Chemie des Bierbrauens

1. M Ä L Z E N
Problem:
Lösung:
Zweck:
Die in Getreide (Körner) enthaltene Stärke lässt sich nicht
direkt vergären. Für das Bierbrauen muss sie zuerst in
eine für Hefen verwertbare Form umgewandelt werden.
Mälzen = kontrollierter Keimvorgang, bei dem aus
Getreide Malz entsteht.
Spaltung von Stärke in leicht zu vergärende Maltose
(Malzzucker) sowie von Eiweissen in Aminosäuren.
Produktion von Enzymen (z.B. Amylase), welche die
Spaltung ermöglichen, d.h. als Biokatalysatoren wirken.
Stärke
Maltose
Vorgehen:
Dem Getreide (meistens Gerste, aber auch Weizen, Dinkel) wird Wasser hinzugefügt und dann zwischen 2-7
Tage bei konst. Temperatur (ca. 15° C) zum Keimen gebracht. Dabei wird das Getreide regelmässig gewendet.
Weiterverarbeitung:
Zur Beendigung des Keimens (Enzym-Inaktivierung)
sowie zur Bildung von Geschmacksstoffen wird das
Getreide geröstet (Darren). Anschliessend wird das Malz
grob zerhackt (Schroten).
2. M A I S C H E N
Ausgangslage:
Lösung:
Beim Mälzen wurde nur ein Teil der Stärke in Maltose
umgewandelt.
Maischen = Malz wird in Wasser eingeweicht und erwärmt. Dabei spalten die im Malz enthaltenen Enzyme die restliche Stärke in
vergärbare Zuckerarten auf.
Vorgehen:
Das geschrotete Malz wird mit Wasser versetzt und
sukzessive auf verschiedene Temperaturen erwärmt.
Dabei müssen bestimmte Rasten (Eiweissrast, Verzuckerungsrasten) eingehalten werden.
Zweck:
Aktivierung der Enzyme, um eine 'Verflüssigung' schwer
löslicher Stoffe des Schrotes zu erreichen:
Weitere Spaltung von Eiweissen in Bruchstücke (Oligopeptide, Aminosäuren) durch Enzyme (Proteasen)
fi
Beeinflusst Klarheit, Vollmundigkeit, Schaumstabilität und das Kohlensäurebindungsvermögen
Spaltung des Amylose-Anteils der restlichen Stärke
Spaltung des Amylopektin-Anteils der Stärke
Stärke
(Polysaccharid)
b-Amylase
Maltose (Disaccharid)
a-Amylase
Dextrine (Oligosaccharide)
Glucoamylase
Glucose (Monosaccharid)
Aufbau der Stärke
Stärke besteht aus unverzweigter Amylose (15 - 25 %) und aus
verzweigtem Amylopektin (75 - 85 %).
Sie sind beide aus mehreren hundert Glucoseeinheiten aufgebaut:
Amylose ist ein wasserlösliches Polysaccharid, Amylopectin hingegen
ist wasserunlöslich.
Amylopektin
Spaltung der Polysaccharidkette in Maltose durch Enzym b-Amylase
Stärke-Nachweis
Amylose
Amylopektin
Spiralförmige Struktur der Amylose
Nachweis von Amylose mithilfe von Iod
Æ
tiefblau
3A. ABLÄUTERN
Allgemein geht es darum, nicht gelöste Malzbestandteile,
Spelzen und nichtgelöste Eiweissbestandteile des Malzens von
der Würze zu trennen. Dies geschieht grundsätzlich in zwei
Phasen:
• Im sogenannten Läuterbottich wird die Maische für ca. 30
Minuten stehen gelassen, sodass sich ein Treberkuchen
am Boden dieses Bottichs bildet. Die Würze wird
abgelassen, wobei der Treberkuchen, welcher zu 80% aus
Wasser besteht, als Filter dient.
• Der Treberkuchen wird mit heissem Wasser besprüht,
sodass die extraktärmeren Nachgüsse aus dem
Läuterbottich laufen, bis der Treberkuchen völlig
ausgelaugt ist.
Der Vorgang des Abläuterns ist rein physikalisch und sollte bei
konstanten 78°C durchgeführt werden.
Weiterverwendet wird die zurückbleibende Flüssigkeit, welche
beim Abläutern wichtige Stoffe und Enzyme aufgenommen hat.
3B. WÜRZEKOCHEN
Grobübersicht:
•
Der abgeläuterten Würze wird nun der Hopfen zugesetzt. Dabei benutzt man
nur die Blüten der Weiblichen Hopfenpflanze, denn nur sie hat Drüsen die das
sogenannte Lupulin enthalten. Lupulin ist ein Antiseptikum was Säuren bildet
Lupulinsäure, welche ein Bitterstoff ist.
Wir bringen den Biersud, der durch Maischen entstanden
ist, zum Kochen und fügen die Hopfenpellets zu.
•
Beim Würzekochen beträgt die Kochtemperatur 75°C, dabei werden immer
noch unerwünschte Eiweiße ausgefällt, die das Bier verderblich machen
würden.
Der Sud muss nun
110 Minuten kochen
•
•
Beim Würzekochen wird durch kontrollierte Wasserverdampfung die
gewünschte Konzentration, der Stammwürzegehalt (der Prozentanteil der
gelösten Stoffe), erreicht.
Nach dem Würzekochen folgt die Abkühlung der Würze auf die
Wirkungstemeratur der Hefe.
Danach wird der Heisstrub abfiltriert. Wir kühlen dazu den Biersud ab
und filtrieren durch ein feinmaschiges Filtertrubgewebe.
4. GÄRUNG
Hefe, Luftabschluss
C6H12O6
→
2 C2H5OH + 2 CO2
Glucose in Ringform
Es besteht ein
Gleichgewicht zwischen der
Anzahl offenkettigen und
der Anzahl ringförmigen
Glukosemolküle. Die
ringförmigen Moleküle
liegen in ca. 99%
Konzentration vor.
Glucose in Kettenform
Ethanol
O=C=O
Kohlenstoffdioxid