Mwp 01 Wasser Gerste

Wasser

Generelles

• mengenmäßig wichtigster Rohstoff im Bier (Brauchwasser, Brauwasser)
• für 1 hl Bier werden 1,4 hl Wasser benötigt
• Trinkwasserverordnung
• Bierqualität wird durch Wasserstoffionen beeinflusst (chem. u. phys. Stabilität, Geschmack, Schaum)
  • Einfluss der Phosphate
  • Einfluss auf Enzyme, Hopfeninhaltsstoffe

Wasserhärte

• Angabe
  • als SI-Einheit [mol/l]
  • als °dH (10 mg CaO; 7,19 mg MgO)
• Gesamthärte
  • alle Calcium- und Magnesiumsalze, die Kohlensäure, Schwefelsäure oder anderen Säuren zugehören
  • Summe aller Erdalkalieionen; relevant sind aber nur Ca und Mg
  • Summe aus Karbonat- und Nichtkarbonathärte
• Karbonathärte
  • durch Hydrogencarbonate bedingt (von Ca und Mg)
  • vorrübergehende Härte (wird durch Kochen löslich)
  • m-Wert * 2,804
• Nichtkarbonathärte
  • durch Ca- und Mg-Verbindungen der Schwefel-, Salz und Salpetersäure bedingt
  • bleibende Härte
  • = Gesamthärte - Karbonathärte
• wenn Karbonathärte = Gesamthärte, dann ist das Wasser sodalkalisch

Acidität

• Wasserionen haben Einfluss auf pH und Acidität in Maische und Würze und damit auf Enzyme und Reaktionen
• Acidität = Säuregrad = Menge der aktuell freien H₃O⁺
• Aciditätsvermindernd
  • Hydrogencarbonationen (vernichtend)
    $HCO_3^{-} + H^{+} \rightarrow H_2 O + CO_2 \uparrow$
  • oder Hydrogencarbonationen mit gelösten Phosphat (vermindernd)
    $H_2 PO_4^{-} \rightarrow HPO_4^{2-} + H^{+}$
    $HCO_3^{-} + H^{+} \rightarrow H_2 O + CO_2 \uparrow$
• Aciditätsfördernd
  • Kalzium-Ionen
    $3 CaSO_4 + 4 K_2 HPO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 2 KH_2 PO_4 + 3 K_2 SO_4$
  • Magnesium-Ionen (nur halbe Wirksamkeit wegen der geringeren Löslichkeit)
    $3 MgSO_4 + 4 K_2 HPO_4 \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + 2 KH_2 PO_4 + 3 K_2 SO_4$

Restalkalität

• beurteilt die Qualität des Brauwassers bezüglich der Ionen
• Erhöhung RA um 10 °dh, führt zu pH-Erhöhung um 0,3
• wenn RA = 0, dann wirkt Wasser wie destilliert
• Je heller das Bier, desto niedriger sollte RA sein

(1)

\begin{align} \mathrm{RA} = KH - \frac{CaH + 0,5 \cdot MgH}{3,5} \end{align}

Wasseraufbereitung

• Entfernung von Stoffen (Einteisenung, Entgasung, Entsalzung)
• Ergänzung von Stoffen (Braugips)
• Enteisenung / Entmangangung
  $Fe(II) \rightarrow Fe(III)\mathrm{oxyidhydrat} \downarrow$
  $Mn(II) \rightarrow Mn(III)\mathrm{oxyidhydrat} \downarrow$
  • durch Sedimentation oder Filtration werden ausgefallene Stoffe abgetrennt
  • organisch gebundenes Eisen wird durch Oxidationsmittel (KMO₄) entfernt
• Aktivkohlefiltration
  • Entfernung vieler Stoffe
  • Adsorption
  • MO werden entfernt aber nicht eleminiert
• Oxidation/UV
  • Beseitung von Problemen der Aktivkohlefiltration
  • chem. und physik. Reaktionen
  • Inaktivierung von MO
  • Oxidationsmittel: H₂O₂, O₃

Brauwasseraufbereitung

• Kalkfällung
  • einstufig (Ca²⁺) / zweistufig (Ca²⁺ und Mg²⁺)
    $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2 O$
    $Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2 CaCO_3 \downarrow + 2 H_2 O$
    $Mg(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + MgCO_3 + 2 H_2 O$
    $MgCO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + Mg(OH)_2 \downarrow$
    $2 Na(HCO_3) + Ca(OH)_2 \rightarrow 2 CaCO_3 \downarrow + Na_2 CO_3 + 2 H_2 O$
  • Effizienz bestimmt durch
    • Temperatur (> 12°C)
    • Konvektion (Rühren, Pumpen, Wirbelbettreaktor)
    • Kristallisationskeime (Kontaktschlamm, Sand)
  • Brauwasser hat hohen pH, aber geringe Pufferkapazität
• Ionenaustauscher
  • Entfernung von Kationen und Anionen
  • schwach basisches Harz reicht um Wasser voll zu entsalzen (stark basisch zur Entfernung von Nitrat)
  • Wasser soll frei von Schwebstoffen, Enteisent und Entmangant und rei von Chlorderivaten sein
• Membranverfahren (Umkehrosmose)
  • hoher Druck auf Rohwasser -> Wassermoleküle gehen durch semipermeable Schicht -> Salze werden zurückgehalten
  • Vollentsalzung
  • Einstellung mit Rohwasser zur gewünschten Qualität

Aufgaben

1. Zeichnung Kalkfällungsanlage
2. Analyse zweiter unbekannter Brauwasser und Beurteilung ihrer Tauglichkeit
3. Bestimmung notwendiger Kalkwassermenge
   1. Brandkalkgehalt
   2. Kalkwassermenge zur Ausfällung von Kohlendioxid
   3. Kalkwassermenge um Wasserqualität nach Reaktor 2 zu erzielen

(2)

\begin{align} \mathrm{Kalkwasser} = \frac{KH + MgH - \mathrm{Wunsch} KH}{\mathrm{Brandkalkgehalt}} + \mathrm{freies~CO_2} \end{align}

Gerste

Anforderungen

Landwirt	Mälzer	Brauer
- großer Ertrag - wenig Aufwand - gute Resistenz - geringes Qualitätsrisiko gute Kornqualität	- homogene Partien - gutes Malz - einfache Verarbeitbarkeit	- homogene Lösung - gute Bierqualität - gute Verarbeitbarkeit

Qualitätssicherung Malzannahme

• Keimenergie > 94 %
• Keimfähigkeit > 94%
• Wassergehalt < 14 %
• Eiweißgehalt 9,5-12 %
• hoher Extraktgehalt
• gute Enzymakivität (ß-Amylase)
• günstige Mehlkörperbeschaffenheit
• frei von Besatz, Auswuchs, aufgerissene Körner

Analysen

• Sortenwahl
  • Sortenreinheit über PCR (Polychainreaction) prüfbar
  • vor Lieferung schon klären, nicht erst bei Annahme
• Handbonitur
  • Aussehen, Farbe
  • Kornausbildung
  • Geruch
  • Spelzenbeschaffenheit
  • fremde Beimengungen
  • Einheitlichkeit
  • Kornanomalien
• Sortierung
  • Ermittlung Korngrößen und Einheitlichkeit durch Siebsatz
  • Vollgerste (2,5mm) > 90%
• Keimfähigkeit
  • wichtigste Eigenschaft, nur keimende Gerste verwendbar
  • Analyse über Vitascope
• Eiweißgehalt
  • hoher Eiweißgehalt -> niedriger Extrakt
  • Nachweis mit Kjehaldahlmethode
    • Nah-Infrarot-Transmissions-Spektroskopie (NIT)
    • Infrarot-Reflexions-Spektroskopie (NIR)
    • Änderung des Eiweißgehalts um 1 % führt zu
      • 0,5-0,7% weniger Extrakt
      • 5% niedriger Friabilimeterwert
      • 0,02 mPa/s höhere Viskosität
      • 30-40 mg mehr löslicher N je 100g Malz
      • Kolbachzahl nimmt ab
      • mehr ß-Amylase-Aktivität
• Wassergehalt
  • Ermittlung der Trockensubstanz
  • sachgemäße Lagerung
  • Ermittlung über Trockenschrank oder NIT
• Rückstandsanalytik
  • frei von Umweltgiften und industriellen Rückständen
  • rechtliche Bestimmungen und Grenzwerte
  • v.a. Fusarien-Mykotoxine

Lagerung von Gerste

• Keimruhe
  • biologisch vorgegeben, damit Korn nicht am Feld austreibt
  • wird durch kalte Lagerung verlängert
  • kann durch Warmlagerung (1 Woche 35-40°C) gebrochen werden
  • Keimenergie muss mit Aubry/Schönfeld nach 3-5 Tagen min. 95% betreagen
• werterhaltende Lagerung bei 6-10°C (nach Keimruhe)

Verarbeitung der Gerste

• Keimenergie: Prozentsatz der Körner die Keimruhe überwunden haben und auskeimen (min. 95%)
• Wasserempfindlichkeit
  • Pollocktest: Körner in 4 und 8 ml zum Keimen bringen, Differenz der Keimenergien am 5. Tag ist Wasserempfindlichkeit und gibt an welcher Anteil bei zuviel Wasser nicht keimen wird.
  • bei hoher Empfindlichkeit weniger Nassweiche und höhere Temperaturen
• Kleinmälzung
  • reproduzierbare Befunde
  • standardisiert

Kornfehler

1. Notreife
2. Zwiewuchs
3. Spelzenverletzungen
4. Aufgesprungene Körner
5. Unvollständiger Spelzenschluss
6. Offener Auswuchs
7. Verdeckter Auswuchs
8. Mutterkorn
9. Mikrobieller Besatz
10. Fusarien

Aufgaben

• Besichtigung von Auswuchsplatten durch Nachweis von Lipaseaktivität in Gerste mittels Kornschleifmethode nach Carlsberg
• Wassergehalts- und Proteinbestimmung mittels NIT
• Keimfähigkeit mittels Vitascope
• Vorführrung verschiedener Kornanomalien/Handbonitur