Stammwürzeoptimierung oder High-Gravity-Brewing?

 

Die Biersteuerklassen werden seit der veränderten Biersteuer-Staffelung nur nach der Vorkommazahl festgesetzt, was z.B. bedeutet, dass ein Bier mit 10,95° Plato genauso in die 10er-Klasse fällt, wie ein Bier mit z.B. 10,15° Plato. Somit war es enorm wichtig geworden, ein als P 11 deklariertes Bier mit z.B. 11,80° Plato eingebrautem Bier niemals mit 12,00° Plato in den Handel zu bringen. Dies konnte jedoch ohne eine Ausmischung und finale Kontrolle kaum ein Brauer sicherstellen.

 

Der Brauprozess birgt nach wie vor natürliche Unwägbarkeiten in sich, die eine derartige Genauigkeit in der Flasche oder im KEG nicht immer zulassen. So wurden mehr und mehr Biere mit etwa 12,20° Plato eingebraut und nach dem Filter auf exakt die deklarierte Stammwürze „rückverdünnt“. Heute sind hierzulande typische Verdünnungsgrade von 1,5 bis 3,0° Plato anzutreffen. Das ist weit von den in Asien oder auf dem amerikanischen Kontinent praktizierten Rückverdünnungen entfernt. Wasserdosagen von 40 bis 50 Prozent sind dort keine Seltenheit.

 

Neben der Sicherheit, ein perfekt in Stammwürze und CO2-Gehalt produziertes Bier in den Verkauf zu bringen, gab es plötzlich einen Nebeneffekt: entgastes Wasser wurde zu Bier, die Kosten sanken.

 

Wurde Mitte der Neunziger Jahre schamhaft der Begriff „Stammwürzeoptimierung“ von einem verdienten, ehemaligen Mitarbeiter der Firma Diessel geprägt und in Deutschland populär gemacht, so spricht der deutsche Brauer nunmehr zumindest vom „Blending“. Hochgenaue Ausmischanlagen der Firma GEA Diessel gewährleisten präzise Qualitätsparameter im Fertigbier und, wenn gewünscht, auch die Herstellung von Biermischgetränken.

 

Um den Eintrag von O2 in das Bier im höchstmöglichen Maße zu verhindern, wird üblicherweise entgastes Brauwasser für die Dosage verwendet. Mögliche Sauerstoffgehalte von 8 bis 10 mg/l werden mit Entgasungsanlagen auf ein Minimum reduziert. Restsauerstoffgehalte von weniger als 0,05 mg/l sind ohne Weiteres erreichbar. Dazu stehen mehrere praxistaugliche Verfahren zur Verfügung und Auswahl:

– Vakuumentgasung

– Stripping-System

– Membranentgasung

Auf die beiden ersten Prinzipien soll näher eingegangen werden. Diese sind bei Weitem die am meisten verbreiteten Anlagentechniken.

 

Das zu entgasende Wasser wird mit einem Druck von ca. 3,5 bar im unteren Behälter über eine spezielle Düsenplatte zu einem Aerosol versprüht. Dadurch wird zum einen die Oberfläche enorm vergrößert, zum anderen durch den niedrigen Druck im Behälter der Partialdruck zwischen Flüssigkeit und dem Gas (O2) verschoben. Das in der ersten Entgasungsstufe sich „niederschlagende“ Wasser wird mittels einer Pumpe in den oberen, zweiten Behälter gepumpt. Unter Zugabe von CO2 wird es dort ebenfalls über Düsenplatten erneut versprüht.

 

Das gesamte System ist miteinander verbunden, eine trockenlaufende Vakuumpumpe sorgt für einen niedrigen Druck von ca. 80 mbar in der Anlage. Die Vakuumpumpe „entsorgt“ gleichzeitig das O2/CO2-Gemisch. Das entgaste Wasser wird mit einem Restsauerstoffgehalt von < 0,05 mg/l, meist gekühlt, einem Puffertank zugeführt. Aus diesem wird es der eigentlichen Mischanlage zugeführt.

 

Auf Wunsch kann die Anlage so konzipiert werden, dass eine Wasserentgasung auch direkt einer HGB-Mischanlage zugeordnet wird. Der Puffertank mitsamt allen weiteren, gern „vergessenen“ Kosten wie Platzbedarf, Sensorik, CIP kann dann entfallen.

 

Herzstück einer solchen Entgasungsanlage ist die Stripping-Kolonne. Zwei Verfahren sind üblich:

1. Kaltentgasung: Das eintretende Wasser wird mit seiner ursprünglichen Temperatur entgast.

2. Heißentgasung: Das Wasser wird auf ca. 72 bis 74°C erwärmt und so dem Entgasungsprozess zugeführt. Dabei werden niedrigere Restsauerstoffgehalte sowie eine Pasteurisation des entgasten Wassers erreicht.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Am Kopf dieser Anlage wird das einströmende Wasser gleichmäßig über den gesamten Querschnitt verteilt. Durch pure Gravitation läuft das Wasser in einem sehr dünnen Film über spezielle Rieselkörper aus Edelstahl in den unteren Teil der Kolonne. Im Gegenstrom wird CO2 eingeblasen.

 

Mittels dieses einfachen Prinzips wird der Sauerstoff ebenfalls durch die Verschiebung des Partialdruckes dem Wasser entzogen. Wieder ist eine Kühlung des Wassers optional möglich, bei der Heißentgasung ist diese zwingend notwendig. Eine Energierückgewinnung von mindestens 92 Prozent wird dabei gewährleistet. Der Restsauerstoffgehalt bei diesem physikalischen Verfahren beträgt weniger als 0,03 mg O2/l. Bei der Heißentgasung können Werte von 0,01 mg O2/l erzielt werden.

 

Welches physikalische Prinzip zum Einsatz kommt, hängt in erster Linie von dem vom Kunden geforderten Restsauerstoffgehalt ab. Aber auch die örtlichen Verhältnisse, besonders die Raumhöhe am vorgesehenen Aufstellungsort spielen eine Rolle. So benötigt eine Vakuumentgasung DIOX-2T™ eine Raumhöhe von max. 4 m; eine Stripping-Anlage VARIDOX™ immerhin 7 m.

 

Ebenfalls müssen die Betriebskosten sehr genau berechnet werden, unterschiedliche Preise für Elektroenergie sowie für CO2 können den Ausschlag für eines der beiden physikalischen Prinzipien geben.

 

Beim Stripping-Verfahren erfolgt außerdem eine leichte Vorkarbonisierung des Brauwassers, was für die Verwendung im Brauprozess unerheblich ist, aber bei der Produktion von Säften oder Mineralwasser beachtet werden muss.

 

Das Herzstück einer Stammwürzeoptimierung oder HGB-Anlage ist der sogenannte Blender. In diesem wird das aus dem Filterauslauf eintretende „Kernbier“, oder auch „Mutterbier“ genannt, mit dem entgasten Wasser verschnitten. Dies geschieht nicht nur auf dem volumetrischen Wege, sondern ebenfalls durch die Kontrolle aller relevanten Parameter durch die am Ausgang der Anlage eingebaute Analysetechnik. Primär sind dies:

– die Stammwürze in ° Plato oder ° Balling mittels DI-Check™

– der Alkoholgehalt (rechnerisch) mittels DI-Check™

– der CO2-Gehalt mittels DI-TRACO™

– sowie die Dichte (optional) mittels geeigneten Biegeschwingers des fertig ausgemischten Bieres.

 

 

 

  

 

 

 

 

 

Ausmischanlage DIMIX-B™/DICAR-B™   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Anhand der Sortenauswahl wird in der Steuerung das Rezept geladen. Alle relevanten Bierparameter der jeweiligen Biersorte werden ständig auf ihre Übereinstimmung mit den Sollwerten überprüft. Bei eventuellen Abweichungen von den Sollwerten wird durch eine sehr schnelle Digitalregelung die Wasser- oder CO2-Dosage korrigiert.

 

Regelabweichungen werden in kürzester Zeit ausgeglichen. Die volumetrische Messung von Bier- und Wasserdurchfluss mittels magnetisch-induktiver Messgeräte Typ IZM™ zu jedem Zeitpunkt der Produktion ermöglicht eine „Hintergrundkontrolle“ durch die Ballingformel über die Stammwürzeanalyse.

 

Besonders beim Anfahren der Anlage oder beim Sortenwechsel wird durch die volumetrische Messung und Kontrolle ein Aufschwingen der Regelung vermieden. Von den ersten Hektolitern an ist das Bier innerhalb der geforderten Genauigkeit von:

+/– 0,05 °Pl

+/– 0,08 % Alk. vol.

+/– 0,1 g CO2/l

ausgemischt.

 

Unsinnige Messwerte, eventuell durch den Ausfall eines Stammwürzemessgerätes, würden sofort erkannt und der Bediener alarmiert. Die Weiterführung der Produktion ist durch den Einsatz von Durchflussmessern in jedem Fall gegeben, denn mengenproportionales Mischen ist nach wie vor möglich.

 

Nach dem Dosieren des entgasten Wassers wird mittels einer Druckerhöhungspumpe zum einen eine perfekte Durchmischung erreicht. Zum anderen wird für eine gute Karbonisierung ein Flüssigkeitsdruck – abhängig von der Temperatur des ausgemischten Bieres – von mindestens 3,5 bar benötigt. Nur dann ist sichergestellt, dass das gesamte dosierte CO2 tatsächlich in Lösung geht.

 

Ungelöste Gasblasen würden nicht nur einen finanziellen Verlust bedeuten, auch beeinträchtigen Gasblasen in einer Flüssigkeit jedwede Messung von Volumina und Analyse. Eine hochgenaue Ausmischung innerhalb der geforderten Grenzwerte wäre dadurch unmöglich.

 

Ausmischanlagen für die Stammwürzeoptimierung sind auch seit einigen Jahren in deutschen Brauereien anzutreffen. Schwankende Bierkonzentrationen aus den Lagertanks, hervorgerufen durch unterschiedliche Rohstoffqualitäten, Vergärungsgrade und CO2-Gehalte, werden hochgenau kompensiert und ausgeglichen. Das Fertigbier erfüllt stets die

gleichen hohen Qualitätsanforderungen. Auf dem immer härter umkämpften Biermarkt ist das von eminenter Wichtigkeit für jede einzelne Brauerei.

 

Eventuelle Probleme mit dem Zollamt bei der Biersteuerermittlung werden auch praktisch ausgeschlossen, und eine Kosteneinsparung bei der Herstellung der unterschiedlichen Biere, abhängig vom Grad der Rückverdünnung, soll ebenfalls nicht unerwähnt bleiben – genauso wie das Einhalten des Reinheitsgebotes.

 

Hendrik Matthes, Vertriebsingenieur der GEA Diessel GmbH, Hildesheim

 

Veröffentlicht in: BRAUINDUSTRIE April 2009

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