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1 Technische Universität Berlin Fakultät I Geisteswissenschaften Institut für Berufliche Bildung und Arbeitslehre Fachgebiet: Arbeitslehre/ Ökonomie und Nachhaltiger Konsum Modul AL-P4: Produkte und Produktion Lehrveranstaltung: Grundlagen der Fertigung Betreuer: Prof. Dr. Hans-Liudger Dienel und Pamela Jäger Projektdokumentation Über den Herstellungsprozess von Bier Eingereicht von: Bitzer, Svenja Mareike Horstmeyer, Arne Abgabe: Berlin,

2 Inhalt 1. Einleitung Brauprozess Gerste und Malzherstellung Hopfen Hefe Wasser Brauprozessschritte Herstellung der Würze Umwandlung von Würze in Bier Abfüllen des Bieres Rohstoffe... 5 Herstellung von selbstgebrautem Bier Alkoholfreies Bier Verfahren zur Gewinnung von alkoholfreiem Bier Umkehrosmose Thermische Verfahren (Destillation) Unterdrückung der Alkoholbildung Überprüfung des Alkoholgehaltes Fazit Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Eidesstattliche Erklärungen

3 1. Einleitung Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema Bier. Bier hat eine lange Geschichte als Getränk, Beschreibungen der Bierherstellung lassen sich bis zu 5000 Jahre zurückverfolgen. (Kunze, 2011, S.5) Auch in der deutschen Geschichte und Kultur spielt Bier eine wichtige Rolle. In Deutschland gibt es 1300 Brauereien und ca verschiedene Biermarken. (ebd.) Aufgrund von Missernten und Rohstoffknappheit kam es zur Verwendung von unüblichen Rohstoffen bei der Bierproduktion, was zu geschmacklichen Unterschieden und sogar zu einer Gesundheitsgefährdung führte, um diese Missstände zu beenden und die Bierproduktion zu vereinheitlichen, wurde am 23.April.1516, in Ingolstadt, das bayerische Reinheitsgebot geschaffen, wonach Bier nur aus Gerstenmalz, Hopfen und Wasser hergestellt werden darf. (Kunze, 2011, S. 23) Seit 1906 gilt dieses Reinheitsgebot per Gesetz in ganz Deutschland. (ebd.) Die starke Präsenz von Bier in Deutschland, und die Tatsache, dass Bier in der Wahrnehmung vieler Menschen eng mit der deutschen Kultur verbunden ist, haben uns in dem Vorhaben bestärkt, Bier zum Thema dieser Arbeit zu machen. Ziel der Arbeit ist es, zum einen den Brauprozess darzustellen, und zu zeigen, welche Zutaten und Arbeitsschritte notwendig sind, um Bier herzustellen. Zunächst werden die Rohstoffe Hopfen, Malz, Hefe und Wasser erläutert. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die einzelnen Schritte des Brauprozesses dargestellt: die Herstellung der Würze, die Umwandlung von Würze in Bier, die Gärung und das Abfüllen. Um ein besseres Verständnis für den Brauprozess zu entwickeln und um darzustellen, wie mit einfachen Mitteln, ohne die Verwendung von aufwendiger Technik die Herstellung von Bier möglich ist, wurde der Brauprozess in der Lehrküche der TU-Berlin vollzogen und dokumentiert. Zum anderen soll in dieser Arbeit der Frage nachgegangen werden, wie Alkoholfreies Bier hergestellt wird und warum es nicht wie Alkoholhaltiges Bier schmeckt. 3

4 In keinem anderen Land der Welt wird so viel alkoholfreies Bier gebraut, wie in Deutschland. ( Von der gesamten deutschen Bierproduktion sind ca. 5 % alkoholfreies Bier. (ebd.) Gründe für den gesteigerten Konsum von alkoholfreiem Bier sind: ein gesteigertes Gesundheitsbewusstsein in der Bevölkerung, Alkoholverzicht aus sportlichen, beruflichen oder religiösen Gründen, oder wegen einer Teilnahme am Straßenverkehr. (Kunze, 2011, S. 622) Es ist jedoch nicht so, dass alkoholfreies Bier gar keinen Alkohol enthält. Alkoholfreie Biere können in Deutschland 0,5 Volumenprozent Alkohol enthalten. ( Das ist die gleiche Menge Alkohol, die auch Fruchtsaft enthalten darf. (ebd.) Der Genuss von alkoholfreiem Bier hat keine messbaren Auswirkungen auf den Körper. (ebd.) Im Verlauf dieser Arbeit wird ein Überblick über die Möglichkeiten zur Herstellung von alkoholfreiem Bier gegeben. Bei der Herstellung von alkoholfreiem Bier wird zwischen zwei verschiedenen Methoden unterschieden. Zum einen wird herkömmlichem alkoholhaltigem Bier der Alkohol nachträglich entzogen. Die Verfahren der Destillation und der umgekehrten Osmose werden hier dargestellt. Zum anderen gibt es die Möglichkeit alkoholfreies Bier zu produzieren, indem die Bildung von Alkohol, während des Herstellungsprozesses vermieden wird. Hier werden die Verfahren der gestoppten Gärung und die Verwendung von speziellen Hefen vorgestellt. Die Faktoren, die zu geschmacklichen Unterschieden zwischen alkoholhaltigem Bier und alkoholfreiem Bier führen, werden genannt. Eine weitere Frage die in dieser Arbeit untersucht werden soll, ist der tatsächliche Alkoholgehalt von Alkoholfreien Bieren. Es soll versucht werden diesen Wert von verschiedenen alkoholfreien Bieren im Labor zu ermitteln. 4

5 2. Brauprozess In dem hier folgenden Abschnitt wird der gesamte Brauprozess vorgestellt und erläutert. Um eine bessere Verständlichkeit zu ermöglichen, ist es sinnvoll und wichtig dem Leser zunächst einige Informationen über die im Bier verwendeten Rohstoffe Gerste, Hopfen, Hefe und Wasser näher zu bringen. Im Anschluss werden die Prozessschritte beim Bierbrauen im Einzelnen geklärt. Abschließen wird dieses Kapitel die Vorgehensweise beim Brauen von eigenem Bier Rohstoffe Für die Bierherstellung benötigt man lediglich die vier Grundrohstoffe Gerste, Hopfen, Wasser und Hefe. Die Gerste ist der Hauptrohstoff der Bierherstellung. Bevor das Getreide in der Brauerei Verwendung findet muss es zu Malz verarbeitet werden. Auch andere Getreidearten, wie z.b. Weizen oder Roggen können in Deutschland in vermälzter Form benutzt werden. In anderen Ländern werden auch unvermälzte Sorten wie Mais, Reis, Weizen oder Gerste zusätzlich mitverarbeitet. Für den bitteren, herben Geschmack im Bier ist der Hopfen verantwortlich. Wasser macht im Bier den größten Prozentsatz aus. Es wird in diversen Verarbeitungs-, Reinigungs- und Desinfektionsprozessen in der Mälzerei und Brauerei verwendet. Der vierte und letzte Rohstoff, die Hefe, leitet im Brauprozess die notwendige alkoholische Gärung ein Gerste und Malzherstellung In einem vorbereitenden Schritt wird Getreide, in den meisten Fällen Gerste, vermälzt. Dazu werden die Gerstenkörner in Wasser eingeweicht, bis sie zu keimen beginnen. Zu einem bestimmten ZeitAbbildung 1 Weizen, Hafer, Gerste (v.l.n.r.) [Stand: ] punkt wird dieser Keimungsprozess unterbrochen, indem ein Trock- nungsvorgang bei hohen Temperaturen, dem sog. Darren, eingeleitet wird. 5

6 Nachdem der Keimling entfernt wurde, wird das Malz eingelagert. Früher wurde z.t. direkt in der brauereieigenen Mälzerei vermälzt, jedoch beziehen die meisten Brauereien heutzutage ihr Malz fast ausnahmslos aus speziellen Handelsmälzereien. (Kunze, 2011, S. 119f) Beim Vermälzen werden die wasserunlöslichen Bestandteile des Stärkekorns in lösliche umgewandelt, da der Energietransport in allen Organismen ausschließlich mit Wasser abläuft. Hauptziel der Vermälzung ist die Bildung von Enzymen, die wiederum für den Stärkeab- Abbildung 2 gekeimter Gerstenmalz (r.), Gerstenkörner (l.) [Stand: ] bau beim Maischen (dazu später mehr) unbedingt erforderlich sind. (Kunze, 2011, S. 119) Bereits dieser erste Schritt hat enormen Einfluss auf den Geschmack des späteren Bieres. So haben folgende Faktoren einen geschmacksträchtigen Einfluss auf das Endprodukt: Getreidesorte, sogar unterschiedliche Gerstensorten mit z.b. unterschiedlichem Wasseraufnahmeverhalten Größe der Getreidekörner Dauer und Temperatur der Keimung Wassergehalt vor dem Abdarren Dauer und Temperatur des Abdarrens Beispielsweise kann eine eher hohe Temperatur beim Abdarren (Darrprozess, Getreide wird getrocknet) ein dunkles karamellisiertes Malz hervorbringen, welches dem Bier einen karamelligen Geschmack und eine dunklere Färbung verleihen kann. (Kunze, 2011, S. 39 ff) 6

7 Hopfen Hopfen ist der zweite Rohstoff des Bieres. Beim Hopfen handelt es sich um eine Kletterpflanze, von der jedoch nur die unbefruchteten Blütenstände der weiblichen Pflanzen für die Bierherstellung verwendet werden, da in ihnen besondere ätherische Öle und bittere Harze enthalten sind, die dem Bier seinen charakteristischen herben Geschmack verleihen. (Kunze, 2011, S. 61) Hopfen ist aufgrund seines hohen Wassergehalts (bis zu 80 Prozent) nicht lagerfähig und muss daher getrocknet und haltbar gemacht werden, sodass er vor dem Einfluss von Sauerstoff, Feuchtigkeit und Wärme geschützt ist. Dazu wird der geerntete Hopfen zunächst getrocknet und anschließend zu Extrakt verarbeitet. Wie auch bei der Gerste, haben auch unterschiedliche Hopfensorten einen erheblichen Einfluss auf den Geschmack des Bieres. Man Abbildung 3 Hopfenpflanze ng [Stand: ] unterscheidet hierbei Aroma-, Bitter- und Hochalphasorten. Letztgenannter Begriff bezieht sich auf die -Säure, die für den bitteren Ge- schmack des Hopfens verantwortlich ist. Hochalphasorten sind Bittersorten, die einen besonders hohen Wert dieser -Säure aufweisen. Aromasorten besitzen ein angenehmes Hopfenaroma und einen geringen Anteil der -Säure. (Kunze, 2011, S. 64) Hefe Bei der gemein bekannten Hefe handelt es sich um einen einzelligen Sprosspilz, der sich durch Zellteilung (Sprossung) vermehrt. Sein Energiestoffwechsel beruht dabei auf einer chemischen Reaktion, bei der Zucker zu Alkohol und Kohlenstoffdioxid reagiert. Hefe vollführt nicht nur diesen chemischen Prozess, sie hat durch die Gärung und ihre Bestandteile, ebenso Einfluss auf den Geschmack des Bieres. (Kunze, 2011, S. 102f) Hefezellen enthalten neben dem Hauptbestandteil Wasser, verschiedene Nährstoffe, wie Kohlenhydrate, Proteine, Lipide und Mineralstoffe (z.b. Phosphate, Natrium, Calcium, Zink). Des Wei7

8 teren verfügt Hefe über diverse Vitamine, darunter Vitamin B1 (Thiamin), Folsäure, Nicotinsäure und Biotin. (Kunze, 2011, S. 103) Für die Bierherstellung unterscheidet man die Hefe in obergärige und untergärige Stämme. Obergärige Hefen benötigen für ihr Wachstum höhere Temperaturen (15 20 C) als untergärige (4 9 C). Aufgrund der höheren Temperaturwerte der obergärigen Hefen sind diese anfälliger für Bakterien- oder Pilzbefall, arbeiten jedoch auch schneller und können ggf. ohne vorhandene Kühlsysteme verwendet werden. Heutzutage wird in den meisten Fällen Bier mit untergäriger Hefe gebraut. (Kunze, 2011, S. 109) Wie jede Zelle benötigen auch Hefezellen für ihren Stoffwechsel Energie und Nährstoffe. Aus ihrer Nahrung, dem Zucker aus der Stärke, stellt die Hefe Alkohol in Form von Ethanol und Kohlenstoffdioxid her: (Kunze, 2011, S. 107) Zucker (Glucose) Ethanol + Kohlenstoffdioxid C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO Wasser Prozentual betrachtet stellt Wasser den größten Rohstoffanteil im Bier dar, jedoch geht nur ein geringer Teil davon direkt ins Bier. Der Großteil wird für Reinigungsprozesse von Flaschen, Tanks und Dampfkesseln verwendet. So liegt der Gesamtfrischwasserverbrauch in einer Brauerei bei rund vier- bis zwölfmal so viel Hektoliter (1 hl = 100 Liter) pro verkauftem hl Bier. (Kunze, 2011, S. 83) Für einen Liter Bier im Handel wurden also vier bis zwölf Liter Wasser in der Produktion benötigt. Trinkwasser ist im Zuge der zunehmenden Industrialisierung und des Bedarfs der Landwirtschaft immer mehr zu einem kostbaren Gut geworden. Nicht nur Frischwasser kostet, auch Abwasser muss kostenpflichtig abgeführt werden. Somit liegt es nahe, den Verbrauch an Wasser, durch Recycling im Betrieb, möglichst gering zu halten. (Kunze, 2011, S. 83) Das zur Bierherstellung verwendete Wasser muss bestimmte Anforderungen erfüllen, die durch EG-Richtlinien und die Trinkwasserverordnung festgelegt sind. Vgl. dazu (Ahrens & A., 2002) 8

9 2.2. Brauprozessschritte Der erste Arbeitsschritt bei der Bierherstellung beginnt mit dem Produkt aus der Vermälzung, dem Gerstenmalz. Die Herstellung des Malzes wurde bereits in Kapitel erläutert Herstellung der Würze Nachdem die Brauerei mit dem Malz aus der Mälzerei beliefert wurde, lagert ebd. bis zum ersten Verarbeitungsschritt in großen Silos. Diese müssen nicht belüftet werden, da das Malz nun nicht mehr atmet. (Kunze, 2011, S. 227) Damit die Enzyme, die die Stärke aus dem Malz herauslösen, effektiver arbeiten können, wird das Malz geschrotet. Die Oberfläche wird auf diese Weise vergrößert und der Mehlkörper freigegeben. Das gereinigte Malz wird dazu in der Schrotmühle zerkleinert und anschließend im Sudhaus mit Wasser vermaischt (vermischt). Die Schritte bei der Herstellung der Würze unterteilen sich in: Schroten Maischen Abläutern Würzekochen Ausschlagen Das Maischen ist der wichtigste Vorgang bei der Würzeherstellung (Kunze, 2011, S. 250). Stärke wird dabei in möglichst viele vergärbare Zucker und unvergärbare Dextrine zerlegt. Naheliegend ist, dass in jeder Brauerei versucht wird, die Stärke möglichst restlos abzubauen, um eine quantitativ hohe Ausbeute an ebd. löslichen Stoffen zu erhalten. Das daraus entstehende Zwischenprodukt wird als Malzextrakt bezeichnet. Der Extraktgehalt der Würze vor dem Vergärungsprozess, wird als Stammwürze bezeichnet. Sie gibt an, wie groß der Anteil der in Wasser gelösten Stoffe aus Malz und Hopfen ist. (Kunze, 2011, S. 252) Es handelt sich dabei überwiegend um Malzzucker, Aromastoffe, Protein9

10 verbindungen und Vitamine. Zwei Drittel der Stammwürze werden durch die Hefe zu Alkohol und Kohlendioxid umgewandelt, ein Drittel bleibt als unvergärbarer Reststoff übrig. Jedoch spielt nicht nur die Quantität eine wichtige wirtschaftliche Rolle, sondern auch die Qualität des Extraktes ist von großer Bedeutung. So sind bestimmte chemische Verbindungen besonders wünschenswert, wie Zucker und Dextrine, andere hingegen nicht. Enzyme Abbildung 4 Abhängigkeit der Enzymaktivität vom ph-wert; O=Optimalwert (Kunze, 2011, S. 251) sind Katalysatoren, die bestimmte bio- chemische Reaktionen beschleunigen oder auch verlangsamen, wenn die äußeren Faktoren es erlauben. Die Aktivität der Enzyme, die die Stärke zerlegen, ist als erstes von der Temperatur abhängig. Sie nimmt mit steigender Temperatur zu, bis sie einen für jedes Enzym spezifischen Maximalwert erreicht hat. An diesem Höhepunkt ist die Enzymaktivität am größten und nimmt danach sehr schnell ab (s. Abb. 4). Je Abbildung 5 Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Temperatur (Kunze, 2011, S. 251) mehr die Höchsttemperatur überschritten wird, desto größter ist folglich die Inaktivierung und Zerstörung der Enzyme (Denaturierung der Eiweißstruktur). Einen nicht unwesentlich kleineren Einfluss auf die Aktivität, hat auch der ph-wert, wie aus Abbildung 5 ersichtlich ist. Der Abbau von Stärke (viele tausend Glucose-Bausteine/Moleküle) zu Maltose (zwei Glucose-Bausteine) ist deshalb von entscheidender Bedeutung, da die Hefe diese kleineren Zuckerbausteine zu Alkohol vergären kann. Wenn nicht die gesamte Stärke in löslichen Zucker gespalten wird, kommt es beim späteren Jodtest zur Blaufärbung. Dieser Test gibt an, dass noch Stärke vorhanden ist, was sich negativ auf den Geschmack des Bieres auswirkt, da Stärke nicht zu Alkohol vergoren werden kann. Um dies zu vermeiden, müssen beim Maischverfahren verschiedene Temperaturstufen (Rasten) für eine bestimmte Zeit ein- 10

11 gehalten werden, um die unterschiedlichen Enzyme zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. (Kunze, 2011, S. 285) Beim Maischen werden demzufolge bestimmte Inhaltsstoffe im Malz in Lösung gebracht, die später von der Hefe zu Alkohol und Kohlenstoffdioxid vergoren werden. Lösliche Bestandteile sind kleinere Saccharide (s. dazu Textfeld unten Exkurs in die Chemie ), Dextrine, Mineralstoffe und einige niedermolekulare Eiweißverbindungen. Unlöslich hingegen sind Stoffe, wie Stärke und Cellulose, sowie hochkomplexe Eiweißmoleküle. Sie bleiben am Ende des Läuterprozesses als Treber zurück. Exkurs in die Chemie: Kohlenhydrate (Zucker) sind cyclisch aufgebaute organische Verbindungen. Glucose, Stärke, Cellulose und Dextrine gehören zu dieser Stoffklasse. Saccharide Baustein Beispiel Monosaccharide (Einfachzucker) 1 α-glc* Disaccharide (Zweifachzucker) 2 α-glc + Glc Verknüpfung H2OLöslichkeit sehr gut löslich löslich Maltose α-glc + Polysaccharide (Vielfachzucker) α-glc + (...) > 10 Stärke (α-verknüpft) β-glc + β-glc + (...) schwer löslich Cellulose (β-verknüpft) *Glc = Glucosebaustein nach (Dr. Risch & Prof. Dr. Seitz, 2003) und (Clayden, 2013) 11

12 Ist der Maischprozess beendet und aller Zucker gespalten, wird abgeläutert. Im Maischgefäß befindet sich noch ein wässriges Gemisch aus gelösten (Würze) und ungelösten Stoffen (Treber). Da für die weiteren Verfahrensschritte zur Bierherstellung nur die Würze verwendet wird, muss das Stoffgemisch durch Filtration getrennt werden. Diesen Schritt nennt man Abläutern. Beim Abläutern gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Filtration. Es kann mit Hilfe eines Läuterbottichs gearbeitet werden oder mit verschiedenen Maischefiltern (Kunze, 2011, S. 306f). Die nach dem Abläutern übrig gebliebenen Reststoffe (Treber) werden zum größten Teil als Viehfutter verkauft. Es enthält jedoch nur noch zirka ein Fünftel der ursprünglichen Menge an Nährstoffen. Dies ist leicht nachvollziehbar, da beim Maischen versucht wird möglichst alle Extraktstoffe zu entziehen. Treber enthalten Restmengen an Zucker und Eiweißen jedoch keine Vitamine mehr. Sie dürfen daher nicht ausschließlich verfüttert werden, sondern müssen mit normalem Futter gemischt werden. Der Vorteil der Inhaltsstoffe von Trebern ist eine bessere Verdaulichkeit gegenüber der ursprünglichen Form. Eine andere Weiterverarbeitungsmöglichkeit führt über die Vergärung der Treber und Herstellung von Biogas zur Energiegewinnung. Kleine Mengen Treber können auch in Brotteig eingearbeitet werden. (Kunze, 2011, S. 306f) Die durch den Maischprozess gewonnene Würze wird nun zirka eine Stunde gekocht. In dieser Zeit wird der Hopfen hinzugegeben. Beim Würzekochen werden bittere und aromatische Bestandteile des Hopfens (vgl. Kapitel 2.1.2) in die Würze überführt und gleichzeitig werden Eiweißstoffe ausgeschieden. Das Endprodukt dieses Produktionsschrittes ist die so genannte Ausschlagwürze. Wichtige Vorgänge beim Würzekochen sind unter anderem die Lösung und Wandlung von Hopfenbestandteilen und die Ausscheidung von EiweißGerbstoff-Verbindungen. Zudem verdampft dabei Wasser und die Würze wird durch das Kochen sterilisiert. Die für die Bierherstellung wichtigen Bestandteile des Hopfens sind die bereits genannten Hopfenbitterstoffe, das Hopfenöl und die Hopfengerbstoffe. (Kunze, 2011, S. 334) 12

13 Die enthaltenen Proteine fallen beim Kochprozess als so genannter Bruch aus. Dabei handelt es sich um eine grobe weiß-flockige Eiweißausscheidung. (Kunze, 2011, S. 470) Früher war den Brauereien daran gelegen, möglichst alle Verbindungen vollständig auszuscheiden. Heute haben sich jedoch andere Verfahren und Überzeugungen durchgesetzt. So werden bestimmte Bestandteile der Proteine, die für eine bessere Schaumhaltbarkeit sorgen, bei der Produktion erhalten. Durch die kürzeren Kochzeiten verringert sich auch der Energieverbrauch erheblich, was dieses Verfahren zusätzlich unterstützt. (Kunze, 2011, S. 336) Beendet wird der Prozessschritt des Würzekochens durch das Ausschlagen. Dabei wird die Würze von den überflüssigen trüben Reststoffen getrennt. Bei der industriellen Herstellung wird dafür die Würze durch eine Ausschlagpumpe in den Whirlpool 1 gepumpt. Bei der Bierherstellung in kleinerem Rahmen wird die Würze vorsichtig und langsam, ohne die trüben Stoffe am Boden (Kochtrub), umgefüllt. Da beim vorherigen Schritt die Würze komplett sterilisiert wurde, muss nun besonders auf eine sterile Arbeitsumgebung geachtet werden. Das Produkt nach dem Ausschlagen heißt Ausschlagwürze. Diese ist von dem feinen Trub befreit und kann nun abgekühlt werden. (Kunze, 2011, S. 404) Umwandlung von Würze in Bier Bei der Umwandlung von Würze in Bier werden die in der Würze enthaltenen Kohlenhydrate in Form von Zuckern mittels der Hefeenzyme zu Ethanol (Alkohol) und Kohlendioxid (CO2) vergoren. (Kunze, 2011, S. 443) Zucker (Glucose) Ethanol + Kohlenstoffdioxid C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 Wie alle lebenden Organismen benötigen auch Hefezellen Energie um ihr Fortbestehen zu sichern. Diese benötigte Energie erhalten Lebewesen, also Pflan1 Wirkungsweise Whirlpool: (Kunze, 2011, S. 406) Zentrifugalkraft 13

14 zen, Tiere und Menschen durch intrazelluläre Atmung. Bei der Zellatmung wird unter anderem durch Glykolyse und andere biochemische Reaktionen Glucose zu CO 2 und Wasser verstoffwechselt. (Kunze, 2011, S. 444 ff) Bei der Alkoholischen Gärung verläuft die Reaktion annähernd gleich, wobei in darauffolgenden Schritten der Energiegewinn der Hefe erst durch Ausscheidung von Ethanol und CO 2 ermöglicht wird. Ziel der Hefe ist also ihre Replikation, damit unmittelbar verbunden also der Energiegewinn. Die dabei entstehenden Produkte sind für sie Abfallprodukte. (ebd.) Dieses Wissen ist für den Brauprozess von entscheidender Bedeutung, denn der Brauer ist eben genau an diesen Endprodukten interessiert, die jedoch in zu hoher Konzentration für ein Absterben der Hefezellen sorgen. Folglich können nur dann optimale Ergebnisse für die Bierherstellung erreicht werden, wenn für die Hefezellen gleichzeitig optimale Arbeitsbedingungen herrschen. (Kunze, 2011, S ) Wenn diese gegeben sind wird das Jungbier für den Gärungsprozess in so genannte Gärgefäße geleitet, in denen es reifen kann. Diese sind meistens in gut gekühlten Gärkellern vorzufinden. (Kunze, 2011, S. 488) Die Würze kann so durch das natürliche Gefälle in die Behälter einfließen. Die Gärbottiche sind zusätzlich mit einer Absauganlage ausgestattet, um das entstehende Kohlendioxid kontrolliert zu entfernen. (Kunze, 2011, S. 500) Wie oben bereits erläutert, muss dieses nicht nur entfernt werden, weil sonst der Druck (durch entstehendes Gas) zu hoch wird, sondern auch, weil CO 2 in zu hoher Konzentration to- xisch auf die Hefe wirkt. Es wird anschließend aufbereitet und dem Bier nach dem Gärvorgang oder beim Zapfen wieder zugeführt. (ebd.) Sobald der Würze Hefe zugesetzt wurde, bezeichnet man dieses Gemisch als Jungbier (Kunze, 2011, S. 492). Das Jungbier wird nach ein bis zwei Tagen in Lagertanks geschlaucht (eingeleitet). Hier findet nun die Nachgärung statt, die abhängig von der gewünschten Biersorte zwischen zwei Wochen und drei Monaten dauern kann. In dieser Zeit setzen sich noch vorhandene Trübstoffe am Tankboden ab. Das erleichtert die folgende Filtration. Nach einigen Wochen der Nachgärung wird das Bier nun letztmalig durch Ausfilterung gereinigt. Dabei werden Eiweißgerbstoff-Verbindungen, Hopfenharze, Hefezellen oder bierschädliche Bakterien endgültig entfernt und das Bier erhält seine Klarheit. Bei Hefebieren wird die Hefe nach der Filtration abgetötet und 14

15 nachträglich wieder zugesetzt, um ein trübes Bier zu erhalten. Noch lebende Hefezellen würden in der abgefüllten Flasche weiter gären und zu einem Platzen der Flasche führen, da das entstehende Kohlendioxid nicht entweichen kann. (Kunze, 2011, S. 553 ff) Abfüllen des Bieres Das fertige Bier wird vorwiegend in Glasflaschen und Fässern abgefüllt. Dies geschieht mit dem sog. Gegendruckverfahren. Dabei wird ein starker Überdruck erzeugt, bevor das Bier eingefüllt wird. Bei Normaldruck würden CO 2-haltige Getränke zu stark schäumen, um sie zeiteffektiv abfüllen zu können. (Kunze, 2011, S. 678 f) 2.3. Herstellung von selbstgebrautem Bier Nachdem die Teilschritte des Brauprozesses erläutert wurden, erfolgt nun die Beschreibung der Herstellung von selbstgebrautem Bier. Brauprozess: Am traf sich unsere Vierergruppe in der Lehrküche der TU, um unser eigenes Bier zu brauen. Die Zutaten bestellten wir vorher im Internet ( Alle anderen Materialien, die man zum brauen braucht, waren in der Lehrküche bzw. im Lebensmittellabor vorhanden. Zum Abfüllen des Bieres nach dem Brauprozess benutzten wir Flaschen mit einem Bügelverschluss, die wiederverschlossen werden können. Wir entschlossen uns dazu, 5 Liter Bier zu brauen. Das Bier wurde mit untergäriger Hefe gebraut, daher muss es während der Hauptgärung und der Nachgärung im Kühlschrank gelagert werden. Zutaten für 5 Liter Bier: 1 kg Gerstenmalz (Bio Wiener Malz) 7 g Hopfen (Brewers Gold) 10 g Hefe (untergärig) 15

16 Materialliste: Bierspindel Thermometer (Lehrküche) Großer Topf (10L) Bierflaschen mit Bügelverschluss Elektrische Mühle Sieb (zum Läutern) Küchenhandtuch (zum Filtern) Trichter (zum Abfüllen) 1. Prozessschritt: Maischen (siehe Kapitel Herstellung der Würze) Schritt: 1 Im ersten Schritt haben wir 5 Liter Wasser auf 30 C erhitzt. Abbildung 6 Wassertopf mit Thermometer Schritt 2: Mit Hilfe einer elektrischen Mühle wird das Gerstenmalz zu Schrot gemahlen. Die Mühle wird dafür auf die gröbste Stufe eingestellt, es soll kein Mehl, sondern Schrot erstellt werden. Das Schrot hat beim Brauprozess die Aufgabe, während des Läuterns eine natürliche Filterschicht zu bilden. Ist es zu fein gemahlen, ist das nicht mehr möglich. Abbildung 7 Mühle zum Schroten des Malzes 16

17 Abbildung 8 Gerstenmalz vor und nach dem Schroten Schritt 3: Das geschrotete Malz wird in das Wasser eingerührt, dadurch entsteht die Maische. Es ist darauf zu achten, dass sich keine Klumpen bilden. Abbildung 9 Maische wird angesetzt Schritt 4: Die Temperatur der Maische wird auf C gesteigert und für 25 Minuten in diesem Temperaturbereich gehalten. Dies ist die Eiweißrast, in diesem Zeitraum werden die Eiweiße im Schrot durch Enzyme aufgespalten (s. Kapitel 2.2.1). Durch das Thermometer kann die Temperatur jederzeit überprüft werden. Die Maische muss ständig gerührt werden, da sonst Temperaturunterschiede im Topf entstehen können. Abbildung 10 Temperatur der Maische wird überprüf 17

18 Schritt 5: Die Temperatur wird auf C erhöht und in diesem Temperaturbereich für eine Stunde gehalten. Hierbei handelt es sich um die erste Verzuckerungsrast. In dieser Phase wird die Stärke in Zucker umgewandelt (siehe Kapitel 2.2.1). Es muss vorsichtig gerührt werden. Schritt 6: Die Temperatur wird auf C erhöht und in diesem Temperaturbereich für 30 Minuten gehalten. Diese Phase ist die zweite Verzuckerungsrast. Schritt 7: Der Jodtest (siehe Kapitel 2.2.1) wird durchgeführt. Mit dem Test wird festgestellt, ob genug Stärke in vergärbare Einfachzucker umgewandelt wurde. In ein Reagenzglas werden zirka 2 ml Maische gegeben, hinzu kommen einige Tropfen Kaliumtriiodid ( Jod ). Kommt es zu einer Färbung ist die Verzuckerung noch nicht abgeschlossen und die Temperatur muss noch gehalten werden. Kommt es nicht zu einer Fär- Abbildung 11 Jodtest im Lebensmittellabor bung ist keine Stärke mehr vorhanden und der Prozess ist abgeschlossen. Es kann mit dem nächsten Schritt fortgefahren werden. Schritt 8: Färbt sich das Jod nicht, wird die Maische auf 78 C erhitzt. In dieser Phase muss ständig gerührt werden. 18

19 2. Prozessschritt: Abläutern (Würzegewinnung, Würze wird vom Malz getrennt, siehe Kapitel Herstellung der Würze) Schritt 1: Bevor mit dem Läutern begonnen werden kann, muss eine 15 minütige Läuterruhe eingehalten werden. Die Maische wird abgeläutert, indem man sie durch ein Sieb in einen anderen Topf umfüllt. Die Flüssigkeit, die in dem Topf aufgefangen wird, ist die Würze. Die aufgefangenen festen Bestandteile sind Abbildung 12 Abläuern der Treber. Ist die Würze vollständig filtriert, wird noch ein Aufguss mit 78 heißem Wasser durchgeführt, um die Anfangsmenge von 5 Litern wieder herzustellen, da beim Kochen Flüssigkeit verdunstet ist. Der Aufguss ist außerdem wichtig, um den Zucker auszuwaschen, der noch im Treber enthalten ist. Abbildung 13 Abläutern Aus dem Treber wurden zwei verschiedene Sorten Brot gebacken. Abbildung 14 Treberbrote im Ofen Abbildung 15 Brotteig vor dem Backen 19

20 Schritt 2: Stammwürze testen. Wir haben mit einer Bierspindel (Hydrometer) die Stammwürze getestet und einen Wert von 12,311 % erhalten. Durch die Feststellung der Stammwürze kann der spätere Alkoholgehalt festgestellt werden, sowie die Art des Bieres, das gebraut wird. Eine Stammwürze von 8-12 % zeigt an, dass es sich um ein Vollbier handelt. Abbildung 16 Feststellen der Stammwürze mit Hilfe der Bierspindel Schritt 3: Zugabe des Hopfens. Es werden 3,5 Gramm Hopfen zugegeben und die Würze wird mit dem Hopfen für 70 Minuten gekocht, dann werden erneut 3,5 Gramm Hopfen zugegeben und weitere 20 Minuten gekocht. Die gekochte Würze nennt man Sud. Die erste Hopfengabe ist der Bitterhopfen, die zweite der Aromahopfen. Abbildung 17 Hopfen Pellets Schritt 4: Den Sud 30 Minuten abkühlen lassen. 3. Prozessschritt: Kochen der Würze Schritt 1: Die Würze wird auf 98 erhitzt und 10 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Schritt 2: Ausschlagen (siehe Kapitel 2.2.1) Erzeugen des Whirlpools. Um die Ablagerung der Trubstoffe (Rückstände des Trebers) im Sud zu beschleunigen, wird ein 20

21 Whirlpool erzeugt. Mit einem Kochlöffel wird der Sud schnell umgerührt, durch die kreisförmige Fließbewegung lagern sich die Trubstoffe im Sud kegelförmig am Boden des Topfes ab. Nachdem der Whirlpool erzeugt wurde, muss 30 Minuten gewartet werden. Schritt 3: Sud abfiltern. Ab jetzt muss steril gearbeitet werden, da Verunreinigungen das Bier verderben können. Der Sud wird durch ein Küchenhandtuch (sog. Windel) in einen anderen Topf gefiltert, um die Trubstoffe herauszufiltern, die sich durch den Whirlpool nicht abgelagert haben. Abbildung 18 Sud filtern Schritt 4: Abkühlen. Der Sud muss auf 20 abkühlen, damit die Hefe zugegeben werden kann. Beim Abkühlen kann nachgeholfen werden, z.b. indem der Topf in kaltes Wasser gestellt wird. Schritt 5: Zugabe der Hefe. Die Hefe wird in den 20 warmen Sud gegeben. Da die Hefe Sauerstoff braucht, muss der Sud noch mit einem sterilen Löffel umgerührt werden. 21

22 4. Prozessschritt: Hauptgärung (s. Kapitel ) Zur Hauptgärung wird der Topf mit einem Geschirrhandtuch abgedeckt, und fünf Tage im Kühlschrank stehen gelassen. Auf dem gebrauten Bier hat sich eine Schaumkrone gebildet und ist wieder verschwunden. Bei der Untergärigen Bierproduktion setzt sich die Hefe am Boden des Topfes ab. Abbildung 19 Hauptgärung 5. Prozessschritt: Nachgärung Für die Nachgärung wird das Bier in Flaschen mit Bügelverschluss umgefüllt. Die Flaschen müssen steril sein und werden daher mit kochendem Wasser ausgespült. Zum Abfüllen wird ein Trichter benutzt, der ebenfalls mit heißem Wasser sterilisiert wird. Beim Abfüllen ist darauf zu achten, dass die Ablagerungen der Hefe am Boden des Topfes nicht zu stark aufgewirbelt werden, da das Bier sonst sehr trüb wird. Während der Nachgärung müssen die Flaschen alle 2 Tage geöffnet werden, bis der Druck nachlässt, da ansonsten die Gefahr besteht, dass die Flaschen platzen. Nach 8 Wochen Nachgärung Abbildung 20 Ablagerungen der Hefe im Topf ist das Bier fertig und kann getrunken werden. Abbildung 21 Topf und Flaschen bei der Abfüllung 22

23 3. Alkoholfreies Bier Alkoholfreies Bier kann grundsätzlich durch verschiedene Verfahrensweisen hergestellt werden. Zum einen kann durch verschiedene Vorgänge während des Brauprozesses die Alkoholbildung unterdrückt werden. Zum anderen wird der Alkohol nachträglich entfernt, ob dies vollständig möglich ist, soll in einer abschließenden Laboruntersuchung festgestellt werden Verfahren zur Gewinnung von alkoholfreiem Bier Im folgenden Abschnitt werden verschiedene Verfahrensweisen vorgestellt, alkoholfreies Bier zu produzieren. Die jeweiligen Vor- und Nachteile der Methoden werden dabei beleuchtet Umkehrosmose Eines der gängigsten Verfahren alkoholfreies Bier herzustellen ist die Umkehrosmose. Diese zählt zu den so genannten Membrantrennverfahren. Um die Umkehrosmose besser verständlich zu machen, soll zunächst die Osmose erklärt werden. Bei der Osmose findet ein Flüssigkeitsaustausch durch eine (halb- semipermeable durchlässige) Membran statt, die so feinporig ist, dass sie nur die Diffusion bis zu einer bestimmten Molekülgröße zuabbildung 22 Osmose/Umkehrosmose (Kunze, 2011, S. 622) lässt. (Kunze, 2011, S.623) Die Osmose soll an einem Beispiel mit Wasser und Salz erklärt werden. Ein Gefäß wird mit Wasser gefüllt, in der Mitte befindet sich eine Trennwand mit einer Membran. (Abb. 22: a) 23

24 Die Membran ist durchlässig für Wasser, jedoch nicht für Salz. (ebd.) Gibt man jetzt in den linken Teil des Gefäßes eine größere Menge Salz, steigt der Wasserstand auf dieser Seite so lange, bis der Salzgehalt auf beiden Seiten gleich hoch ist. (Abb. 22: b) Bei der Umgekehrten Osmose wird die Seite mit dem höheren Wasserstand entgegen des osmotischen Drucks nach unten gedrückt. Durch die Membran gelangt ausschließlich reines Wasser. (Abb. 22: c) (ebd.) Bei der umgekehrten Osmose, wird also Flüssigkeit wird mit hohem Druck durch eine semipermeable Membran gepresst. Dadurch erfolgt eine Trennung von Bier und Alkohol, alle Moleküle die größer sind, bleiben im Bier enthalten. (Kunze, 2011, S. 623) Das Bier wird oder chargenweise Kontinuierlich Trennmodul in gepumpt das (1). (Kunze, 2011, S. 623) Entsalztes und entlüftetes Wasser Quer zur Strömungsrichtung des Bieres in das Trennmodul gepumpt Abbildung 23 Querstromfiltration (Kunze, 2011, S. 622) (3). (ebd.) Durch den Querstrom wird die Membran tangential zur Strömungsrichtung überströmt und dadurch freigespült. (ebd.) Dieses Verfahren nennt man Querstromfiltration. Das entalkoholisierte Bier (4) und das Alkohol-Wasser-Gemisch (Permeat) (5) werden abgeleitet. Bei der Entalkoholisierung unterscheidet man drei Phasen: 1. Konzentrierphase 2. Diafiltrationsphase 3. Auffüllphase Abbildung 24 Phasen der Entalkoholisierung (Kunze, 2011, S. 624) 24

25 Konzentrierphase Beim Durchlauf durch die Trennmodule fällt Permeat an, dadurch erhöht sich der Alkoholgehalt und die Konzentration des Bieres. (Kunze, 2011, S. 624) Diafiltrationsphase In dieser Phase wird das entzogene Permeat durch entsalztes Wasser ersetzt, bis der gewünschte Alkoholgehalt erreicht ist. (ebd.) Auffüllphase Das Konzentrat wird mit Wasser auf das ursprüngliche Volumen des Ausgangbieres aufgefüllt. Dadurch senkt sich der Alkoholgehalt unter 0,5 %. Das Bier muss mit CO 2 versetzt werden, da dieser bei dem Verfahren verloren geht. Es gehen auch Bitterstoffe und andere Geschmacksstoffe verloren, die klein genug sind um durch die Membran zu gelangen. (ebd.) Das gewonnene Bier schmeckt leer, säuerlich und ist vom Geschmack her der Würze sehr ähnlich. (Kunze, 2011, S. 625) Thermische Verfahren (Destillation) Bei den Thermischen Verfahren wird der unterschiedliche Siedepunkt von Wasser und Alkohol genutzt, um dem Bier den Alkohol zu entziehen. Bei Atmosphärischen Bedingungen hat Wasser einen Siedepunkt von 100 C und Alkohol hat einen Siedepunkt von 78,3 C. Es ist also möglich, das Bier zu erhitzen und auf diese Weise den Alkohol zu destillieren. Jedoch gibt es einige Nachteile, wenn unter Atmosphärischen Bedingungen gearbeitet wird. Zum einen verdampft Wasser nicht erst bei 100 C, sondern auch schon bei niedrigeren Temperaturen, wodurch eine vollständige Trennung von Wasser und Alkohol nicht erreicht werden kann. Zum anderen bringen die hohen Temperaturen, die für die Destillation notwendig sind geschmackliche Schädigungen mit sich (Kunze, 2011). Diese negativen Effekte werden abgemildert, wenn die Destillation im Vakuum durchgeführt wird. Bei einem Druck zwischen 0.04 und 0,2 bar, verdampft Alkohol zwischen 30 C und 55 C. Bei der Thermischen Entalkoholisierung gibt es jedoch negative Effekte, die nicht vermieden werden können. Die Verdampfungstemperatur muss möglichst 25

26 niedrig sein und die Verweildauer zwischen erhitzen und abkühlen möglichst kurz, um die Effekte gering zu halten. Es kommt in jedem Fall zu einem Verlust von Aromastoffen, insbesondere höhere Alkohole und Ester, die bis zu 80% entfernt werden, da diese verdampfen. Der Verlust ist so stark, dass er sensorisch deutlich erkennbar ist (Kunze, 2011, S. 627) Thermisch behandelte Biere müssen daher mit verschiedenen Methoden geschmacklich aufgewertet werden, dies kann erreicht werden, indem das destillierte Bier zu 8-10 % mit unbehandeltem Bier aufgefüllt wird, ohne die 0,5-Prozent-Grenze zu überschreiten, oder durch die Zugabe frischer Hefe. Der Alkoholgehalt wird bewusst sehr stark gesenkt, damit bis zum Wert von 0,5% aufgefüllt werden kann, um dem Bier wieder Aromastoffe zuzuführen (Kunze, 2011, S. 630). Der Geschmacksverlust kann dadurch teilweise ausgeglichen werden, jedoch bleiben deutliche Geschmacksunterschiede. Die Apparaturen, die heute zunehmend zum Alkoholentzug benutzt werden heißen Rektifizierkolonnen. Das Bier läuft mit 1 C ein, wird auf 40 C erwärmt und entgast (Kunze, 2011, S. 628). In der Rektifizierkolonne wird die Oberfläche des Bieres stark vergrößert, wodurch der Alkohol leichter verdampft. Es entsteht Bier mit einem Alkoholgehalt von 0,1 Vol.-%, das sofort auf 0 C abgekühlt wird. (Kunze, 2011, S. 626 ff) Unterdrückung der Alkoholbildung Eine weitere Möglichkeit alkoholfreies Bier herzustellen, ist die Verwendung von Hefestämmen, die keinen Alkohol bilden. (Kunze, 2011, S. 631) Hierzu kann z.b. der Hefestamm Saccharomycodes ludwigii verwendet werden, der Glucose und Fructose vergärt, aber Maltose nicht spalten kann und daher keinen Alkohol erzeugt. (ebd.) Der Gärprozess verläuft ansonsten wie mit der Bierhefe und es können sich Biertypische Geschmacksstoffe bilden. Das Bier schmeckt nach der Fertigstellung sehr süß, da es einen hohen Zuckergehalt aufweist. (ebd.) Die Fähigkeit der Bierhefe Alkohol zu bilden, kann gesteuert werden, indem sie immobilisiert wird. (Kunze, 2011, S. 632) Die Hefe wird dazu auf makroporösem Trägermaterial aus Glasmehl angesiedelt. (Kunze, 2011, S. 552) Dadurch entsteht eine granuläre Masse, über die das Bier läuft und dabei mit der Hefe in 26

27 Berührung kommt. (Kunze, 2011, S. 632) Durch die Möglichkeit, die Fließgeschwindigkeit und die Temperatur zu regulieren, kann die Bildung von Alkohol genau gesteuert werden und es entstehen Gärungsnebenprodukte, die wichtig für die Geschmacksbildung sind. (ebd.) Das entstehende alkoholfreie Bier ist geschmacklich dennoch nicht nicht äquivalent zu einem alkoholhaltigen Bier. (ebd.) Das Fehlen von Alkohol kann geschmacklich nicht ausgeglichen werden Überprüfung des Alkoholgehaltes Im Zuge dieser Projektarbeit sollte im Handel erhältliches alkoholfreies Bier auf seinen tatsächlichen Alkoholgehalt überprüft werden. Dazu wurden die Biere "Becks Blue", "Clausthaler alkoholfrei" und "Wernesgrüner alkoholfrei" im Lebensmittellabor untersucht. Als Messinstrument stand ein Hydrometer zur Verfügung. Ein Hydrometer misst das Gewicht einer Flüssigkeit im Verhältnis zu reinem Wasser. Das Gewicht von 1000 ml Wasser beträgt genau 1000 g und wird aus der Skala als angegeben. Wird Zucker oder ein anderer in Wasser löslicher Stoff hinzugegeben steigt natürlich das Gesamtgewicht und die Zahlen auf der Skala steigen. Dies wird durch ein Aufsteigen des Hydrometers in der Flüssigkeit angezeigt. Um verwertbare Ergebnisse zu erzielen muss bei einer Temperatur (der zu messenden Flüssigkeit) von 20 C gemessen werden und der untere Teil des Meniskus muss abgelesen werden. Ein Beispiel zum Verständnis: wenn das Hydrometer in puren Fruchtsaft bei 20C eingetaucht wird, kann anhand der Skala der Zuckergehalt von z.b. 120 g Zucker pro Liter abgelesen werden. Damit repräsentiert dieser Wert einen Alkoholgehalt von 6 % bei späterer vollständiger Vergärung. Die Schwierigkeit ergab sich leider erst im Zuge der Untersuchung im Labor. Die oben genannten alkoholfreien Biere wurden mit dem Hydrometer untersucht. Dabei musste zunächst die Kohlensäure entwichen, sowie eine Flüssigkeitstemperatur von 20C erreicht sein. Die angezeigten Werte von jeweils zwei bis drei Volumen Prozent überraschten zunächst sehr, da der Alkoholgehalt von alkoholfreiem Bier in Deutschland maximal 0,5 % betragen darf. Wie sind also diese deutlich zu hohen Werte zu erklären? 27

28 Die Problematik ergibt sich aus dem Zusammenhang zwischen dem Zuckerund dem späteren Alkoholgehalt. Wie bereits erläutert wurde, entsteht Alkohol aus einer Vergärung von Zucker. Für eine exakte Alkoholmessung muss man also zwei Messungen durchführen. Eine Messung der Anfangsdichte von z.b. der Würze (bei der Bierherstellung) und die Enddichte nach Beendigung der Gärung. Daraus wird die Differenz errechnet und man erhält den Alkoholgehalt. Nun liegt die Schwierigkeit darin eben genau diesen Wert der Anfangsdichte, der im Handel erhältlichen Biere, zu erhalten. Brauereien hüten ihren Stammwürzegehalt als Geheimnis. Somit kann der tatsächliche Wert von uns nicht überprüft werden. Als Ausweichmöglichkeit wurden Kontakte zum Fachbereich Chemie an der Freien Universität Berlin (FUB) genutzt, um den Alkoholgehalt mit Hilfe eines Gaschromatografen zu messen. Bedauerlicherweise gibt es dieses Gerät an der FUB nicht mehr. Laut Prof. Dr. Lehmann geht die Forschung der meisten deutschen Universitäten heutzutage in eine ganz andere Richtung, als dies noch vor zwanzig Jahren der Fall gewesen sei. Somit führten unsere Untersuchungen leider zu keinem verwertbaren Ergebnis. ( 2015) 28

29 4. Fazit Der Brauprozess und die Entstehung von alkoholhaltigem Bier werden in der Arbeit dargestellt. Es ist zu erkennen, dass durch die Gärung des Bieres, bei der der Alkohol entsteht, auch der Geschmack des Bieres entsteht. Die Bildung des Geschmacks und die Bildung des Alkohols sind also sehr eng miteinander verbunden. Alle Verfahren zur Herstellung von alkoholfreiem Bier haben das Ziel, alkoholfreies Bier zu erzeugen, das einen Äquivalenten Geschmack zu alkoholhaltigem Bier aufweist, oder diesem geschmacklich möglichst nahe kommt. Das Grundproblem besteht bei allen dargestellten Verfahren darin, dass der Alkohol wesentlich zum Geschmack des Bieres beiträgt. Wird also der Alkohol aus dem Bier entfernt, schmeckt es anders, auch wenn möglichst viele der anderen Geschmacksgebenden Stoffe im Bier verbleiben. Ob die Alkoholbildung bei der Produktion gehemmt wird, oder der Alkohol dem Bier nachträglich entzogen wird, spielt dabei keine Rolle. Es ist mit den hier vorgestellten Verfahren nicht möglich, ein alkoholfreies Bier zu erzeugen, das den Geschmack eines alkoholhaltigen Bieres erreicht. Zusätzlich haben alle genannten Verfahren andere Nachteile, die sich auf den Geschmack des Bieres auswirken. Die Verfahren bei denen der Alkohol nachträglich entzogen wird, haben das Problem, dass mit dem Alkohol auch andere Stoffe aus dem Bier entfernt werden, die den Geschmack ausmachen. Eine reine Abtrennung des Alkohols ist nicht möglich. Bei den Thermischen Verfahren beeinflusst die Verdampfungstemperatur und die Verweilzeit zwischen Erwärmung und Abkühlung den Geschmack negativ, außerdem verdampft nicht nur der Alkohol, sondern auch andere Geschmacksgebende Verbindungen, was den Geschmack zusätzlich beeinträchtigt. Bei der umgekehrten Osmose gehen Bitterstoffe und Geschmacksstoffe verloren, die klein genug sind, um durch die Membran zu passen. Die Verfahren, bei denen die Gärung unterdrückt, oder mit anderen Hefen durchgeführt wird, haben das Problem, dass der Geschmack des Bieres sich, zu einem großen Teil, während der Gärung herausbildet. Bei der abgebroche29

30 nen Gärung verändert sich der Geschmack nicht entscheidend Richtung Bier, es bleibt bei einer Würze-Bier-Mischung. Bei der Herstellung von alkoholfreiem Bier mit Spezialhefen entsteht ein sehr süßes Bier. Der aktuelle Stand der Technik ermöglicht also die Herstellung von alkoholfreiem Bier auf verschiedene Arten, es muss aber immer eine geschmackliche Veränderung in Kauf genommen werden. Bei unserem Versuch den tatsächlichen Alkoholgehalt von alkoholfreiem Bier zu ermittelt sind wird zu keinem Ergebnis gekommen. 30

31 5. Literaturverzeichnis Ahrens, & A. (2002). Die Trinkwasserverordnung ab Berlin: VLB. Clayden, J. (2013). Organische Chemie. Heidelberg: Springer Verlag. Dr. Risch, K., & Prof. Dr. Seitz, H. (Hrsg.). (2003). Organische Chemie. Hannover: Schroedel Verlag. Kunze, W. (2011). Technologie Brauer & Mälzer. Berlin: VLB. [Stand: ] [Stand: ] 6. Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Weizen, Hafer, Gerste (v.l.n.r.) [Stand: ]... 5 Abbildung 2 gekeimter Gerstenmalz (r.), Gerstenkörner (l.)... 6 Abbildung 3 Hopfenpflanze [Stand: ]... 7 Abbildung 4 Abhängigkeit der Enzymaktivität vom ph-wert; O=Optimalwert (Kunze, 2011, S. 251) Abbildung 5 Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Temperatur (Kunze, 2011, S. 251) Abbildung 6 Wassertopf mit Thermometer Abbildung 7 Mühle zum Schroten des Malzes Abbildung 8 Gerstenmalz vor und nach dem Schroten Abbildung 9 Maische wird angesetzt Abbildung 10 Temperatur der Maische wird überprüft Abbildung 11 Jodtest im Lebensmittellabor Abbildung 12 Abläuern Abbildung 13 Abläutern Abbildung 14 Treberbrote im Ofen Abbildung 15 Brotteig vor dem Backen Abbildung 16 Feststellen der Stammwürze mit Hilfe der Bierspindel Abbildung 17 Hopfen Pellets Abbildung 18 Sud filtern Abbildung 19 Hauptgärung Abbildung 20 Ablagerungen der Hefe im Topf Abbildung 21 Topf und Flaschen bei der Abfüllung Abbildung 22 Osmose/Umkehrosmose (Kunze, 2011, S. 622) Abbildung 23 Querstromfiltration (Kunze, 2011, S. 622) Abbildung 24 Phasen der Entalkoholisierung (Kunze, 2011, S. 624)

32 7. Eidesstattliche Erklärungen Ich versichere hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne fremde Hilfe angefertigt und keine anderen als die angegebenen Hilfsmittel und Quellen verwendet habe. Außerdem versichere ich, dass die vorliegende Arbeit oder Teile davon nicht bereits zu einem vorherigen Zeitpunkt für andere Studienleistungen verwendet wurde. Berlin, Svenja Bitzer Berlin, Arne Horstmeyer 32