Enzymatische Degradation (Maischen)

Einführung

• Aufgaben des Maischens
  • Lösung der Malzbestandteile in Wasser
  • Abbau höhermolekularer Malzbestandteile, abhängig vom Biertyp
• Ziele des Maischens
  • problemlose Verarbeitung downstream
  • optimale Extraktausbeute
  • einfaches, wirtschaftliches Maischverfahren
  • geeignete Würzezusammensetzung für resultierenden Biertyp und schnelle und weitgehende Vergärung
  • keine negativen Einflüsse auf nachfolgende Verfahrensschritte
• Ablauf des Maischens
  • Einmaischen : Schrot + Wasser (Hauptguss) mischen
  • 35-40 °C: Vorlösen Malzschrot (optional)
  • 50-55 °C: Abbau von Eiweiß, Gummistoffen und Phosphaten
  • 62 °C: Optimum der ß-Amylase
  • 72 °C: Optimum der α-Amylase (Verzuckerungsrast)
  • 78 °C: Erreichen Abmaischtemperatur
• Maischparameter
  • Malz (Qualität, Sorte)
  • Brauwasser
    • Ionengehalt und Restalkalität entscheidend
      • HCO₃^--Ionen aciditätsvernichtend, Ca²⁺- und Mg²⁺-Ionen aciditätsfördernd
      • RA = Gesamtalkalität - (CaH + 0,5 MgH) / 3,5
      • + 10 RA = + 0,5 Maische-pH
      • wenn RA > 5 °dH: dunklere Farbe, stärkere Spelzenauslaugung, sinkende Extraktausbeute, "breiterer" Geschmack
  • technische Einrichtung
  • Verfahren (Dekoktion, Vibration)
    • Aufschluss durch Dekoktionsverfahren
      • thermischer Aufschluss der Malzbestandteile
      • Aufheizen durch Zubrühen der Kochmaische
      • Vorteil: höhere Extraktausbeuten, vollmundigere Biere
      • Nachteil: thermische Belastung, Zeitaufwand, Energieeinsatz, Maischepfanne oder Rohfruchtkocher notwendig
    • Aufschluss durch Vibration
      • Vibration im Maischebehälter (ca. 100 Hz)
      • Erhöhung Extraktausbeute
      • Verbesserung Abläuterung
      • Reduzierung Sauerstoffbelastung
  • pH-Wert (biologische Säuerung)
    • Aktivierung aller wichtigen Enzyme (außer α-Amylase)
    • Abschwächung unerwünschter Enzyme
    • bessere Bruchbildung
    • erhöhtes Wuchsstoffangebot (Zink)
    • höheres Redoxpotential
    • schnellerer Gärverlauf
    • bessere Filtrierbarkeit
    • weicherer Geschmack, feinere Bittere
    • erhöhte Rezenz, hellere Farbe, verbesserter Schaum
    • Anregung der menschlichen Stoffwechseltätigkeit
    • verbesserte Verdauung
  • Temperatur
    • Verkleisterungstemperatur beachten
    • Einfluss auf Enzymaktivität (Proteolyse, Cytolyse, Amylolyse)
    • durch Temperaturführung wird maßgeblich die resultierende Bierqualität beeinflusst
  • Zeit, Rasten (vergärbare - unvergärbare Substanzen)
  • Gussführung
    • Einfluss Hauptgussmenge
      • Konsistenz der Maische
      • Konzentration der Vorderwürze
      • Menge an Anschwänzwasser
      • enzymatische Prozesse
      • Würzezusammensetzung
      • Extraktausbeute
      • Schutzkolloidwirkung
      • → dünne Vorderwürzen geben mehr "Edelextrakt" → hellere Farben, milderer Geschmack
      • Berechnung Hauptgussmenge $W = \frac{100 \cdot A}{V} - A$
        hell 4 hl/100 kg Malz; dunkel 3 hl/100 kg Malz
      • Berechnung Vorderwürzekonzentration $V = \frac{100 \cdot A}{A + W}$
  • Schrotung (Sortierung)
    • Bewertung durch
      • Abläuterzeit (Filtrierbarkeit)
      • Sudhausausbeute
      • aufschließbarer Extrakt im Treber
    • Einfluss auf Würzezusammensetzung
      • gezielter Einsatz von Malzmehl-Fraktionen
      • Vormaischen bzw. Zumaischen von Teilfraktionen
    • → grobes Schrot erfordert intensiveres Maischen
  • Enzyme
    • Einkettenangriff (Anlagerung, nach 1. Abbau weitere Spaltungen bis Substrat verbraucht, Verbindung mit neuen Substratmolekül)
    • Mehrkettenangriff (Spaltung einer Bindung und Verbindung mit neuem Substratmolekül)
    • Mehrfachangriff (Amylasen, nach Bindung mehrere katalytische Schritte, Trennung und Neubindung vor vollständigem Abbau)
  • Sauerstoffeintrag

Technische Ausstattung

• Wassermischer
  • Ziel: gleichmäßige Wassertemperatur während des gesamten Einmaischens
• Einmaischvorrichtungen (schnelles und homogenes Vermischen von Malzschrot und Brauwasser, Durchfeuchtung des Schrotes)
  • "klassischer" Vormaischer, Kugelvormaischer
  • AlloySius ® (Ringspalt, Präzisionsdüse)
  • Mechamasher ® (Schnecke zur Vermischung von Schrot und Wasser)
• Maischgefäße
  • Ziel: gleichmäßiger Wärmeübergang, homogene Durchmischung der Maische
  • Vibrationselemente (ShakesBeer ®)
  • AflosJet ®
    • Dampfinjektion in Maische zum Heizen
    • Scherkraftarme Rührer
  • Rührwerke
    • Ziel: homogene Durchmischung der Maische mit geringer Scherbelastung
    • moderne Rührwerke haben bessere Aufheizraten, kleinere Differenztemperaturen und größere Durchmesser

Cytolyse

• Stütz- und Gerüstsubstanzen
  • Zellwandpolysaccharide (Hemizellulosen), unlöslich in H₂O, löslich in verd. Alkalien, 10 % des Korns, 1/5 davon wasserlösl., Rest muss abgebaut werden
  • Gummistoffe, löslich in H₂O, Abbauprodukt Hemizellulosen, 80-90 % Glucane, 10-20 % Pentosane
  • Abbau der Zellwandpolysaccharide: beim Mälzen Abbau je nach Lösungsgrad, beim Maischen teilweise in Lösung, aber kein ausreichender Abbau
  • unzureichender Abbau führt zu Abläuter- und Filtrationsproblemen
• ß-Glucane & Pentosane
  • ß-Glucane
    • polymere KH aus ß-D-Glucose, 74 % ß-1-4-Bindungen, 26 % ß-1-3-Bindungen
    • nach Hydrolyse der Esterbindungen löslich, hochviskose (Molgewicht > 200.00, Färbung mit Calcofluor > 10.000)
    • teilweiser Abbau beim Mälzen → Glucandextrine mit geringer Viskosität
  • Pentosane
    • nur geringe Veränderung und kaum Bedeutung für Viskosität bei Gerstenmalz
    • Bedeutsam für Viskosität bei Weizen- und Roggenmalz
• cytolytische Enzyme
  • ß-Glucan-Abbau
    • Endo-ß-1,4-Glucanase (bereits in ruhender Gerste, temperaturempfindlich)
    • Endo-ß-1,3-Glucanase (Bildung erst bei der Keimung)
    • ß-Glucan-Solubilase (bereits in ungekeimter Gerste)
    • Exo-ß-Glucanase / Cellobiase / Laminaribiase (keine große Bedeutung)
  • Pentosan-Abbau
    • Endo-Xylanase
    • Exo-Xylanase
    • Arabinosidase
• cytolytischer Abbau
  • Malzqualität (Lösungsgrad) ist entscheidend für freigesetztes ß-Glucan
  • freie Gummistoffe und Abbauprodukte gehen in Lösung (Erhöhung der Viskosität)
  • 35-50 °C Abbau durch Endo-ß-Glucanase (Erniedrigung Viskosität)
  • 45-55 °C Lösen und Freisetzen ß-Glucan, nur noch langsamer Abbau
  • 60-70 °C Freisetzung ß-Glucan durch ß-Glucan-Solubilase
  • 70 °C ß-Glucan unverändert
• technologische Einflussnahme
  • Malzqualität (Sorten, Inhomogenitäten, Enzymgehalt)
  • Schrotung (feines Schrot → mehr ß-Glucan in Lösung)
  • Maischprozess (Dekoktion: mehr Aufschluss aber noch Abbau; tiefe Einmaischtemperatur 35-50 °C deutlicher Abbau)
  • hohe Einmaischtemperatur, schlecht gelöstes Malz (Schwebstoffe in Würze, Verstopfen des Treberkuchens)
  • Maischesäuerung (positiv bei Wintergerste, zu starke Säuerung → Anstieg Viskosität (Amylolyse))
  • Spitzmalz oder Rohfrucht (starker ß-Glucananstieg)
• Analysen
  • Methylenblau-Test (Calcofluor-Test)
  • Hoch-Kurz-Maischverfahren erhöht Viskosität und ß-Glucan bei schlecht gelösten Malzen
  • Homogenität von Malz sollte min. 70 besser 75 % erreichen.

Polyphenole

• Polyphenolgehalt in Gerstentrockensubstanz: 0,3-0,4 %
• Einfluss bei Keimung
  • hohe Auflösung → lösl. Polyphenole nehmen zu
  • niedrige Eiweißgehalte → Polyphenole nehmen zu
  • hohe Abdarrtemperatur → lösl. Polyphenole nehmen zu
• Einfluss beim Maischen
  • Freisetzung parallel Eiweißabbau
  • Fällung hochmolekularen Eiweiß > 50 °C
  • enzymatische Oxidation (größere PP-Einheiten, Erhöhung PI, stärkere Ausfällung mit Eiweiß)
• Analytik
  • Polymerisationsindex = Gesamtpolyphenole / Anthocyanogene (Verfolgung der O₂-Aufnahme)
  • Tannoide (Molgewicht 600-3.000, gerbend, Fällungsreaktion)
• Anthocyanogene
  • Dimere und Trimere werden beim Maischen gelöst, dann oxidiert und gefällt
  • Catechin, Epicatechin, Procyanidin I/II, Prodelphinidin I/II
• technologische Einflussnahme
  • Schrotzusammensetzung
  • Maische-pH (niedrige RA, Maischesäuerung)
  • Maischverfahren (niedrige Einmaischtemperatur)
  • Sauerstoff beim Maischen (Vermeidung von Lufteintrag)
• Bedeutung der Polyphenole
  • Geschmacksbeeinflussung: breitere nachhängende Bittere, Erhöhung Vollmundigkeit, dunklere Farbe durch Oxidation der PP
  • Verschlechterung Schaumstabilität durch Verlust an hochmolekularem N
  • Erhöhte Stabilität (Förderung Fällungsreaktionen, reduzierende Eigenschaften niedermolekularen PP)
  • Polyphenole sind in der Würze zahlreich und bei niedriegem PI erwünscht

Proteolyse

• Einfluss der Eiweißstoffe
  • Biergeschmack, Vollmundigkeit
  • Geschmackstabilität
  • Bierschaum
  • Farbkomponenten
  • Hefenahrung
  • chem.-phys. Stabilität
  • Puffersubstanzen
• Beeinflussung der Proteolyse durch das Maischen ist nicht so stark wie beim Mälzen (während der Stärkeabbau durch das Maischen 10fach so stark beeinflusst wird)
• Eigenschaften der Proteine
  • kolloidale Eigenschaften
  • quellbar und entquellbar
  • keine Diffusion durch Membranen
  • oberflächenaktive Substanzen
  • amphoter
• Stickstoff-Fraktionen einer ungekochten Würze
  • 20 % hochmolekular, davon 7 % koagulierbar
  • 20 % mittelmolekular
  • 60 % niedermolekular, davon 33 % Formolstickstoff und 22 % FAN
• Abbau der Eiweißstoffe
  • enzymatisch durch Endo- und Exopepdidasen
  • Ausfällungen durch höhere Temperaturen oder niedrigem pH Wert
  • Denaturieren durch Erhitzen (Verlust Hydratationswasser, Zerstörung der H- und S-S-Brücken, Verlust Tertiär- und Quartärstruktur)
  • → Koagulation (Agglomeration denaturierter Proteine zu makromolekularen Partikeln)
  • Dehyratation durch Polyphenole, Alkohol, Salze, Entquellungsmittel, pH-Absenkung, mechanische Einflüsse beeinflusst.
• Zusammensetzung der Proteine
  • Albumine
    • löslich in H₂O und verd. HCl, 52 °C Ausfällung
    • I.P. 4,9-5,7
  • Globuline
    • löslich in verd. HCl, 90 °C Koagulation
    • I.P. 4,9-5,7
  • Gluteline
    • löslich in Alkalien, hydrophob → Absorption Lipide
    • v.a. in Zellwänden, mehrere Fraktionen
  • Prolamine (Hordeine)
    • löslich in Ethanol, viel Prolin, Glutaminsäure, Cystein, Cystin
    • Reserveproteine (z.T. beim Mälzen nicht abgebaut, beim Maischen nicht verändert → Bestimmung Gerstensorte)
    • 2. Hordeinfraktion (Extraktion Mercaptoethanol) → Cystein/Cystin-reich → Differenz gibt Aussage über Sorte, Umwelt und Auflösung
  • Proteide (Phospho-, Lipo-, Glycoproteide)
  • genuines Eiweiß (Abbau beim Mälzen)
  • Glycoproteide
    • wirken schaumpositiv (kovalent gebundene Kohlenhydratgruppe, O-/N-glycosidisch)
    • Freisetzung bei 70-72 °C, aber kein Abbau mehr
• proteolytische Enzyme
  • Endopeptidasen
    • 5 verschiedene: 2 Sulfhydryl-Enzyme + 3 Metall-aktivierte
  • Exopeptidasen
    • 4 neutrale Aminopeptidasen
    • 1 alkalische Leucinamiopeptidase
    • 1 Dipeptidase
    • 4 Carboxypeptidasen (80 % für FAN verantwortlich)
    • Desmo-Protease
• Ablauf Proteolyse
  • Inlösungehen der beim Mälzen gelösten Stickstoffverbindungen
  • Proteolytische Lösung derselben zu niedermolekularen Substanzen
  • Angriff auf ursprünglich unlösliche Eiweissstoffe
  • Beschränkung durch Prolamine (Gelproteine)
• Ziel der Proteolyse
  • FAN (Hefenahrung, flotte Gärung, Gärungsnebenprodukte)
  • Schaum durch hochmolekularen N
  • Abbau trübungsaktiver Substanzen
  • Kontrolle Eiweißabbau
• Steuerung der Proteolyse
  • Endopeptidasen: Erhöhung lösl. N, Freisetzung Polypeptide
  • Exopeptidasen: Freisetzung AS
  • 45 °C-Rasten: mehr FAN
    55 °C-Rasten: mehr hochmolekularen N
  • hohe Carboxyaktivität: nicht unbedingt Anstieg der AS
    Mangel an Endopeptidasen: auf alle Fälle Mangel an AS
• Sauerstoff beim Maischen
  • Hordeinfraktion (Cystein, Cystin Oxidation S-S-Brücken, nur teilweiser Abbau)
  • Gelproteine (Prolamine)
    • Reduktion und Oxidation der S-S-Brücken
    • Einschluss Gluteline, Albuminen, Absorption Lipde, Anlagerung Stärke, Pentosan, ß-Glucan
    • Behinderung Enzyme, langsame Abläuterung, Extraktverluste
• Kontrolle Proteolyse
  • zu weitgehend
    • Verarmung schaumpositiver Gruppen
    • weniger Vollmundigkeit, weniger Reszenz
  • zu knapp
    • Mangel an AS für Hefe (→ langsame Gärung, schleppende Nachgärung, unerwünschte GNP)
    • schlechter Schaum wg. Gärung (Proteasen, mittelkettige FS)
    • trübungsaktives Eiweiß im Bier
    • trübes Läutern (langkettige FS)
    • Heiß- und Kühltrubausscheidung schlecht
    • → Geschmack breit, nachhängende Eiweißbittere
• Kontrolle Proteolyse
  • Fraktionierung des lösl. N (hochmolekular → Schaum, mittelmolekular, niedermolekular → assimilierbare Peptide
  • Bestimmung Molekularfraktionen (Gelchromatographie)
  • Maischintensität nach Kolbach (lösl. N Aususchlagwürze / lösl. N Kongresswürze mit Betriebshopfung
    Normwert: 85-120 % (Mittel 104 %)
  • in Praxis oft kompliziert und wenig aussagekräftig

Amylolyse

• Zusammensetzung Gerstenstärke
  • Stärkekörner im Endosperm umgeben von Zellwänden und Proteinen
  • Große Körner 10 % Anzahl, aber 90 % Masse
  • Amylose und Amylopektin
  • im Malz 98 % chemisch reine Stärke
  • Iodreaktion: Einlagerung in Hohlräume ab > 9 Moleküle (nur in Kälte)
• Verhalten von Stärke beim Maischen
  • > 50 °C: Aufschlämmen und Quellen
  • > 62-68 °C: Verkleistern & Gelbildung
  • > 50 °C enzymatischer Abbau
• Amylose
  • 25 % der Gesamtstärke
  • 60-2000 Glucose-Reste, 6 Moleküle je Windung, 10.000-500.000 Da, α-1-4-Bindungen
  • Iodfärbung rein blau, kristallisierbar
  • Bildung von Stärkesol in wässriger Lösung (Ausscheidung nach längerer Zeit → Retrodegradation)
• Amylopektin
  • 75 % der Gesamtstärke
  • 6.000-40.000 Glucose-Reste, alle 7-8 Einheiten Verzweigung, 1-6 * 10⁶Da, α-1-4- & α-1-6-Bindungen, 0,23 % Phosphat
  • Iodfärbung violett bis rot
  • Bildung von Stärkegel beim Erhitzen → stabilisiert in Lösung
• α-Amylase
  • α-1-4-Glucan-4-glucanhydrolase
  • Stärke → Oligosaccharide, Maltotriose
  • Endoenzym
  • Viskosität sinkt, keine Jodreaktion
• ß-Amylase
  • α-1-4-Glucanmaltrohydrolase
  • Stärke → Maltose, ß-Grenzdextrin
  • Exoenzym
  • Viskosität hoch, Jodreaktion nimmt langsam ab
• kombinierte Wirkung stärkeabbauender Enzyme
  max. erreichbare Menge vergärbarer Zucker 72 %
  unter Normalbedingungen: 64-67 % → EV°: 79-83 %
• Abbauprodukte bzw. Würzezusammensetzung
  
  
• Amylolyse in Praxis
  • Iodnormalität
    • < 9 Glucose bei linearen Dextrinen
    • < 60 Glucose bei verzweigten Dextrinen
    • auch nach Eintreten der Jodnormalität weiterhin Abbau
  • Endvergärungsgrad
    • helle Biere 78-85 %
    • dunkle Biere: 68-75 %
  • Einfluss auf Vergärbarkeit
    • Menge amylolytische Enzyme
    • Zugänglichkeit der Stärke (Cytolyse, Schrotung, Kochmaischen)
    • Maischebedingungen (T, t, pH)
    • Aufheizrate/Schrotlösung (Schrotlösung schneller als Inaktivierung)
  • Einfluss auf Verzuckerungszeit
    • Dauer der Rasten der Restmaische (Endprodukthemmung)
    • Acidität der Maische (Wasseraufbereitung, biologische Säuerung)
    • Maischekonzentration (dicke Maischen → längere Verzuckerungszeit)
    • Gussverhältnis Malz : Wasser = 1:3-5; Rohfrucht : Wasser = 1:2-3
• Verkleisterungstemperatur VKT
  • ab VKT quillt Stärke irreversibel auf
  • Zerstörung der kristallinen Struktur
  • durch Verschiebung der VKT (jahrgangsabhänigig) ändert sich auch die Restaktivität der ß-Amylase, da sich der Zeitraum zwischen Denaturierung und Verkleisterung verändert
  • Steigerung des EVG durch Anpassung der Maltosebildungsrast an die VKT, aber auch Senkung des EVG durch Anpassung außerhalb der VKT

Enzym	pH	Temp.	Inakt.
Amylolyse
α-Amylase	5,6-5,8	70-75	80
ß-Amylase	5,4-5,6	60-65	70
Grenzdextrinase	5,1	55-60	65
Maltase	6,0	34-40	40
Saccharase	5,5	50	55
R-Enzym	5,3	40	> 70
Proteolyse
Sulfhydryl	3,9 & 5,5	45-50	60
Metall-aktivierte	5,5 & 6,9 & 8,5	45-50	60
Aminopeptidasen	7,0-7,2	45	>50
Leucinaminopeptidase	8-10	-	-
Dipeptidase	8,8	45	>50
Carboxypeptidase	4,8-5,6	50	>70
Desmo-Proteasen	protoplasmatische Bindung, höhere Temperaturen
Cytolyse
Endo-ß-1,4-Glucanase	4,5-4,8	40-45	55
Endo-ß-1,3-Glucanase	4,6 & 5,5	60	70
ß-Glucan-Solubilase	6,6-7,7	62	73
Endo-Xylanase	5,0	45	-
Exo-Xylanase	5,0	45	-
Arabinosidase	4,6-4,7	40-50	60
Sonstige
Phosphatasen	5,0	50-53	> 60
LOX	5,0-7,0	45-55	-
Peroxidase	6,2	> 60	-
Lipase	6,8-7,0	50-65	-
Polyphenoloxidase	6,5-7,0	65	-

Einfluss des Sauerstoffs

• Fernhalten von Sauerstoff beim Maischen
  • Begasen mit Stickstoff
    • Erniedrigen des Polymerisationsindexes
    • stärkeres Reduktionsvermögen
    • bessere Geschmackstabilität
    • Verschlechterung des Bierschaums
    • Beschränkung des übermäßigen Eiweißabbaus durch höhere Einmaischtemperaturen
  • Vermeidung Oxidation von FS und PP
• Maßnahmen für die Praxis
  • Ein- und Abmaischen von unten
  • Rührwerksdrehzahlen anpassen
  • niedriger Sauerstoffgehalt des Brauwassers

Zink

• physiologische Bedeutung für Hefe
  • Eiweißsynthese
  • Hefevermehrung
  • Gärung (ADH)
• Folgen von Zinkmanel
  • schlechte Hefevermehrung
  • schleppende Haupt- und Nachgärung
  • unvollständige Reduktion von Diacetyl
• Verlauf während des Maischens
  • 3-3,5 mg/100 mg TrS im Malz
  • 20 % in Lösung während Maischen
  • 0,05-0,2 mg/l in Kühlwürze
  • laufende Abnahme des Zinkgehalts während des Maischens
• Erhöhung Zinkgehalt
  • isotherme Maischen 45 °C
  • pH 5,0-5,4
• Verringerung Zinkgehalt
  • pH 5,75
  • Hauptguss 1:4 (Ausfällung beim Würzekochen)
  • Sesquiterpenen (Metallbinder)
  • hoher Gehalt AS, best. Polyphenolen, Phytinsäure
  • übermäßige Trubabtrennung

Phosphate

• org. Phosphate im Malz → Phosphorsäure → primäre Phosphate
• Erhöhung der Acidität, pH-Erniedrigung, Verstärkung der Pufferung
• Steigerung
  • niedrig einmaischen 35 °C
  • Dekoktionsverfahren mit kleinen Temperaturintervallen
  • lange Rasten bei 50 °C
  • Maischesäuerung 5,85 → 5,40

Geschmackstabilität

• Malzqualität (Proteolyse, Abdarrtemperatur → Precursor, Polyphenolreiche Malze)
• Schroten (Schrotlagerungsdauer- temperatur, Sauerstoff, Nassschrotung)
• Einmaischen (hohe Temperatur, rasch von unten, Sauerstoff)
• Rasten (Proteolytische Rast)
• pH (Maischesäuerung)
• Enzyme (LOX, Peroxidase, Lipase, Polyphenoloxidase)

Schaum

• Würzebereitung (Maischverfahren, Läutertrübung, Kochintensität)
• Malz (ELG, LTP-1, LBG)
• Schaumphysik (Drainage, Disproportionierung)
• Hopfenprodukte (z.B. Downstream)
• Additive (Alginate)
• OFS (Tenside)
• Hefe (ICP, MB, Proteinase A)

Trübungsproblematik

• Opaleszenz (enzymatisch)
  • α-Glucan (Malzqualität, Schrotung, Maischarbeit, Läutern, Hefe)
  • ß-Glucan (Malzqualität auf Maischprogramm abstimmen)
  • Protein (Hefetechnologie prüfen, Malzqualität, Sudhausqualität)
• Partikeln (mikroskopisch)
  • Filterhilfsmittel
  • Kristalle (Rohstoffe, Technologie)
  • Fremdpartikel (Flaschenpartikel, KZE, Bierweg

Maischverfahren

Dreimaischverfahren

• Sicherheitsverfahren (alle wichtigen Enzymwirkungen)
• Einmaischen (Lösen)
• Restmaische 35-37 °C
• 1. Dickmaische
  • weniger Enzyme
  • physikalischer Aufschluss (Sprenung Stärkezellen, Verkleisterung, Koagulation, Enzymdeaktivierung, Farbe, Geschmack)
  • Enzymwirkungen beim Aufheizen
• Gesamtmaische 50-53 °C (Eiweißabbau, Gummistoffe, Phosphate, ß-Amylase)
• Restmaische 50-53 °C, 2h (gute Enzymwirkung, nach 30-40 min Inaktivierung)
• 2. Dickmaische (proteolytisch, amylolytisch, physikalischer Stärkeaufschluß)
• Restmaische 62-67 °C 30-60 min
  • rasche Verkleisterung, Verflüssigung, Verzuckerung
  • Rührwerk ausschalten: langsame Enzymwirkung, Schutzkolloidwirkung für ß-Amylase
• 3. Kochmaische (Lautermaische)
  • enzymreich, treberarm
  • schnelles Aufheizen zum Kochen bis zu 1 h (10-20 min)
  • Enzym-Inaktivierung wegen Schaum
• Abmaischen 74-78 °C

Zweimaischverfahren

• Anwendung
  • typisch dunkle Biere (ca. 5 1/2 h)
  • helle Biere (ca. 3 1/2 - 4 h)
• Vorteile
  • Sicherheitsverfahren
  • dunkle Biere: Maillard-Reaktionen, Spelzenauslaugung
  • Variationen (Kochmaische-Reste in Pfanne, Temperaturniveu der Rasten)
• Nachteile
  • hoher Zeit- und Energiebedarf
  • für helle Malze zu intensiv

Einmaischverfahren

• Anwendung
  • helle und dunkle Biere (ca. 2 1/2 - 4 h)
  • Kombination Infusion und Dekoktion
  • Kochmaische vor/nach Infusion
  • Kesselmaischverfahren (Kaltwasser zugegeben)
  • Schmitz-Verfahren (heiß abläutern)
• Vorteile
  • EVG beachten, aber gut einstellbar
  • Ausbeuten hoch
• Nachteile
  • Kesselmaischverfahren: ungenügender ß-Glucanabbau
  • Schmitz-Verfahren: breite Biere, kein Zeitvorteil

Springmaischverfahren

• Maische in heißes Wasser oder Kochmaische (80-100 °C) "einspringen" lassen
• Verringerung des EVG → alkoholarme, alkoholfreie Biere
• wichtige Kontrolle: Jodnormalität, Endvergärungsgrad

Infusionsverfahren / Hoch-Kurz-Maischverfahren

• 62°C 35 min, 70 °C 45 min, 76° C abmaischen
• Anwendung
  • helle Biere (ca. 2-2 1/2 h)
  • angenehm rezente, geschmackszarte Biere
  • Ein- oder Zweimaischverfahren
• Vorteile
  • mehr hochmol. N
  • geringe Pufferung → niederer Bier-pH
  • Freisetzung von Glycoproteiden bei 70 °C → Schaum
• Nachteile
  • gut und gleichmäßig gelöste Malze notwendig (sonst, Läuter- und Bierfiltrationsprobleme, schlechtere Ausbeute, schlechte Klärung)
• Malzqualität
  • Homogenität > 75 %
  • Friabilimeter > 85 %
  • Eiweiß wfr. < 11%, ELG > 40 %
  • Viskosität Kongresswürze < 1,55 mPas, VZ 65 °C < 1,60 mPas
  • ß-Glucan Kongresswürze < 200 mg/l, VZ 65 °C < 350 mg/l
  • geringe ß-Glucan-Differenz Kongress ←→ VZ 65 °C

Schrotmaischverfahren (Kubessa)

• Anwendung
  • Vorraussetzung Schrotfraktionen
  • Spelzentrennung
• Vorteile
  • Vermeidung der Spelzenauslaugung
  • gezielter Aufschluß der Grobgrieße
  • voller und runder Biergeschmack
• Nachteile
  • Spelzen vollständig ausmahlen → Jodnormalität
  • Schrotfraktionen müssen eindeutig definiert sein
  • konstruktive Vorraussetzungen

ß-Glucanabbau

• Infusionsverfahren (90 min): 20 min 45 °C Einmaischen
• Infusionsverfahren (120 min): 40 min 40-45 °C gestaffelte Rast
• Teilmaischverfahren (160 min) Einmaischen 35 °C
  • ß-Glucanfreisetzung ca. 65 °C
  • ß-Glucanabbau ca. 45 °C nach Zubrühen

Wahl des Maischverfahren

• Anpassung an Rohstoff Malz
  • Ausgleich der üblichen Schwankungen
    • Variation der verschiedenen Rasten → EVG, FAN
    • Korrektur Einmaischtemperatur ± 3-5 °C und Zubrühtemperatur
    • Vorsetzen Eiweißrast
  • Ausgleich bei schlechten Jahrgängen
    • tiefe Einmaischtemperaturen 50 → 35-37 °C
    • gestaffelte Eiweißrasten
    • Vergrößerung HG → mehr Edelextrakt
    • Maischesäuerung
    • Variation der Spelzentrennung
    • Zusatz Malzauszug bei Abmaischen
    • abgestimmtes Infusionsverfahren
• Anpassung an Biercharakter (z.B. sehr helle Biere)
  • gut gelöste Malze (helle Farbe 2,5-3,0 EBC, Abdarrtemp. 80 °C)
  • Malzkonditionierung und Spelzentrennung (günstige Polyphenolzusammensetzung)
  • Brauwasser (RA < 2 °dH, auch negativ)
  • biol. Säuerung (Enzyme, kürzere Maischzeiten)
  • großer HG (1:4-4 1/2) → mehr Edelextrakt
  • Zweimaischverfahren mit kurzer Maischekochung
  • Koch-Kurz-Maischverfahren (vollmundiger, spriziger, Würzekochung und Trubabscheidung darauf abstimmen)
• mögliche Maischanalytik
  

Maischfehler

• niedrige Filterstandzeiten
  • hohe ß-Glucangehalte (→ höher gelöstes Malz, Intensivierung Cytolyse)
  • ß-Glucan-Gelbildung durch Scherkräfte
  • Homogenität < 70 %
• schleppende Gärung: geringer Gehalt FAN (→ Malz mit mehr FAN, Intensivierung Proteolyse)
• zu hoher EVG: zu hoher Anteil Zucker (→ weniger Maltoserast, Maischesäuerung)
• Trübungen: unzureichende Verzuckerung (→ Intensivierung Amylolyse)
• hoher Jodwert
  • zu hohe Abmaischtemperaturen (max. 78 °C)
  • zu hohe Temperatur Nachgüsse
  • Schrotmühleneinstellung
• Schaumprobleme: Proteolyse zu intensiv (→ höhere Einmaischtemperatur)
• geringe Geschmacksstabilität: zu viel Sauerstoff
  • Sauerstoffeintrag vermeiden
  • keine Vorschrotung
  • Überprüfung Schrotung, Rührwerk, Pumpen
  • höhere Einmaischtemperatur
  • Maischesäuerung
• lange Läuterzeiten
  • zu hohe ß-Glucan-Werte (→ höher gelöstes Malz, Intensivierung Cytolyse, homogeneres Malz)
  • zu feines Schrot
• hohe Zufärbung
  • zu viel Sauerstoff
  • zu hohe thermische Belastung (→ Infusion, Würzekochung überprüfen)
• zu geringer pH-Sturz
  • zu hohe Pufferung (→ Einmaischtemperatur > 50 °C)
  • zu niedriger Maische-pH
• zu geringe Sudhausausbeute
  • unterlöstes Malz
  • zu hoher aufschließbarer Extrakt (→ niedrigere Einmaischtemepratur)
  • unzureichende Verzuckerung durch α-Amylase (→ Intensivierung Amylolyse)
  • zu grobes Schrot