Sind die Anforderungen an Pellets für die Hopfung im Sudhaus und zum Hopfenstopfen identisch? Florian Schüll Adrian Forster Andreas Gahr Richard Lenz (HVE) Agraria Workshop 30. Mai-2. Juni 2017 Guarapuava, Brasil
Hopfenanbau in Deutschland 2016 Elbe-Saale Fläche: 1.325 ha Hopfenpflanzer: 29 HVG Spalt Fläche: 355 ha Hopfenpflanzer: 54 Hallertau Fläche: 14.910 ha Hopfenpflanzer: 947 Die HVG gehört mit einem Jahresumsatz von 50 Mio. Euro zu den führenden Hopfenvermarktungsunternehmen. Mit mehr als 1.100 Hopfenpflanzern aus den Anbaugebieten Hallertau, Tettnang und Elbe-Saale handelt es sich um die weltweit größte Genossenschaft im Hopfensektor. 2.0% 7.4% 6.9% 83.6% Tettnang Fläche: 1.237 ha Hopfenpflanzer: 139 Anteil an der mit Hopfen bebauten Fläche Elbe-Saale Spalt Hallertau Tettnang Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 2
Hopfenverarbeitung in Deutschland 2017 1997 JBS ST HVG Lupofresh Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 3
Der Weg vom Pulver zu Pellets Bis in die 70er Jahre existierten neben Doldenhopfen und Extrakten nur Hopfenpulver. Die Verpackung in Dosen (auch Pulver), später in Folien war mit folgenden Nachteilen verbunden: Schüttgewicht < 200 g/l Extrem teure Verpackung Störungsanfällige Förderung Automatische Dosage in Brauerei nicht realisierbar Die Technik der Pelletierung von Pulvern war zu dieser Zeit allerdings bereits im Futtermittelsektor üblich, um das Schüttgewicht zu erhöhen und Rieselfähigkeit zu erzielen. 5 Gramm Doldenhopfen 5 Gramm Pulver 5 Gramm Pellets Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 4
Was bedeutet Pelletieren? Pulver wird in einer Pelletpresse durch Löcher einer Matrize gedrückt Quelle: Hopfenveredlung St. Johann Der Pressgrad hängt im Wesentlichen von zwei Parametern ab: Länge des Presskanals; je länger desto stärker die Verdichtung Reibung im Presskanal, die variiert: - nach Qualität der Bohrung (Riefen, Rauigkeit) - Schmiermittel im Produkt = Wassergehalt, andere flüssige Medien wie Harz (Alpha) und Öl. Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 5
Lupulin enthält Harze und Öle Der Pressvorgang erfolgt unter Druck, dabei wird die Lupulindrüse gequetscht. Das erleichtert Stoffübergänge von Hopfen zu Würze oder Bier. Pellets sind andererseits oxidationsanfälliger als Doldenhopfen oder Pulver, da die schützende Lupulin- Membran zerstört ist. Das macht eine schnelle inerte Verpackung unerlässlich. RB 60 Pellets Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 6
Eigenschaften von (Hopfen) Pellets Schüttgewicht ~ 450 600 g/l Rieselfähig Förderbar in z. B. Schnecken, Becherwerken, Bändern Damit gut geeignet zum Verwiegen und Abfüllen Voraussetzungen für eine automatische Dosage im Sudhaus Vorlegen z. B. in einem Silo möglich Geringere Staubentwicklung als bei Pulver Je stabiler = härter ein Pellet ist, desto einfacher sind diese Maßnahmen zu realisieren Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 7
Kritischer Punkt (CP) beim Pelletieren von Hopfen Das Verpressen des Pulvers im Loch der Matrize erfolgt unter Druck. Dabei entsteht Reibungswärme im Presskanal, welche das Produkt erwärmt und dadurch schädigen kann. Die Temperatur der Pellets muss begrenzt und die Wärme nach der Presse abgeführt werden. Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 8
PELLETHÄRTE [NACH [ KAHL - KG ] Einige prinzipielle Zusammenhänge (1) Die Härte eines Pellets ist mit dem Schüttgewicht verbunden und ist physikalisch messbar. Härte kann auch mit dem Begriff Stabilität umschrieben werden. 3.5 3 2.5 R² = 0.9064 2 1.5 1 470 480 490 500 510 520 530 540 SCHÜTTGEWICHT G/L Quelle: www.akahl.de Welche (Feder)Kraft in kg muss aufgewendet werden um das Pellet zu zerstören Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 9
Schüttgewicht [g/l] Einige prinzipielle Zusammenhänge (2) Die Härte (Stabilität) und das Schüttgewicht des Pellets hängen vom Pressdruck im Presskanal ab, der mit der Temperatur gekoppelt ist Temperatur [ C] Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 10
Temperatur [ C] Einige prinizipielle Zusammenhänge (3) Bei unveränderter Presskanallänge der Matrize gilt: Die Temperatur der Pellets wird durch die Produkteigenschaften des Pulvers beeinflusst (Wassergehalt, Harz = vorw. Alpha Säuren, Öl). Aromahopfen Hoch-alpha-Hopfen Gew-% an Wasser, Harz (Alpha), Öl Aromahopfen mit wenig α und Öl können zu warm pelletiert werden. Hoch-alpha-Hopfen mit viel Schmiermittel sind u.u. nicht pelletierbar, weil sich kein ausreichender Pressdruck im Matrizenkanal aufbauen kann. Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 11
Presskanallänge [mm] Einige prinzipielle Zusammenhänge (4) Konsequenz: Angepasste Matrizen für jedes Hopfenpulver Alpha Gehalt [Gew-%] Mit steigendem Alpha ist ein längerer Presskanal erforderlich Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 12
Die Pelletierung ist die Suche nach dem richtigen Kompromiss Anforderungen sind kontrovers: - Höhere Stabilität von Pellets ist vorteilhaft, aber bedingt höhere Temperaturen - Niedrige Temperaturen schonen das Produkt Indikatoren für eine Produktschädigung: - sensorischer Unterschied zwischen Pulver und Pellets (evtl. in Heißwasser), oder - messbare α-abnahme (das deutet bereits auf eine starke oxidative Schädigung hin). Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 13
Derzeitiger Stand der Pelletierung - Kritische Temperatur (T K ) muss definiert werden Die Forderung nach einer Temperaturobergrenze leitet sich aus dem Qualitätsgedanken (Sensorik, Alpha = konstant etc.) ab: T K in der Hopfenveredlung St. Johann ist 55 C Diese T K führt zwangsläufig zu einem begrenzt stabilen Pellet. Brauereien formulieren dagegen oft die Forderung nach einer Mindeststabilität der Pellets, was sie über den Abriebanteil in Pellets beschreiben. Je weniger Abrieb in Pellets vorhanden ist, desto stabiler sind diese Pellets. Brauereien müssen sich aber darüber im klaren sein, dass niedriger Abrieb (hohe Pelletstabilität) mit höheren Pelletiertemperaturen (Produktschädigung) verbunden ist Abrieb bzw. Pulveranteil in Pellets wird qualitativ negativ bewertet, obwohl er u.u. ein positives Qualitätsmerkmal sein kann. Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 14
Definition der Stabilität Indikatoren sind Schüttgewicht, Härtemessung und Abriebmenge. Die Abriebmenge im Pelletwerk wird gemessen und limitiert (z. B. < 5 % Gewichtsanteil). Was passiert auf dem Transport? - normal - im Extremfall (Sturm im Containerschiff, Piste in Südamerika...) Die Simulation von Transporteinflüssen ist z.b. auf speziellen Schütteltischen möglich Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 15
Stabilität Konsequenz Jede Brauerei kann ihre Anforderung an die Stabilität von Pellets formulieren und sollte sich bewusst sein: Je stabiler Pellets sind, desto wärmer wurden sie verpresst. Brauerei A Temperatur [ C] Brauerei B Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 16
Unterschiede beim Einsatz von Pellets Hopfung im Sudhaus, heiß Hopfenstopfen im Tank, kalt Sudhaus Tank Temperatur 80 100 C 0 20 C Bewegung Intensiv durch Kochung (fast) keine Auflösung der Pellets schnell eher langsam Automatische Dosage = Förderung mechanisch Abrieb stört häufig ja (bei der Förderung und im Dunstkamin) selten nein Aroma der Pellets wichtig besonders sensibel Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 17
Stabilität Anpassung der kritischen Pellet-Temperatur (T K ) an den Einsatzzweck T K HoSto (z.b. 50 C) < T K Sudhaus (z.b. 55 C) Hopfenstopfen Temperatur [ C] Sudhaus Eine identische Forderung an die Stabilität von Pellets für das Sudhaus und zum Hopfenstopfen ist zu hinterfragen Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 18
Beschreibung von Pelleteigenschaften Mögliche Messmethoden Temperatur beim Pelletieren Indikatoren für Stabilität sind - Härte - Schüttgewicht - Abrieb - Auflösegeschwindigkeit visualisieren chemisch begleiten über Messung von Inhaltsstoffen Spülvorgang nach Ramsauer = dynamisch Lösevorgang in einem Rohr/Zylinder = statisch Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 19
Versuche zur Visualisierung der Auflösung von Pellets Weiche Pellets Harte Pellets Statischer Sinkversuch: Dauer 10 h Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 20
Zusammenfassung Hart verpresste und stabile Pellets bedingen hohe Pelletiertemperaturen, was der Qualität schadet. Daher sollten unnötig stringente Spezifikationen an die Stabilität von Pellets generell vermieden werden. Bedenken gegen instabilere Pellets mit mehr Abrieb = Pulveranteil sind aus qualitativer Sicht nicht begründet. Die Anforderungen an die Stabilität von Hopfenpellets für die Sudhaus-Hopfung und das Hopfenstopfen sind nicht zwangsläufig identisch: Wir plädieren für weichere Pellets beim Hopfenstopfen, die bei niedrigeren Temperaturen weniger kompakt verpresst werden und sich daher schneller auflösen. Zweierlei Pellets stellen für die Produktion und die Anwendung eine zusätzliche Herausforderung dar. Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 21
Danke! Florian Schüll Technical Manager f.schuell@hvg-germany.de
Versuche zur Visualisierung der Auflösung von Pellets Weiche Pellets Harte Pellets Sinkversuch: Dauer 10 h Florian Schüll 3. Deutscher Hopfentag 11. bis 13. Oktober 2016 23