden Gerbstoffe, Eiweiß- und Hopfenbestandteile.

Würzeklärung

Die Würzeklärung, auch Ausschlagen genannt, ist im Brauprozess der sechste Schritt. Tangential wird die Würze in den Whirlpool eingeleitet mit beginnender Rotation. Der sogenannte Bruch, bestehend aus nicht gelösten Hopfenbestandteilen und ausgefallenem Eiweiß, setzt sich in der Mitte des Gefäßes als Kegel ab. Die klare Wurzel kann seitlich abgezogen werden. Die zurückbleibende Flüssigkeit im Würzekühler (Anstellwürze) wird bei der Würzekühlung auf 10 bis 20 Grad Celsius abgekühlt.

Gärung

Die alkoholische Gärung erfolgt nach der Würzeklärung und erfolgt in einem Gärtank. Durch Zugabe von spezieller Brauhefe wird der Zucker des Malzes während der Hauptgärung in Alkohol und Kohlendioxid umgewandelt. Die Hefe sinkt und wird geerntet, wenn der Malzzucker vergoren ist. Die Entscheidung, ob ein untergäriges oder ein obergäriges Bier gebraut wird, hängt von der Hefesorte und der Würzebereitung ab.

Lagerung

Beim achten Schritt der Bierherstellung wird das Jungbier im Lagertank bei einer Temperatur von 1 bis 2 Grad Celsius gelagert. Die Lagerzeit beträgt zwischen drei Wochen und drei Monaten. Außerdem findet hier auch die Nachgärung statt. Bei der Nachgärung sinken letzte Hefereste sowie Eiweiß-Gerbstoffe ab. Dadurch klärt sich das Bier und die charakteristische Bierfarbe entsteht.

Filtration

Der vorletzte Schritt im Brauprozess ist die Filtration. Hier werden die nicht abgesetzten Stoffe, wie Eiweiß-Gerbstoffverbindungen, Hefereste und Hopfenharz letztmalig gründlich herausgefiltert. Jetzt hat das Bier seine endgültige Klarheit und Färbung.

Abfüllung

Die Abfüllung ist der letzte Schritt im Brauprozess. Unter Gegendruck wird das Bier abgefüllt. Der Gegendruck dient dem Entweichen der Kohlensäure.

Die Haltbarkeit eines Bieres liegt zwischen drei und zwölf Monaten je nach Herstellungsart.

Zutaten bei der Bierherstellung

Die einzigen Zutaten, die zur Herstellung deutscher Biere verwendet werden dürfen sind:

• Wasser
• Hopfen
• Malz
• Hefe

Das Reinheitsgebot vom 23. April 1516 bietet dafür die Grundlage. Das Reinheitsgebot ist das älteste bis heute noch geltende Lebensmittelgesetz der Welt.

Bei nur vier Zutaten stellt sich die Frage, wie es dem Braumeister gelingt, so viele Biersorten zu brauen. Dafür verantwortlich ist die Wirksamkeit der einzelnen Komponenten:

Malz

Das Malz ist für Farbe und Charakter des Bieres zuständig. Außerdem ist Malz für den Alkoholgehalt verantwortlich.

Hopfen

Der Hopfen wirkt konservierend und würzt das Bier typisch-herb.

Hefe

Die Hefe wandelt den Zucker in Alkohol um.

Wasser

Als Hauptkomponente spielt das Wasser eine entscheidene Rolle für den Geschmack des Bieres, so zum Beispiel beeinflussen die unterschiedlichen Härtegrade maßgebend den Geschmack (Salzgehalt usw. beeinflussen den Geschmack), zum Beispiel wird beim Pils nur weiches Wasser verwendet.

Für den Unterschied der einzelnen Biersorten spielt das verwendete Malz eine ausschlaggebende Rolle. Zum Einsatz kommen bei der Bierherstellung verschiedene Getreidesorten, wie zum Beispiel Gerste und Weizen sowie Dinkel und  Roggen. Beim untergärigen Bier wird jedoch nur Gerste verwendet.

Was bedeutet Chemie beim Bierbrauen

Bei der Bierherstellung kommt die Atmungsformel zur Anwendung und die ist komplex, denn der Keimling der Gerste atmet. Der Gerstenkeimling ist ein noch lebender und noch wachsender pflanzlicher Organismus. Die Anregung zum Wachstum geht von der Höhe des Wassergehalts der Gerste aus. Je mehr der Keimling zum Wachsen angeregt wird, um so mehr Kornsubstanz veratmet er. Die Gerstenkörner würden vor allem während der Lagerung an Qualität verlieren.

Veratmete Kornsubstanz pro Tonne frisch geernteter Gerste in 10 Tagen:

Wassergehalt	Temperatur	veratmete Substanz
11 Prozent	18 Grad Celsius	2,1 Gramm
14 – 15 Prozent	18 Grad Celsius	9,6 Gramm
17 Prozent	18 Grad Celsius	839 Gramm
20 Prozent	18 Grad Celsius	2448 Gramm

Die Atmungsformel

C6H1206 + 602 → 6C02 + 6H20 + 674 kcal

 

Der kleinste Baustein der Stärke ist Traubenzucker. Bei der Atmung der Gerste wird Stärke  verbraucht.C02, H20 und Wärme entstehen als Produkt des Vorgangs.

Die Entstehung von Grünmalz

Diese Vorgänge sind während des Keimungsprozesses von großer Bedeutung:

• Bildung und Aktivierung von Enzymen
• der Stoffumsatz und Verbrauch
• die sich anschließenden Wachstumserscheinungen

Gekeimte Gerste heißt Grünmalz und der Keimling der Gerste sendet Wuchsstoffe, Gibberellinsäure. Über das Schildchen und die Epithelzellen wandert diese zur Aleuronschicht. Die Bildung von Enzymen findet dort statt. Die L-Amylasen sind zum Beispiel zur Bildung von Maltose und Hemizellulase zuständig. Bereits vorhandene werden dazu parallel aktiviert (z.B. Amylase). Um die sich dort befindlichen enzymspezifischen Substanzen abzubauen, wandern die gebildeten Enzyme nun von der Aleuronschicht nach innen in den Mehlkörper. Zellwände werden durch den Abbau der Hemizellulose in den Stärkezellwänden allmählich aufgelöst. Für den Abbau sind die Hemizellulasen zuständig. Der Vorgang wird als „zytolytische Lösung“ bezeichnet und bewirkt, dass der Mehlkörper mürbe und zerreiblich wird.

Durch die Methode der Haufenführung werden viele Vorgänge geregelt wie zum Beispiel:

• der Wurzelkeim soll weiß, gleichmäßig, kräftig sowie 0,5 – 2,5 mal so lang als das Korn sein
• zu lange Wurzelkeime bedeuten Substanzverlust
• die Kornlänge des Blattkeims sollte nur 0,6 – 0,75 betragen

Kennzeichnung der Methode der Haufenführung:

• Temperatur und Feuchtigkeit im Keimgut
• durch sauerstoffreiche Zusammensetzung der Haufenluft
• durch die Keimzeit

Die Methode der Haufenführung findet bei fallenden Temperaturen ihre Anwendung. Nach zwei Tagen wird die Temperatur im Keimkasten der Gerste von 18 Grad Celsius auf 13 bis 10 Grad Celsius abgekühlt. Die zytolytische Lösung wird durch die anfangs höhere Temperatur begünstigt während die Eiweißlösung im Korn durch die niedrigeren Temperaturen gefördert wird.

Die wichtigste Aufgabe beim Keimprozess ist:

• Kühlung der keimenden Gerste durch einen mit Feuchtigkeit gesättigten Luftstrom (die geströmte Luft sollte nur um 2 Grad kälter sein als der Haufen)
• den Weichegrad zu halten (je höher der Weichegrad der Gerste, umso schnellere Auflösung beim Brauen)
• das durch die Atmung entstehende CO2 abzuführen

Das ist zu beachten:

• die Wasseraufnahme der Luft ist, umso höher je größer der Temperaturunterschied ist
• je größer der Temperaturunterschied ist, umso stärker ist der Feuchtigkeitsentzug im Keimgut

Die gekeimte Gerste heißt Grünmalz und die Keimzeit beträgt 6-7 Tage.

Rezept – Bierherstellung Weihnachtsbier

Passend zur Jahreszeit schlagen wir ein Rezept zum Selber-Brauen vor für ein Weihnachtsbier.

Die Menge dabei beträgt 27 bis 28 Liter und das Brauverfahren ist Infusion.

Als Zutaten werden benötigt:

die Schale zweier Bio-Orangen, 5 Gramm Zimt sowie 6 bis 8 Gewürz-Nelken.

Außerdem werden benötigt:

Malz

3,7 kg Pilsener Malz

1,0 kg CaraHell

0,3 lg Caramünch

Hopfen

15 Gramm Perle (AH, 10%)

12 Gramm Hallertauer Mittelf. (AH, 8%)

Hefe

11,5 Gramm S04 (Fermentis)

Wasser

161 Hauptguss

51 vorgelegt im Läuterbottich

131 Nachguss

Der weitere Schritt ist die Würzebereitung und zwar:

Einmaischen

45 Grad Celsius

Eiweißrast

55 Grad Celsius – 15 min

Maltoserast

63 Grad Celsius – 30 min

Verzuckerung

72 Grad Celsius – bis Jod-Normal ca. 25 min

Abmaischen

78 Grad Celsius

Läuterruhe

20 min

Nachguss

13 Liter

Läuterruhe

10 min

Dauer Würzekochen

75 min

Erste Hopfengabe

5-10 Minuten nach Kochbeginn

Zweite Hopfengabe

5 Minuten vor Kochende

Weitere Informationen

Stammwürze: 12 Prozent

Hopfen-Bittere: 18 IBU

Anstell-Temperatur : 15 – 20 Grad Celsius

Gärdauer: ca. 4 Tage

geschlaucht bei: 5,1 Prozent

Lagergefäß: 30er KEG

Lagerung: mind. 3-4 Wochen bei 3 bis 5 Grad Celsius

Hinweis:

Die Schale der Orangen abreiben. Den Abrieb der beiden Orangen in einen Leinenbeutel füllen gemeinsam mit den Gewürzen Zimt und Gewürz-Nelken. Das Beutelchen wird sofort mit Beginn der Gärung dem Gärbottich beigegeben. Bis zum Ende der Lagerung des Bieres verbleibt der Beutel im Bier.

Herstellung Alkoholfreies Bier

Bei der Herstellung von alkoholfreiem Bier geht es im Gegensatz zu anderen Bieren darum, den Alkoholgehalt zu verringern. Außerdem stellt der Erhalt von Malz- und Hopfenaromen beim Brauen von alkoholfreiem Bier für die Braumeister eine Herausforderung dar. Grundsätzlich ist sonst der Herstellungsprozess der gleiche, wie bei den anderen Bieren.

Es gibt folgende Möglichkeiten zum Brauen von alkoholfreiem Bier:

• die Reduzierung der Alkoholbildung während des Gärprozesses
• Alkohol nachträglich entziehen

Variante Reduzierung der Alkoholbildung während des Gärprozesses

Bei diesem Vorgang muss der Umwandlungsprozess, bei dem der enthaltene Zucker im Malz in Alkohol umgewandelt wird, gestoppt werden, bevor mehr als 0,5 Prozent Alkohol entstehen. Dafür gibt es unterschiedliche Möglichkeiten:

• Gedrosselte Gärung:

  Die Gärtemperatur befindet sich hier knapp über dem Gefrierpunkt. Der Malzzucker wird von der Hefe nur sehr langsam in Alkohol umgewandelt. Es bleibt mehr Zeit für die Entwicklung der Aromen. Das Verfahren wird unter 0,5 Prozent gestoppt. Geschmacklich sind diese Biere eher im süßlichen Bereich einzugliedern.

• Gestoppte Gärung:

  Gestoppte Gärung heißt, dass der Vorgang abgebrochen/gestoppt wird. Das passiert bevor der Alkoholgehalt mehr als 0,5 Prozent erreicht. Der Abbruch wird erreicht, indem durch kurze starke Erhitzung die Hefe abgetötet wird. Auch diese Biere sind im süßlichen Bereich zu finden durch den verbleibenden Restzucker.

• Spezialhefen:

  Hier verwendet Braumeister Oliver Wesseloh, Brauerei Kehrwieder, eine Spezialhefe, die Malzzucker nicht vergären kann. Das Ergebnis des Bieres (alkoholfreies IPA) kann sich mit schlappen 0,4 Prozent Alkohol wirklich blicken lassen und wurde auch bereits mehrfach ausgezeichnet. Die Spezialhefen-Methode ist recht jung.

Variante nachträglicher Alkoholentzug

Bei dieser Variante kann man auch mit verschiedenen Möglichkeiten arbeiten, wie zum Beispiel:

• Filtrieren: Durch eine Membran wird hier der Alkohol gepresst. Die Membran lässt nur Waser und Alkohol durch. Die Methode nennt man „Umkehrmomose“. Bis der Alkoholgehalt nur noch 0,5 Prozent beträgt, wird die restliche hochkonzentrierte Flüssigkeit mit Wasser versetzt.
• Vakuumrektifikation: Hier werden Wasser und Alkohol getrennt. Der Grund dafür sind die unterschiedlichen Siedepunkte. Die Aromastoffe bleiben besser erhalten, weil im luftleeren Raum die Siedetemperaturen geringer sind. Es wird so lange Alkohol entzogen bis weniger als 0,5 Prozent enthalten sind.

Um die geschmacklichen Möglichkeiten voll auszuschöpfen, werden oftmals mehrere Methoden bei der Herstellung von alkoholfreiem Bier angewendet.

Herstellung Weizenbier

Das Weizen- oder Weißbier wird mit obergäriger Hefe aus über 50 Prozent Weizenmalz gebraut wird. Bei dem Brauprozess findet ebenfalls die Mitverwendung von Gerste statt.

Es besteht ein Unterschied zwischen obergäriger und untergäriger Hefe. Die untergärige Hefe findet ihren Einsatz bei Bieren wie Pils, Märzen, Export u.v.m. Der Unterschied zwischen den Hefen besteht durch ein anderes Bild der Hefezellen. Auch der Auftrieb der Hefe ist unterschiedlich. Im Verlauf der Gärung steigt diese in den Gärgefäßen an die Oberfläche des entstehenden Bieres. Bei der untergärigen Hefe setzt sich die Hefe am Boden ab. Aus diesem Grund spricht man auch von untergäriger oder obergäriger Brauart.

Drei Richtungen für die Nachgärung und Ausreifung der Weizenbiere sind maßgebend:

• in der Flasche
• in Tanks (mehr oder weniger starke Hefetrübung der fertigen Biere)
• besondere Tanks mit anschliessender Filtration (das fertige Bier ist hefefrei und kristallklar)

Weizenbiere weisen eine geringere Bittere auf, da sie nur mäßig gehopft sind. In der Bierfarbe und im Stammwürzegehalt gibt es jedoch eine große Schwankungsbreite.

Weizenbiere sind:

• kohlensäurereich
• rezent
• typisches Aroma mit großer Geschmacksvielfalt

Dunkles Bier – Herstellung

Bei der Herstellung von dunklem Bier werden Getreidesorten zu verschiedenen Malzsorten gedarrt. Das Bier bekommt so seine Farbe und auch Geschmack. Das gilt für helle und dunkle Bier, aber auch für das Schwarzbier.

In der Praxis sieht es so aus, dass für die Herstellung von Malz folgende Getreidesorten verwendet werden:

• Gerste
• Weizen
• Roggen
• Dinkel

Bei den Craft-Brauern liegen inzwischen auch historische Körner wie Emmer im Trend.

Die Getreidekörner quellen ein bis zwei Tage. Vorher werden sie mit Wasser vermischt. Die Stärke entwickelt sich durch Enzyme zu Malzzucker. Die Körner fangen an zu keimen. Später folgt das Darren, das heißt, das Malz wird durch heiße Luft getrocknet. Durch diesen Prozess entstehen die unterschiedlichen Farbstärken sowie der malzige Geschmack. Bei einer Temperatur von 220 Grad Celsius wird Farbmalz gedarrt.

Bekannte dunkle Malze sind:

Röstmalz:

Es entsteht ein starkes Röstaroma, die Farbe ist tiefbraun bis schwarz. Das Darren erfolgt besonders lang und heiß. Hier wird mit Gerste, Weizen, Roggen und Dinkel produziert.

Münchner Malz:

Das Münchner Malz wird besonders oft für dunkle, schwarze oder Starkbiere verwendet, es hat einen EBC-Wert von 9,5 bis 25. Das Malzaroma ist intensiv, die Vollmundigkeit wird gefördert und sorgt für eine kräftige Farbe.

Karamellmalz:

Hier sind nicht mehr vergärbare Zuckerbestandteile durch spezielle Verfahren karamellisiert. Die Farbpalette ist groß von hell bis rötlich und dunkel. Karamellmalze erhöhen die Vollmundigkeit. Eine gewisse Süße ist vorhanden.

Amberbier-Herstellung

„Amber“ bedeutet bernsteinfarben entsprechend hat das Amberbier seinen Namen wegen der Farbe. Unter Verwendung von obergäriger Hefe, Hopfen, Malz und Wasser werden die Biere gebraut. Gelegentlich wird beim Brauen der Amberbiere eine Gewürzmischung beigegeben, die sogenannte Grut. Das Amberbier weist eine mittlere bis starke Malzsüße auf, die Karamellnote ist leicht bis mittel. Die Farbe bei einem echten Amberbier kommt nicht vom dunkelbraun geröstetem Malz wie bei Dunkelbieren, sondern sie kommt vom mehrfachen Auskochen der Spelzen vom Malz. Den typischen Amberbier-Charakter erhält das Bier durch das mehrfache Maischekochen.