ZÜRCHER HOCHSCHULE FÜR ANGEWANDTE WISSENSCHAFTEN DEPARTMENT LIFE SCIENCES UND FACILITY MANAGEMENT Gruppe 20 Aurelio Bafera, Alex Brunner, Matteo Bruno, Kia Hausladen, Benno Hess, Dominik Huber, Laurent Leutwyler, Kireshan Mahalingam, Matthias Meyer, Rene Nussbaumer, Florian Schlegel, Thomas Schneiter, Simon Sturzenegger, Patrick Wyss 28.04.2014 30.04.2014
1 Kulturelles Rahmenprogramm Montag, 28.04.14 Carsten, ein pensionierte Hochschullehrer hat unsere Gruppe durch die Altstadt von Heidelberg geführt und uns einige Sehenswürdigkeiten gezeigt; geschichtlicher Hintergrund inklusive. Abbildung 1: 1718 geschaffene Mariensäule mit drei Brunnenschalen (Kornmarkt-Madonna genannt), Schloss Heidelberg (im Hintergrund) Heidelberg ist Standort der ältesten Universität Deutschlands. Sie wurde gegründet, als sich die katholischen Gläubigen zwei verschiedenen Päpsten anschlossen. Man folgte entweder dem Papst welcher in Frankreich sesshaft war oder dem in Rom watenden. Es gab damals Universitäten in Paris und Wien. Romtreue deutsche Studenten wurden aus Paris vertrieben. Daher hat der römische Papst für den Bau der Universität Heidelberg Geld zur Verfügung gestellt. Heidelberg ist auch heute noch eine Studentenstadt. Von den ca. 150 000 Einwohnern ist jeder fünfte Student. Aus diesem Grund sind hier in Heidelberg auch namhafte medizinische Institute zu finden. Studienrichtungen können bis auf ein paar Ausnahmen alle eingeschlagen werden. Ausserdem hat Heidelberg zehn Nobelpreisträger vorzuweisen. Carsten hat uns einen Besuch im Zoo nahe gelegt. Da wir ihn als kompetenten Stadtführer wahrgenommen haben, haben wir uns spontan entschieden dies am Dienstagmorgen noch einzuplanen. Dienstag, 29.04.14 Der Tag begann schon relativ früh mit einer Einführung in die Brauereikunst durch ein Gruppenmitglied. Dank dem grossen Wissen von Alex, welcher vor seinem Studium in einer Brauerei gearbeitet hatte, konnte er uns den Brauvorgang fachlich erläutern. Der Herstellungsprozess wird im Kapitel 3 aufgezeigt. Kireshan Mahalingam, Simon Sturzenegger 2
Anschliessend besuchten wir den Zoo, welcher viel zu bieten hatte. Das weitläufige Gelände bietet genug Platz um eine stolze Anzahl exotischer und einheimischer Tiere zu halten. Bei unserem Besuch im Affenhaus trafen wir auf eine Betreuerin, welche uns einen spannenden Einblick in die Welt der Affen bieten konnte. Sie erklärte uns was verschiedene Gestiken zu bedeuten haben und welche Verhaltensweisen typisch sind. Einen bleibenden Eindruck hat der Streichelzoo direkt neben dem Affenhaus gelegen - hinterlassen. Die ansonsten friedfertigen Zicklein verwandelten sich bei der Fütterung in eine wilde Meute und so mancher Besucher fühlte sich von ihnen ein wenig in die Ecke gedrängt (siehe Beweisfoto). Abbildung 2: Aurelio bei der Fütterung Weiter ging die Besichtigung mit der Seelöwenfütterung. Viele weitere Tiere folgten, auf welche wir hier nicht weiter eingehen wollen. Der Besuch beim Zoo hat bei allen einen bleibenden und positiven Eindruck hinterlassen. Am Nachmittag kam der Höhepunkt unseres Heidelbergaufenthaltes, die Führung durch die Kulturbrauerei Heidelberg. Im Wirtshaus der Brauerei wurden wir freundlich empfangen und in die Produktionshalle geleitet. Dort wurde für uns ein Tisch mit verschiedenen Zutaten, Proben von den drei beliebtesten Biersorten und frisch gebackenen Bretzeln präsentiert. Abbildung 3: Präsentationstisch Abbildung 4: Hopfen,Malz, Gerste Kireshan Mahalingam, Simon Sturzenegger 3
Da uns der Brauvorgang schon am Morgen nähergebracht wurde, konnten wir uns voll und ganz den beliebtesten Biersorten Heidelbergs widmen. Während der Degustation erzählte uns der Braumeister kleine Anekdoten rund um das Thema Bier, wie zum Beispiel die Geschichte einer Brauereifamilie im Mittelalter, deren Bier nicht rein war. Diese wurde im eigenen Bierfass ertränkt. Im Verlauf der Degustation wurden uns dann die drei Sorten vorgestellt. Zu den beliebtesten Bieren aus der Kulturbrauerei Heidelberg zählt das Kräusen, ein helles, untergäriges Bier, was mit einem Produktionsanteil von 60% am meisten hergestellt wird. Ein weiteres sehr beliebtes Bier ist das Weizenbier, ein naturtrübes, obergäriges Bier, was vor allem durch seinen fruchtigen Geschmack auffiel. Neben dem Kräusen und dem Weizenbier wurde uns noch ein Bockbier serviert, ein sogenanntes Maibock. Es ist das letzte untergärige Bier, das im Jahr gebraut wird. Und damit es auch im April/Mai lagerfähig bleibt, wurde es stets etwas stärker eingebraut. Das führt zu einem höheren Alkoholanteil (6.7%) und Restzuckergehalt. Damit es dennoch seinen typischen Biergeschmack behält, wurde mehr Hopfen eingesetzt. Abbildung 5: Biere und Zutaten Im Anschluss wurde heftig über die drei verschiedenen Biere diskutiert. Als Resümee ist zu sagen, dass keine der drei Sorten unbeliebt war. Jedes Gruppenmitglied empfand mindestens ein Bier als hervorragend. Abbildung 6: Degustation Kireshan Mahalingam, Simon Sturzenegger 4
Mittwoch, 30.04.14 Am letzten Tag, nach dem Check-out, traf sich die gesamte Gruppe für ein Feedback und um das Vorgehen bezüglich des Berichtes zu planen. Anschliessend hatten die Gruppenmitglieder noch zwei Stunden Zeit. Diese wurde genutzt um mit dem Bericht zu beginnen, da die Impressionen des Programmes noch frisch waren. Dabei wurde entschieden die Geschichte des Bieres und den Herstellprozess in zwei separaten Kapiteln fachlich zu behandeln (Kapitel 3 & 4). Abbildung 7: Gruppenfoto auf dem Karlsplatz Die Kulturtage in Heidelberg wurden von allen Teilnehmern der Gruppe als spannend und lehrreich empfunden. Wie auf dem obige Bild ersichtlich war die Gruppendynamik sehr mitreissend und wir haben uns alle sehr gut verstanden. Ein Besuch in Heidelberg kann nur weiterempfohlen werden. Kireshan Mahalingam, Simon Sturzenegger 5
2 Geschichte des Bieres Das erste Bier wurde bereits 3000 v. Chr. von den Sumerer gebraut. Damals wurde es jedoch aus Brotresten hergestellt. Ebenfalls die Babylonier und die Ägypter stellten später das Bier so her. Im Mittelalter stellte fast jeder Haushalt sein eigenes Bier her. Das Brauen galt als Frauenarbeit. Im 9. Jahrhundert begannen die Klöster Bier zu brauen. Erst jetzt wurde dem Bier den Hopfen beigefügt. Das Bier wurde für den Eigengebrauch verwendet. In der Fastenzeit war das Bier sehr wichtig, da es sehr Kalorienreich war, und man alles konsumieren durfte was flüssig war. Damals hatte das Bier noch keinen so hohen Alkoholgehalt wie heute. Später begannen die Klöster ihre Biere zu verkaufen. Es war ein sehr gutes Bier und sehr günstig. 1516 entstand bereits das deutsche Reinheitsgebot, welches besagt, dass zur Herstellung von Bier nur Hopfen, Malz und Wasser verwendet werden darf. Dies gilt bis heute in Deutschland so. Die Hefe wurde nicht aufgezählt, da man noch nicht wusste, dass sie existiert. Erst 1857 entdeckte Louis Pasteur, ein Naturwissenschaftler, dass die Gärung durch Hefe entsteht. Zuvor war die Entstehung von Alkohol Zufall. Der ehemalige Wirtschaftshof, heute Kulturbrauerei Heidelberg, wurde 1235 erstmals urkundlich erwähnt. Im 18./19. Jahrhundert braute hier über mehrere Generationen die Familie Schaaf ihr Bier. Die Brauerei mit dem Wirtshaus Zum Seppl zählt heute zu den beliebtesten Treffpunkten für Heidelbergern und Gästen aus aller Welt. Kireshan Mahalingam, Simon Sturzenegger 6
3 Zutaten Die Zutaten des Bieres sind von grosser Bedeutung. Bei Wasser, Hopfen, Malz und Hefe gibt es wesentliche Unterschiede, die sehr wichtig sind, je nach Biersorte, die man herstellt. 3.1 Brauwasser Das Bier besteht grösstenteils aus Wasser (ca. 90%). Für die Bierherstellung ist die Qualität des Wassers von grosser Bedeutung, denn Wasser ist nicht gleich Wasser. Es ist abhängig von der Härte. Es hat Einfluss auf Farbe und Geschmack. So wird zum Beispiel zur Herstellung von dunklem Bier hartes Wasser gebraucht, da hartes Wasser das Bier noch dunkler macht. Durch die Reaktion des Brauwassers mit Bestandteilen der Abbildung 8: Wasser Maische wird der ph-wert leicht sauer. Wenn das Wasser nun eine zu hohe Carbonathärte besitzt wirkt es dem sauren ph-wert entgegen, welches Einfluss auf den ganzen Brauprozess hat. So werden die Malzgerbstoffe intensiver ausgelaugt, welches den Biergeschmack und die Farbe intensiviert. Ausserdem wird der optimale ph-wert der Enzyme nicht erreicht, was zur Folge hat, dass nicht so viel Stärke in Zucker umgewandelt wird. Wenn das Wasser nicht den Anforderungen entspricht, und zu hart ist gibt es drei Möglichkeiten es zu enthärten. 3.1.1 Erhitzen Durch das Erhitzen des Wassers auf etwa 80 C wandelt sich das unerwünschte Calciumhydrogencarbonat in unlösliches Calciumcarbonat um, welches sich dann am Boden des Gefässes setzt (Kesselstein). Bei dieser Reaktion entsteht nebenbei Kohlenstoffdioxid. Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2O Dieses Verfahren wird in den grossen Brauereien nicht angewendet, da der Aufwand zu gross ist und das Wasser wieder abgekühlt werden muss. 3.1.2 Ionenaustauscher Der Ionenaustauscher besteht im inneren aus einem Harz. Lässt man das Wasser durch den Ionenaustauscher fliessen, werden die Ionen (in diesem Fall Calcium und Magnesium Ionen Ca 2+ und Mg 2+ ) durch andere Ionen ersetzt. 3.1.3 Zugabe von Calciumhydroxid Diese Art des Entkalkens wird in den meisten Brauereien angewandt. Durch das Hinzufügen von Calciumhydroxid reagiert Calciumhydrogencarbonat zu unlöslichem Calciumcarbonat welches sich am Boden festsetzt. Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 2CaCO 3 + 2H 2O Kireshan Mahalingam, Simon Sturzenegger 7
3.2 Hopfen Obwohl der Hopfengehalt im Bier sehr klein ist (3-10g pro Liter), hat er eine grosse Bedeutung. Hopfen macht sich im Bier durch Bittere, Geschmack und Geruch bemerkbar. Für die Bierherstellung werden vom Weiblichen Hopfen die Dolden verwendet. Ein gelbes, klebriges Pulver, das Sogenannte Lupulin ist der Hauptwirkstoff. Der Hopfen wird in zwei Verwendungsgruppen unterteilt: Aromahopfen: Er gibt einen angenehmen aromatischen Hopfengeschmack. Der Bitterstoffgehalt ist niedrig. Abbildung 9: Hopfendolde Bittersorten: Diese haben einen grossen Anteil an Bitterstoffe. Die Aromastoffe kommen kaum zum Vorschein. Wie viele Bitterstoffe und Aromastoffe schlussendlich im Bier sind, ist abhängig vom Kochen des Hopfens. 3.3 Malz Malz ist insbesondere für die Farbe und den Geschmack verantwortlich. Doch was ist eigentlich Malz? Malz besteht aus Getreide, welches durch einen speziellen Vorgang verarbeitet wurde. Als erstes reinigt man das Getreide. Danach wird es ein bis zwei Tage eingeweicht, bis es zu Keimen beginnt. Dadurch entstehen Enzyme, welche später beim Brauvorgang die Stärke in Zucker (Maltose) spalten. Danach wird es durch Heissluft gedarrt (getrocknet). Durch das darren wird die Keimung abgeschlossen. Abbildung 10: Gerstenmalz Auch hier gibt es wieder Unterschiede zwischen hellem und dunklem Bier. Das Malz für das Dunkle Bier wird länger gedarrt. 3.4 Hefe Die Hefe wandelt Maltose (Malzzucker) in Alkohol, Kohlensäure unter Wärmeentwicklung um. Ohne Hefe wäre die Herstellung von Bier unmöglich. Hefe sind Lebewesen und arbeiten, wie wir Menschen, nur bei den richtigen Verhältnissen optimal. Deshalb ist es wichtig auf die richtige Temperatur zu achten. Die Hefe beziehen die Brauereien von sogenannten Hefebanken, welche viele verschiedene Hefesorten im Labor kultivieren. Für die Bierherstellung sind insbesondere zwei Hefestämme von Bedeutung. Abbildung 11: Hefe unter dem Mikroskop Kireshan Mahalingam, Simon Sturzenegger 8
3.4.1 Obergärige Hefe (Saccharomyces cerevisiae oder Ale Hefe) Sie bevorzugt Temperaturen zwischen 15 und 25 C. Während der Gärung steigt die Hefe an die Oberfläche. Der Grund dafür ist, dass sich die Tochterzellen nach der Zellteilung aneinander hängen bleiben und sogenannte Sprossverbände bilden. Durch die Bildung von Kohlensäure werden diese dann zur Oberfläche getragen. Für die Gärung braucht die obergärige Hefe etwa eine Woche. Beispiele für obergärige Biere sind Klosterbiere und Ales (englische Biere). 3.4.2 Untergärige Hefe (Saccharomyces uvarum oder Lager Hefe) Die optimale Temperatur der untergärige Hefe liegt zwischen 8 bis14 C. Im Gegensatz zur obergärigen Hefe sinkt die untergärige auf den Grund. Sie bildet keine Sprossverbände und kann dadurch nicht von der Kohlensäure nach oben getragen werden. Untergärige Biere sind alle Lagerbiere, wie zum Beispiel Schützengarten. Sobald die Hefe keinen Sauerstoff mehr hat, produziert sie aus dem Zucker Alkohol und Kohlensäure. C 6H 12O 6 2C 2H 5OH + 2CO 2 Wenn nur noch ein kleiner Zuckeranteil vorhanden ist, sinken sie ab. Die Hefe hat sich zur Ruhe gesetzt und ist wie in einem Tiefschlaf. So kann sie längere Zeit überleben. Abbildung 12: Phasen des Bierbrauens Kireshan Mahalingam, Simon Sturzenegger 9
4 Quellenverzeichnis Richi Leder, (1998). SIOS braufibel, Jona: SIOS GmbH Hubert Hanghofer, (1999). Bier brauen nach eigenem Geschmack, München, Wien, Zürich, BLV Wolfang Kunze, (2007). Technologie Brauer und Mälzer, Berlin, VBL Berlin Schreiben10, (2014). Bier. abgerufen von www.schreiben10.ch am 30.05.2014 unter: http://www.referate10.com/referate/biologie/18/bier---referat-reon.php Kireshan Mahalingam, Simon Sturzenegger 10