Mwp 02 Maelzerei

Mälzerei

Weichen und Keimen

Cytolyse

• enzymatische Lösung von Teilen der Zellwände
• Zellulose -> unlöslich, schwer angreifbar
• Hemizellulosen/Gummistoffe
  • ß-Glucane (1->4 70%, 1->3 30%)
    • Läuter und Filterprobleme (Gelbildung)
    • Lösen des Gels durch hohe Temperaturen, schlecht für das Bierunfiltrat (Autolyse, schlechte Geschmacks- und Trübungsstabilität)
  • Pentosane: Xylose (ß1->4 mit Xylose, Arabinose und Glucuronsäure)
• Analysen zur zytolytischen Lösung im Malz
  • Friabilimeterwert/Mürbigkeit des Malzes
  • Viskosität der Kongresswürze
  • ß-Glucan-Gehalt der Kongresswürze
  • Modifikation und Homogenitäat
• Analysen zur zytolytischen Lösung in der Würze
  • Viskosität der Würze
  • ß-Glucan-Gehalt der Würze

Enzym	Temp.-Opt. [°C]	pH-Opt.
ß-Glucan-Solubilase	62	6,6 - 7,0
Endo-ß-(1->4)-Glucanase	40 - 45	4,5 - 4,8
Endo-ß-(1->3)-Glucanase	60	4,6
Exo-ß-Glucanase	40	4,5
Cellobiase	< 20	4,5 - 5,0
Laminaribiase	37	5,0

Proteolyse

• 8,0 - 13,5% als Klebereiweiß, Reserveeiweiß und Gewebeeiweiß
• unterschiedliche große Fraktionen beim Abbau
  • Aminosäuren und niedermolekulare Eiweiße: Hefenahrung, Förderung Diacetyl-Abbau (FAN: ca. 200 mg/l), Maillard-Reaktion, Altersgeschmack (hoher FAN, Carbonyle)
  • Hochmolekulare Eiweiße: Schaumhaltigkeit, Vollmundigkeit, Trübungen, Filtrationsprobleme
• Parameter in der Mälzerei
  • Keimzeit
  • Temperaturführung
  • Frischluft-/Umluftverhältnis
  • Keimgutfeuchte (Weichgrad steigert Proteolyse sehr stark)
  • Durch Intensivierung der Parameter wird nicht nur mehr Eiweiß gebildet, sondern auch an den Keimling abgeführt, so dass auch ein absoluter Abbau geschehen kann

Enzym	Temp.-Opt. [°C]	pH-Opt.
Endopeptidase	45-50	3,9; 5,5
Carboxypeptidase	50	4,8-5,6
Aminopeptidase	45	7,0-7,2
Dipeptidase	45	8,8

Darren

Aufgabe des Darrens

• Überführung in lagerfähigen Zustand
• Fixierung stoffliche Zusammensetzung
• Einstellung charakteristisches Aroma und Farbe
• Wasserentzug
• Abtöten des Keimlings

Theorie des Darrens

• Charakter des Malzes -> Biertyp
• Qualität des Malzes -> Verarbeitbarkeit

Physikalische Veränderungen

• Absenkung Wassergehalt von 50% auf 3-4%
• leichter Anstieg des Wassergehalts bei Lagerung und Transport
• für Erhalt der Mürbigkeit darf sich Volumen nicht verändern

Chemische Veränderungen

• Wachstumsphase < 40 °C
  • Wachsen des Blattkeims (> 20%, < 40 °C)
  • Anhäufung von niedermolekularen Abbauprodukten über 30 °C
• Enzymatische Phase 40 - 70 °C
  • Wirkung von Amylasen, Peptidasen, Glucanasen, Phosphatasen
  • zu hohe Temperaturen und zu hoher Wassergehalt führt zu irreversible Inaktivierung der Enzyme
• Chemische Phase 95 - 100 °C
  • Maillard-Reaktion: Aminoverbindung + reduzierender Zucker
  • Maillard-Produkte haben z.T. antioxidative Eigenschaften
  • Streckeraldehyde gelten als Alterskomponenten im fertigen Bier

Praxis des Darrens

Helles Malz

moderater Eiweißgehalt (11%) => wenig Reduktionsedukte für Maillardreaktion

• Schwelkphase
  • schneller Wasserentzug von 45% auf 6-7% (unten) und 18-20% (oben)
  • Temperaturerhöhung von 45 °C auf 65 °C
  • Dauer 10-12 Stunden
  • 100% Frischluft mit 100% Feuchte in der Abluft
  • Ende des Schwelkens ist der Durchbruch (sprunghafter Anstieg der Temperatur über der Horde)
• Abdarrphase
  • stufenweises Aufheizen von 65 auf 70, 75 und 80 °C für je eine Stunde
  • 80-85 für 4-5 Stunden bis gewünschte Malzfarbe und DMS-Precursor
  • Erhöhung des Rückluftanteils, weil Abluftfeuchte immer geringer wird.
  • Feuchtigkeitsgehalt am Ende 3,5-4,0 %

Dunkles Malz

höherer Eiweißgehalt > 11,5 % => viele niedermolekulare Stickstoffverbindungen und Zucker für Maillard

• Schwelkphase
  • Brühphase: 50-55 °C, Wassergehalt nicht unter 20%
  • hoher Rückluftanteil 80% => keine Trocknung mehr
  • Dauer 10 Stunden
  • Ende Feuchtigkeitsgehalt 20-25 % (oben fast noch 50%)
• Trocknungsphase
  • Absenkung Wassergehalt von durchschnittlich 35% auf 5-6% innerhalb 6 Stunden
  • Temperatur 60°C bei 100% Frischluft
  • nach 2 Stunden Rückluft 100% für Ausgleich zwischen Gut und Luft
  • bei 70°C optimal für amylolytische Enzyme (Verzuckerungspause)
  • eigentliche Trockung bei 80-95 °C (Frischluft/Rückluft 80:20)
• Rösten
  • 105°C bei 4-5 Stunden
  • Frischluft/Umluft 20:80
  • Feuchtegehalt 2%

Trocknungsvorgang

• 1. Trocknungsabschnitt (= Schwelken)
  • Trocknungsgeschwindigkeit konst.
  • Grenzschicht um das Korn 100% gesättig -> keine Erwärmung des Korns
  • Abluft ist 100% gesättigt, Zustandsänderung der Luft ist isenthalp
  • Durchbruch: Verdunstung von freiem Wasser zu gebunden Wasser
• 2. Trocknungsabschnitt (= Aufheizen)
  • Verdunstung gebundenes Wasser
  • Kapillar- oder Haftflüssigkeit oder Quellflüssigkeit
  • Kapillarkräfte werden zur bestimmenden Größe der Trocknungsgeschwindigkeit
• 3. Trocknungsabschnitt (= Abdarren)
  • Verdunstung im hygroskopischen Bereich
  • Lufttemperatur und -feuchte werden zu bestimmenden Größen der Trocknungsgeschwindigkeit

Beispiel abgeführte Wassermenge

• 1t Fertigmalz (4%) = 960 kg TrS.
• 1750 kg Grünmalz muss 750 kg Wasser entzogen werden
• Sättigungsgrad Frischluft ca. 79%, Lufttemperatur ca. 8 °C
• Laut Mollier-Diagramm besitzt 10 °C warme Luft mit 65% Feuchte 5 g Wasserdampf/kg Luft
• Durch Aufwärmen auf 60 °C und abkühlen durch das Malz auf 25 °C steigt die Feuchte auf 95% und beinhaltet nun 19,6 g/kg
• 1 kg Luft nimmt also 14,5g/kg aus dem Malz
• für Verdampfung von 750kg braucht es $\frac{750~kg}{14,6~\frac{10^{-3}~kg}{kg}} = 51370~kg$ Luft
• Der Volumenstrom berechnet sich mit Hilfe der Dichte 1,247 kg/m³ (10 °C, 75%) der Luft = 41195 m³
• Somit braucht man für 20 Stunden Schwelken und Darren 2060 m³/t h Malz
• beträchtlicher Luftüberschuss nötig da Trocknungsvorgang nicht in allen Bereich quantitativ gleich ist. (5000 m³/t h)

Aufgabenstellung

1. Besichtigung Versuchsmälzerei und Kleinmälzungsanlage
2. Zeichnen technischer Einrichtungen einer Mälzerei von Annahme bis Malzabgabe (Fließschema)
   1. Silo -> Gerste
   2. Strömungsreiniger
   3. Weiche
   4. Keimkasten mit Nebenaggregaten
   5. Darre
   6. Malzputzerei
   7. Schemazeichnung 200kg-Keimtrommel
3. Weich- und Keimdiagramm
   • Zeiten
   • Temperaturen
   • Keimgutfeuchten
   • Ventilatorleistung
   • Wende- und Spritzzeiten
4. Gerstenbeurteilung
5. Gerstenbeurteilung
6. Darrschema für helles und dunkles Malz

Malzspezifikationen

Handbonitur

• Fusarienproblematik (rote und aufgeplatze Körner)

Wassergehalt (NIR)

• nicht über 5% (helles Malz)
• Verrechnung Qualitätsparameter auf TrS
• ungünstige Lagerungsbedingungen (über 6%)

Verkleisterungstemperatur

Verkleisterung

durch Wasseraufnahme bedingtes Quellen und Verlust der kristallinen Struktur der Stärke

• unter Verkleisterungstemperatur ist enzymatischer Abbau nur sehr langsam
• Nachweis mit Rotationsviskosimeter (RVA)
• Einfluss auf VKT hat
  • Stärkekorngröße
  • Anteil und Art der Kristallstruktur
  • Anteil Ca und Na
  • Einlagerung von Lipiden (Amylose-Lipid-Komplexe)

Friabilimeter

• Beurteilung der Lösung der Gerstenmalze
• 50g (ca. 1500 Körner) werden innerhalb 8 Minuten zerrieben und durch Sieb geschickt
• aus Rückstand errechnet man die Mürbigkeit
• ganzglasige Körner sind völlig ungelöst und nicht zerrieben (gehen in die Wertung 2 x Gewicht ein)
• Friabilitmeterwert > 85% und ganzglasige Körner < 2%

Modifikation und Homogenität

• Calcofluor bildet mit ß-Glucan in den Zellwänden schlecht oder gar nicht gelöster Kornteile einen fluoreszierenden Komplex
• 6 verschiedene Lösungsklassen
• Auswertung als Modifikation (80-90%), wie viel % ist insgesamt gelöst.
• Homogenität (> 75%) als Standardabweichung gibt an ob unterschiedliche Malze verarbeitet worden sind

Proteingehalt (NIR)

• Eiweißgehalt nimmt während Mälzung um 0,5% ab
• Kjeldahlmethode: Erfassung Stickstoff * 6,25
• 1% Eiweiß mehr = 0,5-1,0% weniger Extrakt
• Je mehr Eiweiß, desto stärker sind Zellwände
• Gerste für helles Malz < 11% -> 10,5% Malzeiweiß

VZ 45°C

• Rückschluss auf enzymatische Aktivität
• stark abhängig von Weicharbeit, weil hier de-novo-synthetisierte Endoenzyme wirken
• Normzahl 36-42%
• in letzter Zeit wird Aussagekraft kritisiert

Diastatische Kraft

• Erfassung der Aktivität der ß-Amylase (Malzauszug auf Stärkelösung)
• Jodometrische Bestimmung der gebildeten Maltose
• Normwert 200-350 WK
• Abhängig von Sorte und Eiweißgehalt (je mehr, desto größer Aktivität)

α-Amylase

• Erfassung der Aktivität der α-Amylase (Malzauszug auf Grenzdextrinlösung)
• Dextrinbildungszeit: bis bei 660 nm eine Extinktion von 0,230 auftrit
• ASBC-Einheit: wieviel Stärke in 1g Malz pro Stunde verzuckert
• Normwert 30-65 ASBC
• positiv: gründliche Sauerstoffversorgung, hohe Weichgrade

Aufgabenstellung

Malzbeurteilung mit den gegebenen Analysenmethoden und Begründung ob Annahme oder Ablehnung.