Produktbezogene Lebensmitteltechnologie (Subject) / Bier (14) (Lesson)

Uni Bonn WS'16/'17

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• Wie laut der Reinheitsgebot? Zur Bereitung von .. UNTERgärigem Bier = ausschließlich Gerstenmalz, Hopfen, Hefe und Wasser. OBERgärigem Bier =  darf Malz aus anderem Getreide als Gerste (Reis, Mais & Hirse)                                   sowie bestimmte Zucker & daraus hergestellte Farbmittel                                    (Zuckercouleur) verwendet werden 
• Geben Sie die allg. Verfahrensschritte bei der Herstellung von Bier Mälzerei (Mälzung = kontrollierter Keimvorgang → Malz hergestellt):   Gerste       ↓  + Wasser1. Weichen      [Benetzung]       ↓2. Keimen        [Wachstum des Keimlings]       ↓3. Schwelken,  [Trocknung]4. Darren.             ↓ Gersten-malz Würzebereitung: Gersten-malz       ↓5. Schroten       [Mechanische Zerkleinerung]       ↓  +Wasser6. Maischen      [Weiter Auflösungsprozesses]        ↓7. Abläutern/ Läutern [Filtration = Trennung Würze von Treber]       ↓  Würze  Gärung:     Würze       ↓  +Hopfen [Dolden (Zapfen)]1. Kochen        ↓2. Klären       ↓3. Kühlen        ↓4. Gären    [Entweder: Untergärung oder Obergärung]       ↓ 5. Filtration [über Kieselgur soft sedimentary rock, Bentonite, Kieselgele, PVP]       ↓ 6. Abfüllung [Schaumfreie durch Isobarometer]       ↓  Fass-, Flaschen- oder Dose Bier 
• Wie wird Bier klassifiziert werden? 1. Bierarten: – Obergäriges – Untergäriges 2. Biergattungen – Stammwürzegehalt (Original wort content) 3. Biersorten und -typen – Farbe,– Geschmack etc. 
• Was versteht man unter Obergäriges Bier? 1. Obergärige Hefe = die Stämme der Bierhefe Saccharomyces cerevisiae: Bei der Gärung, die Zellverbände bilden, in denen sich Bläschen von Gärungsgas ansammeln & nach oben steigen.  ⇒ Wodurch die Hefe nach der Fermentation auf der Oberfläche des Jungbiers schwimmt. Benötigt höhe Umgebungstemperaturen (15–20 °C) für die Gärung. ⇒ ist daher anfälliger für Verunreinigungen mit Fremdpilzen & Bakterien. 2. Aroma (esterartig) auffällig: bei Weißbierhefen auch Bildung von 4-Vinylguajacol  Entstehung durch Decarboxylierung von Ferulasäure  „Nelkenaroma“ des Weizenbieres  3. Anderer Getreidesorten darf verwendet werden  4. Deutschland: Weizenbier, Kölsch, Alt, Berliner Weißbier 
• Was versteht man unter Untergäriges Bier 1. Untergärige Hefe (Saccharomyces uvarum)  ⇒ Bodensatz:„Geläger“  Benötig eine niedrige Temperatur (4 - 9°C) für die Gärung.⇒ Aufgrund dessen können sich weniger Spontan-Infektionen vermehren; Benötigt eine längere Gär- & Lagerzeit 2. Reinheitsgebot = Nur 1. Gerstenmalz, 2. Hopfen, 3. Hefe, 4. Wasser
• Brauwasser 1. Wo wird es verwendet? 2. Welche Anteil hat das? 3. Welche Eigenschaften des Wasser haben entscheidende Einflüsse auf die Qualität des Bieres? 4. Welche Auswirkung haben die? Brauwasser brewing water 1. Im Sudhaus Brewhouse zur Herstellung der Würze Wort verwendetes Wasser *Wort = unfermented beer. sugary liquid that comes out of the Mash2. 90% (Quantitativ höchster Anteil am Bier) 3. Eigenschaften beeinflussen maßgeblich die Bierqualität = pH-Wert von Maische & Würze (von Salze im Wasser bestimmt) → Umwandlung von Stärke in vergärbare Zucker übernehmen die im Malz enthaltenen Enzyme ⇒ wirkungsvoll in einem leicht sauren Milieu (pH 5,5 - 6,5) – pH-erhöhend : Hydrogencarbonation(HCO3-)  – pH-erniedrigend : Ca2+- und Mg2+-Ionen Wasserhärte (Zusammensetzung an Mineralstoffen)→ Salze im Wasser verändern pH-Wert von Maische und Würze – Postiver Einfluss : Kalzium (Ca2+): Magnesium (Mg2+)– Negativer Einfluss: Eisen (Fe2+), zum Teil: Natrium (Na+), Mangan (Mn2+) 4. Auswirkung:  pH-Wert : • BeeinträchtigungvonEnzymaktivitäten  – a-Amylase: Verzuckerung dauert länger  – b-Amylase: Endvergärungsgrad wird niedriger  – b-Glucanasen: Schwächere Abbautätigkeit ⇒ Erhöhung der Viskosität  – Endopeptidasen liefern weniger löslichen Stickstoff   – Phosphatasen setzen weniger Phosphat aus Phytin frei ⇒ Pufferung leidet • Ausbeute um 2-3 % verringert • Verstärkte Auslaugung unerwünschter Spelzen-husk-bestandteile    z. B bestimmte Polyphenole ⇒ Beeinträchtigung von Farbe & Geschmack  Einflüsse bestimmter Ionen: • Calcium   – Aciditätsfördernd    – Dämpfung der Farbbildung beim Maischen     – Dämpfung der Auslaugung von Farbstoffen & Polyphenolen beim Auswaschen der Treber   –  Förderung der Eiweißkoagulation   –  Begünstigung der Aktivität von Endepeptidasen• Magnesium   – MgSO4 in hoher Konzentration führen zu Bittergeschmack• Eisen  – Verfärbung, auch des Schaumes   – Trübung, Förderung der Oxidation• Mangan– Aktivierung von Enzymen des Hefestoffwechsels & Förderung der Zellvermehrung– Zu hohe Gehalte: Nachteile vergleichbar zu Eisen 
• Was sind vorhandene Kohlenhydratede Gerste & ihrer Bedeutung bei der Bierherstellung? 1. Stärke  Anteil in Gerste 55-66 %  2. Cellulose = Bedeutung als Filterschicht beim Abläutern Geschmack- & geruchlos, unlöslich in Wasser  Sehr widerstandsfähig gegen chemische/enzymatische Einflüsse ⇒ Verlässt die Mälzerei unverändert  3. Hemicellulose = β-Glucane: ca. 70 % gehen bei 38 °C innerhalb von 2 Stunden in Lösung ⇒ Resultierender Viskositätsanstieg erschwert Filtration der Würze 
• Bierherstellung: Weichen der Gerste (Wann, Was, Warum, Wie) Wann?1. Schritt der Mälzerei, vor dem Keimen.Was & Warum?Weichen: Benetzung mit Wasser bis der Wassergehalt des Kornes bei = 40 - 45% liegt.⇒ Zufuhr von Wasser leitet Keimung ein ⇒ Quellung der Körner & verstärktes Einsetzen enzymatischen Prozesse. Wie?– Nass-Trocken-Prozess = Weichwasser wird periodisch zu- & abgeführt &– Belüftung & Absaugen von Kohlendioxid 
• Bierherstellung: Keimung der Gerste (Wann, Was, Wie, Auswirkung) Keimung der Gerste in Keimanlagen: Wann? (Mälzerie)Nach dem Weichen der Gerste, vor dem Schwelken & Darren der Grünmalz Was? Wachstum des Keimlings (Blatt- und Wurzelkeime) ⇒ Grünmalz  gekeimte GetreidekörnerWie & Warum? Bei Günstige Wachstumsbedingungen 14-18 °C, Wassergehalt 42-48 %  (Dauer 7 Tage) Zufuhr von Sauerstoff notwendig = Atmung ⇒ Gewinnung von erforderliche Energie für Bildung (Aktivierung) von Enzymen     ⇒ die später für den Stärke- & Eiweißabbau sind Auswirkung?1. Bildung von Enzymen:  Stärkeabbau: β-Amylase (⇒ Maltose), α-Amylase (⇒ Dextrine), Maltase. Hemi-cellulosena-abau: Endo-β-glucanasen Protein-abbau : Proteasen (Exo- & Endopeptidasen) Phosphatasen
• Bierherstellung: Schwelken & Darren des Grünmalzes (Wann, Warum, Was, Wie, Auswirkung) Wann? (Mälzerie)Nachdem Keimen der Gerste, vor dem Schrotten des Malzes  Warum?– Grünmalz: leicht verderblich durch hohen Wassergehalt (43-47 %)– Biochemische (enzymatische) Reaktion können noch ablaufen.Was & Wie? 1. Schwelken = Durch die Führung von Heißluft wird das Wasser aus dem Korn verdunstet & abgeführt. ⇒ Ist der Wassergehalt auf unter 20 % gesunken, kommt es zum zweiten Schritt2. Darren = wird weiter Wasser verdampft bis der Gehalt (10 - 12%) beträgt.Auswirkung? – FARBE des Malzes bestimmt von = Dauer & Temperatur des Trocknens     ⇒ Durch die hohen Temperaturen entstehen Röstaromen & eine dunkle Farbe,        die einigen Bierstilen ihr klassisches Aussehen & ihren Geschmack verleihen. z. B Pilsner Malz basiert auf hellem Malz        
• Bierherstellung: Schroten des Malzes (Wann, Was, Warum, Wie) Schroten des Malzes: Wann? (Würzebereitung)Nach dem Darren des Grünmalzes & vor Maischen Was & Warum? Mechanische Zerkleinerung des Malzes = Erhöhung der Extrakt-ausbeute, aber Filtration der Würze erschwert (Nassschroten hilf dabei) Macht die im Korn-inneren gebundene Stärke angreifbar. Für späterer Abläutern-Prozess:  1. Läuterbottich = benötigt gröberes Schrot mit gut erhaltenen Spelzen.      od. 2. Maischefilter mit Filtertüchern = benötigt Pulverschrot, (Spelzen ebenfalls zerkleinert)  Wie? Nassschroten : Zwei-walzen-mühlen Vorteil: – Steigerung der Extraktausbeute            – Lässt Spelzen intakt ⇒ Filtrationshilfe 
• Bierherstellung: Maischen (Wann, Was, Warum, Wie) Maischen to mash [mix malt with hot water] Wann? [Würzebereitung]Nachdem Schrotten, vor der Abläutern/LäuternWas? Der Vorgang, bei dem Stärke (aus dem Malz & der Rohfrucht) durch Enzyme & das Kochen in Zucker umgewandelt wird. Warum?Malzstärke noch unlöslich → weiterer Abbau erforderlich Wie?Geschrotetes Gemälztes/ungemälztes Getreide mit Wasser vermischt & gekocht.1. Dekoktions-verfahren (Kochmaische) = wird ein Teil der Maische abgezogen, getrennt gekocht & dann wieder mit der Restmaische zugemischt.  ⇒ Dadurch wird die Lösung der Stärke & and. Inhaltsstoffe des Malzes begünstigt.   ⇒ das *Zubrühen der Kochmaische erhöht die Temperatur der Gesamtmaische                        *Zubrühen = Zugabe von kochender Flüssigkeit z.B Dreimaischverfahren = 1. Abziehen der 1. Maische [35 - 37°C] (1/3) &  zum Kochen erhitzt 2. Zurückpumpen der Kochmaische in den Bottich ⇒ Anstieg auf 50 - 53°C3. Abziehen der 2. Maische  (1/3) & zum Kochen erhitzt4. Zurückpumpen der Kochmaische in den Bottich ⇒ Anstieg auf 62 - 67°C 5. Abziehen der 3. Maische (Dünn- oder Läutermaische, die über den Trebern stehende Flüssigkeit.) ⇒ Enzyme weitestgehend abzutöten 6. Zurückpumpen in den Bottich ⇒ Anstieg auf Abmaischtemperatur 75 - 77°C  Je nachdem welche Biertypen hergestellt wird & welche Zufärbung gewünscht ist, können durch eine oder mehrere Dekoktionsstufen durchlaufen erreichen werden. 2. Infusionsverfahren = Malzschrot wird nur auf enzymatischem Weg aufgeschlossen; Zusatz von Dampf & Heißwasser 
• Beschreiben Sie die Dreimaischverfahren Vorgänge. 1. Erste Pfannenmaische 2. Zweite Dickmaische 3. Dritte Kochmaische 4. Restmaische 1. Erste Pfannenmaische = dick, enthält weniger flüssige Substanzen & Enzyme als Bottichmaische, aber reich an abzubauenden Verbindungen  Aufheizens → Enzyme jedoch aktiv  Kochen → Desintegration der Zellen, Koagulation der Proteine, Verkleisterung der Stärke, Herauslösen von Polyphenolen aus den Spelzen, Inaktivierung von Enzymen.⇒ Bildung von Aroma- & Geschmacksstoffen  Gesamtmaische nach Zurückpumpen: 50-53 °C  Enzyme wirken stärker auf noch ungelöste Bestandteile ein  Abbau von Proteinen besonders ausgeprägt  2. Zweite Dickmaische  Proteolytische & amylolytische Vorgänge  Gesamtmaische nach Zurückpumpen: 62-67 °C  Verzuckerungstemperaturerreicht⇒ Rasch Verkleisterung & sprunghafter Anstieg des Extrakt- & Zuckergehalts  3. Dritte Kochmaische Flüssig, enzymreiche, treberarme Bestandteile, die keines Abbaus mehr bedürfen 
• 1. Welche Bedeutung haben die Protein für Bier? 2. Was muss zu den Proteine gemacht werden um eine positiv Wirkung bei der Bierherstellung zu haben? Proteine: 1. Wichtig für sensorische Eigenschaften des Bieres – Vollmundigkeit = Abrundung des Biergeschmacks – Bierschaum  2. Bereitstellung nieder-molekularer Nährstoffe für Hefe    = weil Proteine Abbauprodukte Nahrung für Hefe sind!       ⇒ Erhalt schaum-aktiver hochmolekularer Proteine 
• Bierherstellung: Abläutern/ Läutern (Wann, Was, Wie) AusstattungWann? (Würzebereitung)Nachdem Maischen, vor der Hopfen.Was?Abläutern/ Läutern = Filtrationsvorgang, bei dem die festen, unlöslichen Bestandteile (Treber) von den flüssigen, löslichen Bestandteilen (Würze) der Maische getrennt werden.Wie? Ausstattung: Läuterbottich: Zylindrisches Gefäß mit doppeltem Boden, wobei der untere ein Siebboden ist. Maischefilter: als Kammerpresse wirkende Plattenfilter  Zweistufiger Prozess:  Abläutern der Vorderwürze = Abziehen erstes Würze (Flüssigkeit aus der Maische (Hauptguss)) durch einen Filtrationsprozess  Aussüßen, Auslaugen oder Anschwänzen der Treber = Auswaschen der noch verbleibenden Würze mit heißem Wasser 
• Bierherstellung: Rolle des Hopfen –  Nur weibliche Blüten bilden Dolden (Zapfen), d.h. unbefruchtete Blütenstände,     = die als Rohstoff für die Brauerei von Interesse sind = Enthalten Bitterstoffe und Hopfenöle  Rolle des Hopfens im Bier: Aromaträger  Geschmacksträger – Öle → geben dem Bier sein spez. Aroma & typischen herben Geschmack. – Bitterstoffe, eine Gruppe von Säuren → die isomerisiert der Bierwürze bei der                                                                        Kochung (wasserlöslich gemacht) Konservierungsmittel→ wirkt antiseptisch (vermindert die Keimanzahl) & bakteriostatisch (hemmt Bakterienwachstum) ⇒ Erhöht die Halt­barkeit des Bieres. Unterstützung der Schaumbildung durch Pektinstoffe ⇒ feste Schaumkrone Klärmittel durch Fällung der Proteine in der Würze – Gerbstoffe → verbinden sich mit unerwünschten Proteinen bei der Würzekochung & bringen sie zum Ausflocken, der später aus der Würze entfernt werden kann.
• Bierherstellung: Gärung (Wann, Was, Wie) GärungWann? Nach dem Einsatz von Hopfen & vor der Filtration von BierenWas? Animpfen der abgekühlten Würze („Anstellwürze“) mit der Hefekultur Wie? 1. Untergärung Hauptgärung: 8-14 °C (7 Tage länger weil kalt) ⇒ 90% des vergärbaren Extrakts werden umgesetzt („Jungbier“) Nachgärung (Reifung) im Lagerkeller bei 0-1 °C für 1-2 Monate  Klärung des Bieres durch Absetzen der Hefe & Bildung von Polyphenol-Protein-Komplexen  Hefe wird geerntet & wieder zur Gärung eingesetzt 2. Obergärung Gärung bei höheren Temperaturen : 18 - 24°C (3 Tage kurze weil warm) Nachgärung unterbleibt remains undone  = bei Weißbier Nachgärung als Flaschengärung
• Bierherstellung: Filtration Bieren (Wann, Was, Wie,) Wann?Nachdem Gärung von Würze & vor der Abfüllung von Bieren.Was?Entfernung von Eiweißgerbstoff-Verbindungen, Hopfenharzen, Hefezellen & bierschädlichen Bakterien, um eine Klarheit zu erreichen. Wie?Filtration zu hefefreien Bieren über Kieselgur: → Die Hefezellen in der Flüssigkeit haften an dem Kieselgur an,      wodurch die Flüssigkeit zunehmend klarer wird.Übersee-Exportware = Adsoprtion EntfernungBentonit = Zur Eiweißadsorption & Klärung.) Kieselgele / Poly-vinyl-poly-pyrrolidon = bindet Gerbstoffmoleküle
• Bierherstellung: Abfüllung von Bieren (Wann, Wie) Abfüllungvon Bieren Wann?Nachdem FIltration von Bier. Wie?Isobarometrische Abfüllung = Schaumfreie Abfüllung in Dosen, Flaschen und Fässer  Vermeidung von CO2-Verlusten  Vermeidung von Luftzutritt (Bier ist sehr sauerstoffempfindlich!)  Der eigentliche Füllvorgang lässt sich in vier Phasen gliedern. Vorevakuieren = Hauptteil der Luft wird aus der Flasche durch Saugpumpe entfernt Vorspannen =  Druckaufbau durch Einleiten von CO2 in die Flasche  Befüllen = Bier läuft durch sein Eigengewicht in das Gefäß ein; Druckentlastung =  Druck in der Flasche wird auf Atmos- phärendruck abgesenkt 
• Fehlgeschmack bei Bier Ursache & Diacetyl =  Ausgeprägten Geschmack & Geruch nach Butter  In hö­he­ren Mengen = Bierfehler  1. geringe Mengen an Diacetyl sind da­her in al­len Bieren ent­hal­ten2. Einer ge­rin­gen Restmenge an Diacetyl wird so­gar ei­ne Steigerung der Vollmundigkeit & Abrundung des Biergeschmacks zu­ge­spro­chen.     Acetolactat —oxidative-Decarboxylierung→ Diacetyl—Reduktion (Hefe)→ *Acetoin.                ↪—Acetolactat-Decarboxylase→ *Acetoin.1. Acetolactat wird beim Stoffwechsel al­ler Hefe wäh­rend der Gärung ge­bil­det & an die Würze ab­ge­ge­ben. 2. Spontane oxidative Decarboxylierung zu Diacetyl.3. Reduktion zu Acetoin; Durch die Hefe er­folgt, so­lan­ge die Hefe vi­tal und in Schwebe ist. Durch diese Umwandlungskette wird der Diacetyl Fehlgeschmack beseitigt. Daher muß das Jungbier nach der alkoholischen Gärung noch einige Zeit „auf der Hefe liegenbleiben“ = Reifung (kann bis 4 Woche dauern)   ⇒ bindet teure Lagertankkapazität Einsparen durch den enzymatischen Abbau des Diacetyl mit Hilfe techn. Enzyme = Acetolactat- Decarboxylase→ Verkürzung der Reifezeit des Bieres = das verhindert die Bildung von Diacetyl,     indem es die Vorstufe a-Acetolactat under CO2-Abspaltung direkt zu Acetoin umsetzt

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