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Technologie der Bierherstellung K. Lösche SS 2008. 1 Die Rohstoffe. Nach Reinheitsgebot von 1516 darf Bier nur aus Gerste, Hopfen, Wasser, Hefe hergestellt werden. Technologie der Bierherstellung. Technologie der Bierherstellung. Technologie der Bierherstellung.
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Technologie der Bierherstellung K. Lösche SS 2008
1 Die Rohstoffe Nach Reinheitsgebot von 1516 darf Bier nur aus Gerste, Hopfen, Wasser, Hefe hergestellt werden
1.1 Die Gerste Aus spezieller Braugerste (o.a. Weizen) wird beim Mälzen durch Weichen, Keimen und Darren Gerstenmalz bzw. Weizenmalz hergestellt, das zur Bierherstellung verwendet werden kann. Als Braugerste eignet sich v.a. die zweizeilige Sommergerste. Hochwertige Braugerste zeichnet sich durch einen hohen Stärkegehalt, einen mäßigen Eiweißgehalt, eine gute Keimfähigkeit und gutes Quellvermögen aus.
Zellatmung : Beispiel Getreide • Getreidekörner besitzen alle eine Schale (Schutzschicht), ein stärkehaltiges Endosperm (Reservestoffe für die Keimung) und einen Keimling ( Anlage für eine neue Pflanze). • Die einzelnen Gewebe sind aus Zellen aufgebaut, welche sich durch ihre Form, Funktion und Grösse voneinander unterscheiden. • Einige dieser Zellen sind lebend und haben einen eigenen Stoffwechsel. • Die lebenden Zellen atmen, wobei Glucose zusammen mit Sauerstoff mit Hilfe von Enzymen zu Co2 , Wasser, und Energie umgewandelt wird: • C6 H12 06 + 6 02 --- 6 C02 +6 H20 + Energie ( Wärme und ATP). • Durch die Atmung wird Trockensubstanz ( Stärke, Zucker) zu Kohlendioxid, Wasser und Wärme umgewandelt ( Gewichtsverlust).
Aufbau eines Getreidekorns • Schale besteht aus verschiedenen Schichten mit Zellen ohne eigenen Stoffwechsel (keine Atmung) • Aleuronzellen bestehen aus lebenden Zellen (Atmung) • Keimling und Scutellum sind aus lebenden Zellen aufgebaut (Atmung) • Stärkehaltiges Endosperm ist aus Zellen aufgebaut, die keinen eigenen Stoffwechsel haben (keine Atmung).
Schematischer Aufbau eines Getreidekorns Schale besteht aus verschiedenen Schichten mit Zellen ohne eigenen Stoffwechsel (keine Atmung). Aleuronzellen bestehen aus lebenden Zellen (Atmung). Keimling und Scutellum sind aus lebenden Zellen aufgebaut (Atmung). Stärkehaltiges Endosperm (Mehlkörper) ist aus Zellen aufgebaut, die keinen eigenen Stoffwechsel haben (keine Atmung)
Atmungsstoffwechsel Lebende Zellen des Getreides atmen: Glucose wird in Gegenwart von Sauerstoff mit Hilfe von Enzymen zu Kohlendioxid, Wasser und Energie umgewandelt. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energie (Wärme + ATP1) 1) ATP (Adenosintriphosphat) ist chemische Energie, die von lebenden Zellen für die verschiedenen Stoffwechselreaktionen direkt genutzt werden kann. Enzyme
Faktoren, welche den Keimungsvorgang beeinflussen • Keimbereitschaft des Kornes: Nach der Ernte muss das Korn einer sortenspezifischen, kritischen Temperatursumme ausgesetzt sein, damit die natürliche Keimruhe überwunden werden kann. • Feuchtigkeit : min. 30%-35% max. 42%-46% • Temperatur: min. 2°C-8°C opt. 25°C max. <42°C • Sauerstoff: Im Stadium der Keimung herrscht eine intensive Atmungstätigkeit in den lebenden Zellen des Kornes • Alter: Mit zunehmender Lagerungsdauer wird die Keimbereitschaft der verschiedenen Getreidearten reduziert bis das Korn nicht mehr keimfähig ist. • Allgemeiner Gesundheitszustand: Das Saatgetreide sollte mechanisch nicht beschädigt sein. Durch das „Beizen“ wird verhindert, dass sich Schimmelpilze entwickeln können.
Faktoren, welche den Keimungsvorgang beeinflussen • Pflanzenhormone: Wie alle anderen Entwicklungsstadien wird auch die Keimung durch spezifische Wachstumsregulatoren initiiert. Solche Pflanzenhormone werden in der Pflanze selbst durch Temperatur- oder Lichtreize (Tageslänge) produziert und aktivieren die entsprechenden Enzyme, welche dann den neuen Wachstumsabschnitt einleiten: • Beispiele von Pflanzenhormonen: • Gibberelline: Aktivierung der α-Amylase, Längenwachstum • Cytokinine: Zellteilung • Auxine: Wachstumspromotoren für Längenwachstum • Dormine: Gibberellin-Inhibitoren • CCC: Chlorcholinchlorid, ein synthetischer Gibberellin-Inhibitor
Schematische Darstellung des Keimungsvorganges Schalenteile Aleuron Endosperm Keimling (Embyro) Gibberelline werden mit dem Wasser aus dem Scutellum zu den Aleuronzellen transportiert. Dadurch werden α-Amylase und weitere Enzyme aktiviert. ruhendes Korn Enzyme bauen Substanzen der Endo-sperme ab. Cytokinine und Auxine werden mit den gelösten Abbau-produkten des Endosperms zum Keimling transportiert. Blattanlage und Wurzelanlage beginnen zu wachsen.
Der Keimvorgang Von der Reife bis zum Auswuchs verändern sich die Enzymaktivitäten des Getreidekornes, wodurch die Inhaltstoffe des Endosperms abgebaut werden. Dadurch entstehen neue Substanzen, die andere Eigenschaften haben als ihre Ausgangsstoffe: α-Amylaseβ-Amylase Stärke Dextrine Maltose EndoproteasenExoproteasen Protein Polypeptide Aminosäuren
Enzymaktivitäten während des Keimungsvorganges (schematisiert) Enzymaktivität andere Enzyme β-Amylase α-Amylase Proteasen Tage 1 5 6Weichen Keimen Darren Einfluss des Mälzens auf die Enzymaktivitäten
Produktion • Technologie der Malzmehl- und Malzextraktbereitung • Unter Mälzen ist das Keimenlassen von Getreidearten unter künstlich geschaffenen bzw. gesteuerten Umweltbedingungen zu verstehen. • Der Zweck des Mälzens ist hauptsächlich die Gewinnung von Aromastoffen und Enzymen. • Das Endprodukt der Keimung ist das Grünmalz, durch Trocknen und Darren wird es zum Darrmalz. Gemahlenes Darrmalz ist unser Malzmehl. • Zur Mahlextraktbereitung werden Inhaltstoffe des Darrmalzes gelöst bzw. in lösliche Form umgewandelt. Die Lösung dieser Stoffe, die von noch vorhandenen festen Bestandteilen getrennt wurde, heißt Würze. Durch Wasserentzug erhält man eine stark konzentrierte Würze, den Malzextrakt. • Mit Hilfe des folgenden Schemas wollen wir die Herstellung von Malzmehl, Malzextrakt und Trockenmalzextrakt verdeutlichen.
Herstellung von Malzmehl Getreidesilo Weiche Luft fahrbare Schneckemit Berieselung Grünmalz Das Getreide wird in Wasser eingeweicht und nimmt die zum Keimen notwendige Feuchtigkeit auf (45-50% Wasser) Keimkasten Das Getreide kommt zum Keimen. Durch Belüften, Feuchthalten, Temperaturführung und Auflockern wird die Keimung gesteuert.
Grünmalz Zur Unterbrechung der Keimung wird das Grünmalz auf ca. 6-8% Wassergehalt getrocknet (gedarrt) Darren bei niederen Temperaturen (bis 60°C) Enzyme bleiben erhalten, wenig Aroma = helles Darrmalz“ Darren bei hohen Temperaturen (bis 100°C) Enzyme werden weitgehend zerstört, viel Aroma = „dunkles Darrmalz“ oder „Aromamalz“ Darre Warmluft Darrmalz Malzsilos Das Darmmalz wird auf den gewünschten Feinheitsgrad zu Malzmehl gemahlen. Mühle Kleie Sichter (Siebe) zur Weiterverarbeitung zu Malzextrakt In einem Mischer werden Unter-schiede verschiedener Partien ausgeglichen Mischer Malzmehl
Herstellung von Malzextrakt Darrmalz In der Schrotmühle wird das Malz grob vermahlen. Schrotmühle Wasser Maischbottich Rührwerk Im Läuterbottich werden die unlöslichen Bestandteile (Treber) von der Würze abgetrennt. Dies geschieht mit Hilfe eines Siebbodens. Die von der groben Vermahlung in der Schrotmühle noch erhaltenen Spelzen diene als Filterschicht. Läuterbottich Würze Im Vakuum wird die Würze bei niederen Temperaturen (40-70°C) schonend auf die gewünschte Konzentration eingedampft. Verdampfer Extrakt
Lecithin, Milchsäure Extrakt Mischer In einem Mischer werden ver-schiedene Zutaten beigegeben um den gewünschten Extrakt zu erhalten. AbfüllungFässer Malzextrakt Malzextrakt Staub-abschneider Die Bereitung von Trockenmalzextrakt geschieht mit Hilfe von Sprühtürmen. Der Malzextrakt wird fein zerstäubt und rieselt im Gegenstrom mit warmer Luft nach unten. Der Sprühturm muss so dimensioniert sein, dass der Extrakt am Boden trocken ankommt. Dort wird er über eine Schleuse entnommen. Zerstäuberdüse(rotiert mit hoher Drehzahl) Heißluft Trockenextrakt
Weizen- und Gerstenmalz Maischen: vollständiger enzymatischer Stärkeabau in Maltose, Dextrine und Glucose Zerkleinern Abläutern: Abfiltern der unlöslichen Bestandteile Malzextrakte dickflüssig Konzentrieren: Eindampfen in Vakuum Malzmehl Trocknen: Walzen, Sprüh- oder Vakuumtrocknung MALZEXTRAKTPULVER Abbildung : Verfahrensablauf bei der Gewinnung von Malzprodukten
