Verfahren zur Herstellung von Bier. Die Herstellung von Bier in Brauereien erfolgt im allgemeinen derart, dass geschro tetes Malz mit Wasser eingemaischt wird, wobei der Extrakt in Lösung geht und die Malzlösung (Vorderwürze) durch Läutern von den Malzrückständen (Treber) befreit wird, worauf die Flüssigkeit unter Zugabe der er forderlichen Hopfenmenge gekocht wird. Die heisse Würze wird dann zwecks Beseitigung der Hopfenreste über ein Aufschlagsieb ge leitet und anschliessend im Kühlschiff abge kühlt, wobei sieh der Trub absetzt. Nun mehr wird die Würze unter Zusatz von Hefe vergoren und das Bier nach Beendigung der Gärung zum Lagern und Ausreifen in den Lagerkeller gebracht.
Die Hopfung wurde praktisch stets derart. durchgeführt, dass der Hopfen als solcher der kochenden Würze zugesetzt wurde. Hierbei geht aber erfahrungsgemäss nur etwa · bis 1/3 der in dem eingesetzten Hopfen vorhan denen Butterstoffe, im allgemeinen nicht mehr als etwa, 35 %, in die Anstellwürze über. Ausserdem werden noch beträchtliche Men gen, z. B. 5 bis 7 %, der Butterstoffe bei der Gärung und Lagerung des Bieres ausge schieden.
Es gelingt, diese Nachteile dadurch zu be heben, dass erfindungsgemäss Hopfen durch Behandlung mit einer wässrigen Flüssigkeit unter gleichzeitiger Ultrabeschallung die But terstoffe entzogen werden und dass die so extrahierten Butterstoffe zur Bierbereitung verwendet werden.
Als. Extraktionsflüssigkeit kann man z. B. enthärtetes Brauwasser, Würze (Vorder würze) oder Glattwasser verwenden. Hierbei werden die im Hopfen befindlichen wertvol len Butterstoffe praktisch ohne Verluste in der Extraktionsflüssigkeit dispergiert.
Als Ultraschallgeber kann das von der Ultrakust GmbH., Ruhmannsfelden, Nieder bayern, gebaute Eintauchgerät T 300a , ein Rotationsstrahler mit Hochfrequenzgenerator (Frequenz 1000 kHz), verwendet werden. Das Gerät wird vorteilhaft mit voller Leistung betrieben, wobei es etwa 300 Schallwatt an die behandelten Ansätze abgibt. Die Ultra beschallung wird vorteilhaft bei erhöhter Tem peratur, z. B. zwischen etwa 50 und 100 , unter Konstanthaltung der Temperatur wäli-- rend der Behandlungsdauer und .unter Um wälzen bzw. zeitweisem Umwälzen des Be handlungsgutes durchgeführt.
Infolge der Schwerlöslichkeit der Hopfen bitterstoffe in Wasser ist die Aufnahme fähigkeit des Wassers oder der in Frage kom menden wässrigen Lösungen für Butterstoffe an sich beschränkt. Ausserdem scheiden sich in Wasser oder wässrigen Lösungen gelöste Butterstoffe leicht wieder aus, besonders dann, wenn adsorbierend wirkende Substanzen, wie z. B. Hopfentreber, Trub, Hefe oder Kohlen säurebläschen, zugegen sind.
Die Ausschei- dung von Butterstoffen wird ferner dadurch begünstigt, dass sich das pH der Ausschlag würze bei der Gärung von etwa 5,5 auf etwa 4,5 verschiebt, wodurch die Löslichkeit der Butterstoffe herabgesetzt wird.
Durch die dispergierende Wirkung der Ultraschallwellen werden die an sich in Was ser nur schwerlöslichen Butterstoffe nach Freisetzung aus dem Hopfen zu erheblichem Teil in kolloidal verteilter Form in die Ex- traktionsflüssigkeit übergeführt und in dieser sowie später in der Würze anscheinend durch Stabilisatoren gegen unerwünschtes Ausfallen weitgehend geschützt. Als Stabilisatoren dürf ten einerseits im Hopfen vorhandene Kolloide, die bei der Ultraschallbehandlung gleichzei tig mit den Butterstoffen in die wässrige Flüssigkeit übergehen, anderseits in der Würze vorhandene kolloidale Substanzen in Betracht kommen.
So erklärt es sich, dass die durch Ultraschallbehandlung dem Hopfen entzogenen und in der wässrigen Phase di spergierten Butterstoffe sich in der Extrak- tionsflüssigkeit, und zwar auch in saurem Gebiet, in beträchtlichem Ausmass anreichern können und bei Zugabe der so erhaltenen Bitterstoffauszüge zu der kochenden Würze unerwünschte Ausscheidungen von Butter stoffen weitgehend vermieden werden. Die Butterstoffe bleiben somit im wesentlichen der Würze erhalten und wandern nicht in dem bisher üblichen Ausmass in den Trub oder im Gärkeller in die sogenannten Krausen bzw. Decken oder in die Hefe.
Die Extraktion der Butterstoffe unter Ultrabeschallung kann für sich in einem der Grösse des Ansatzes entsprechenden Metall gefäss, z. B. dem in Brauereibetrieben vorhan denen Hopfenseiler, durchgeführt werden und der so erhaltene Bitterstoffextrakt der Würze in geeigneten Mengenverhältnissen zugeführt werden. Man verfährt z. B. derart, dass die eingewogene Hopfenmenge mit der z. B. auf etwa 50 bis 60 C oder höher er wärmten Extraktionsflüssigkeit vermischt wird und das Gemisch zwecks Quellung zu nächst einige Minuten, z. B. durch Umwälzen, in Bewegung gehalten und dann erst mit der Ultraschallbehandlung begonnen wird.
Als Extraktionsflüssigkeit kann entkarbonisiertes Brauwasser oder das beim Auswaschen (Aus süssen) der von der Vorderwürze getrennten Treber anfallende Glattwasser oder auch Vorderwürze selbst verwendet werden. Die dem eingewogenen Hopfen zuzusetzende Flüssigkeitsmenge richtet sich nach dem je weils einzustellenden Konzentrationsverhält nis von Hopfen zu Flüssigkeit. Die optimalen Arbeitsbedingungen können von Fall zu Fall durch Vorversuche ermittelt werden.
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Extraktions- wirktung nicht nur von dem Konzentrations verhältnis von Hopfen zu Flüssigkeit, sondern auch von der Art und Zusammensetzung der Extraktionsflüssigkeit, dem pn-Wert, der Extraktionstemperatur, der Ultraschallinten sität und der Einwirkungsdauer der Ultra schallwellen abhängig ist. Die von den Erfin dern durchgeführten Versuche wurden im Bereich von etwa 50 bis 60 C unter Konstant haltung .der Temperatur während der Extrak tion durchgeführt. Hierbei erwies sich im all gemeinen eine Behaudlungsdaiier von etwa 1 Stunde als ausreichend; in manchen Fällen war eine etwas längere Ultrabeschallung, z. B.
bis zu etwa 2 Stunden, zur Erzielung opti maler Ergebnisse erforderlich. Die Extrak tion unterUltrabeschallung kann aber auch bei höheren Temperaturen, z. B. solchen zwischen etwa 60 -Lind 10O C, -unter Abkürzung der Beschallungsdaler durchgeführt werden.
Nach Beendigung der Extraktion kann der Bitterstoffauszug vom Hopfentreber z. B. durch Absaugen getrennt und gesondert. wei terverwendet werden.
Bei in grosstechnischem Massstab durchge führten Verseichen, welche bei 50 C mit ver schiedenen Konzentrationsverhältnissen Hop- fen:Flüssigkeit und verschiedener Beschal- lungsdauer durchgeführt wurden, ergab sich, dass bei Anwendung von 23 kg Hopfen auf 43 hl entkarbonisiertes Brauwasser, also bei einem Verdünnungsverhältnis von 1:187, die besten Ergebnisse durch zweistündige Be schallung erzielt wurden.
Hierbei wurden 53,8% an Hopfenbitterstoffen von der Ex- traktionsflüssigkeit aufgenommen, womit die Sättigungsgrenze erreicht war. Der pH-Wert betrug am Schluss der Extraktion 6,23. Bei entsprechend durchgeführten Vergleichsver suchen, bei denen an Stelle von Brauwasser (Glattwasser als Extraktionsflüssigkeit ver wendet wurde, wurde das beste Ergebnis bei einem Ansatz erzielt, der auf 1 Teil Hopfen 200 Teile Glattwasser enthielt. Hierbei wurde nach einstündiger Beschallung ein Extrakt mit 45 % Butterstoffen erhalten. Der pH-Wert am Ende der Extraktion betrug 5,23.
Bei Verwendung von Vorderwürze als Extrak tionsflüssigkeit betrug das Maximum der Bitterstoffanreicherung 61,6 %. Dieses Er gebnis wurde bei Anwendung von 200 Teilen Vorderwürze auf 1 Teil Hopfen bei einstün diger Beschallung erzielt. Der pH-Wert am. Ende der Extraktion betrug hierbei 5,20.
Aus einer Vielzahl von in grosstechnischere Massstab durchgeführten Vergleichsversuchen hat sich erbeben, dass das Verdünnungsver hältnis von Hopfen zu Extraktionsflüssigkeit' vorteilhaft zwischen etwa l N185 und 1:200 und die Beschallungsdauer innerhalb des Bereiches von etwa 1 bis 2 Stunden gehalten wird. Das Arbeiten in einem pH-Bereich von etwa 5 bis 6 hat sich als günstig im Sinne der Bitter stoffanreicherung erwiesen, insbesondere dann, wenn auf weitgehende Trennung der Butterstoffe vom Hopfengerbstoff Wert gelegt wird.
Es ist bekannt, dass stärker karbonathal- tige Brauwässer mehr Butterstoffe aus Hop fen herauszulösen vermögen als Wässer ge- Hopfengerbstoffles anstieg, was höchst un- ringerer Härtegrade, dass aber die Qualität der auf diesem Wege gehopften Biere infolge des Mitherauslösens anderweitiger, uner wünschter Hopfenstoffe leidet.
Versuche der Erfinder haben ergeben, dass sich bei Ein stellung des zur Ultraschallextraktion von Hopfen benutzten Brauwasser auf ein pH von 7,5 bei einem Ansatz von 1 Teil Hopfen auf 666 Teilen Wasser zwar der Anteil an gelösten Butterstoffen um 60 % erhöhte, zugleich aber auch der Gerbstoffgehalt der Extrak tionslösung auf 93 % des herauslösbareun erwünscht ist. Es empfiehlt sich infolgedes sen, die Ultraschallextraktion in schwach saurem Gebiet, vorzugsweise im pH-Bereich 5 bis 6, durchzuführen.
Vergleichsversuche über die Abhängigkeit der Löslichkeit von Gerbstoff aus Hopfen von der Konzentration der Ansätze ergaben, dass ein Ansatz, der auf 1 Teil Hopfen 333 Teile Brauwasser enthält, bei 120 Minuten dauern der Auslaugung bei 50 bis 60 C ohne Ultra schall 85,4 % Gerbstoff enthielt. Ein ent sprechender Ansatz, bei dem die Extraktion bei gleicher Temperatur und 120 Minuten dauernder Ultrabeschallung durehgeführt wurde, ergab einen Extrakt, der nur 22,4% des Gerbstoffes enthält.
Bei einem Parallel versuch in einem Ansatz, der auf 1 Teil Hopfen nur 150 Teile Brauwasser enthielt, wurden bei 120 Minuten dauernder Ultra- beschalhing nur 6,3% an Gerbstoff extra- hiert. Aus diesen Versuchen geht hervor, dass Hopfenaufschweinmungen, bei denen das Verhältnis von- Hopfen zu Extraktionsflüssig keit in der Nähe von etwa 1:200 liegt, bei Ultraschallextraktion Extrakte liefern, die vergleichsweise reich an Butterstoffen =und verhältnismässig arm an Gerbstoffen sind.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass bei. der Ultraschallextraktion von Hopfen eine weit gehende Zurückdrängung der Bildung uner wünschter Hartharze stattfindet, was vermut lich auf die bei dem Extraktionsvorgang sich einstellenden günstigen Redox-Potential-Ver- hältnisse zurückzuführen sein dürfte: Die nach der Ultraschallextraktion ver bleibenden Hopfentreber können mit Vorteil der kochenden Würze zur Eiweissfällung zu gesetzt werden.
Bemerkenswert ist, dass diese Treber einen vergleichsweise wesentlich höhe ren Gehalt an ,B-Säure und Weichharz als an Hartharz aufweisen; sie besitzen infolgedes sen noch einen nicht zu vernachlässigenden Butterwert.
Analytische Untersuchungen -haben erge ben, dass man durch Ultraschallbehandlung eine Ausnutzung der wertvollen Hopfen- inhaltsstoffe bis zu 88 % erzielen kann, wäh- rend bei dem bisher- üblichen Hopfen-Koeh- verfahren die Butterstoffe des Hopfens nur zu etwa 46 % ausgenutzt werden. Die Erfin dung ermöglicht mithin eine Mehrausnut zung der Hopfenbitterstoffe um mehr als 40 %.
Im Vergleich zu dem gebräuchlichen Kochverfahren können infolgedessen die Würzen mit einer erheblich geringeren Hopfenmenge, z. B. einer um 40 % redu zierten Hopfenmenge gehopft werden, und zwar ohne dass der normale Südverlauf beein trächtigt wird. Bei Vergleichsversuchen, bei denen einerseits im normalen Kochverfahren mit voller Hopfengabe und anderseits gemälss vorliegender Erfindung mit 40 % iger Hop feneinsparung gearbeitet wurde, liessen die während des ganzen Sudprozesses aufgenom menen pH-Kurven keine Unterschiede erken n en.
Die Erfindung sei nachstehend an einem Beispiel für die Erzeugung von Bier nach Pilsner-Art (Pilssuld) mit 173 hl Ausschlag würze (11,05 %) erläutert, bei dem an Stelle der vollen Hopfengabe, die 58 kg Hopfen (Spalten 1949) betragen würde; mit einer um 40 % reduzierten Hopfenmenge (nämlich 34,8 kg) gearbeitet wurde. Von der Vorderwürze' (Stammwürze l5,4 %) werden etwa 22,5 hl in den Hopfen seihen abgelassen, auf 50 bis 60 C eüigestellt und mit 17,4 kg Hopfen (Spalten 1949) ver setzt. Nach einstündiger Ultraschallextrak tion, während der etwa 45 % der im Hopfen vorhandenen Butterstoffe von der Vorder würze aufgenommen wurden, werden Hop fentreuer und Bitterstoffextraktionslösung getrennt.
Die Treuer gelangen sofort in die bereits kochende Würze und nehmen an der Eiweissfällung teil. Der Vorderwürzebitter- Stoffextrakt (22,5 hl) wird der kochenden Würze so zugeleitet, dass er noch etwa 1,5 Stunden mitkocht. Mit Anlauf des Glattwas sers werden die restlichen 17,4 kg Hopfen in dem inzwischen frei gewordenen Hopfen seihen in 19 hl Glattwasser bei 50 bis 60 C mit Ultraschall extrahiert. Nach einstündiger Beschallung waren 17 % der Hopfenbitter- Stoffe aufgenommen. Nach Abtrennung des Bitterstoffextraktes vom Treber wird letzterer wiederum sofort zu der kochenden Würze gegeben, während der Glattwasserbitterstoff auszug z.
B. so zugegeben wird, dass 12 h1 noch 1 Stunde und die restlichen 7 hl nur- mehr 15 Minuten lang mitkochen. Es wurde eine Ausschlagwürze erhalten, deren Bitter stoffgehalt 30,26 g pro hl betrug. Bei einem vergleichsweise durchgeführten Normalsud, bei dem mit gleichem Malz, gleichem Maisch verfahren, gleicher Hopfenart usw., aber mit voller Hopfengabe (58 kg) gearbeitet wurde, enthielt die Ausschlagwürze infolge der be kannten Bitterstoffverluste nur 14,7g Butter stoffe pro hl.
Nachstehend seien zwei Sude, bei welchen gemäss der Erfindung vorgegangen wurde (Nr. 13 und 14 , und vergleichsweise ein Normalsud (Nr.10) aufgeführt. Der hierbei verwendete Hopfen (Spalten 1949) enthielt. nach der Wöllmer-Analyse in 100 g 15,12 g Butterstoffe. Bei dem Normalsud Nr. 10 (177 hl Ausschlagwürze) wurde mit voller Hopfengabe (58 kg Spalten 1949), enthaltend 8769,6 g Butterstoffe, gearbeitet, von denen nur 2341,3 g (= 26,7 %) in der Kühlschiff- -würze nachweisbar waren.
Bei den Versuchssuden Nr. 13 und 11 wurde mit einer 40 %igen Hopfeneinsparung gearbeitet. Bei Versuchssud Nr. 13 (176 hl. Ausschlag würze) und Versuchssud Nr.14 (173 hl Aus- schlagwürze) wurden je .34,8 kg Hopfen (Spalten 1949, enthaltend 15,12g Butterstoffe je 100 g Spalten) angewendet..
Der Hopfen wurde in zwei Partien zu je 17,4 kg (gemäss dem oben gegebenen Beispiel) in etwa 20 hl Vorderwürze und getrennt davon in etwa, 20 hl Glattwasser mit Ultraschall während 1 Stunde bzw. 2 Stunden extrahiert. Die Ultraschallbitterstoffextraktionslösungen ge langten, wie bei obigem Beispiel, getrennt von den Hopfentrebern in die kochende Würze. Auf die Hopfengabe von 34,8 kg bei den Ver- suchssuden umgerechnet, gelangten 5261,7 g Butterstoffe in den Sud, von denen 4933,5 g in der Kühlschiffwürze wiedergefunden wur den.
Dies entspricht einer Hopfenbitterstoff ausnutzung von 93,8 %. Die Ergebnisse der vorstehend erwähnten Vergleichsversuche sind in der folgenden Tabelle niedergelegt:
EMI0005.0001
Ausschlagwürze <SEP> Normalsud <SEP> Nr. <SEP> 10 <SEP> Versuchssud <SEP> Nr. <SEP> 13 <SEP> Versuchssud <SEP> Nr.
<SEP> 14
<tb> Menge <SEP> in <SEP> hl <SEP> 177 <SEP> 176 <SEP> 173
<tb> Hopfengabe <SEP> 58 <SEP> kg <SEP> 34,8 <SEP> kg <SEP> 34,8 <SEP> kg
<tb> (Spalter <SEP> 1949) <SEP> volle <SEP> Hopfengabe <SEP> 40%ige <SEP> Einsparung <SEP> 40%oige <SEP> Einsparung
<tb> Bitterstoffe
<tb> g/hl <SEP> in <SEP> Kühlsehiffwürze <SEP> 14,7 <SEP> 27,0 <SEP> 30,3 <SEP> .
<tb> Ausnutzung <SEP> der <SEP> Hopfen bitterstoffe <SEP> in <SEP> % <SEP> 26,7 <SEP> 88,4 <SEP> 93,8 Bei Verwendung von Hopfen geringeren Bitterwertes erreicht man durch die Ultra schallextraktion der Bitterstoffe gemäss Er findung bei 40 %iger Hopfeneinsparung in analogen Sud-und Hopfungsverfahren bei ver schiedenen Biersorten Bitterstoffwerte z. B.
in den Anstellwürzen, die mit den bei Hop- fung in der bisher üblichen Weise bei voller Hopfengabe zu erreichenden Bitterstoffwer ten zumindest übereinstimmen.
Normal gehopfte und behandelte Schank biere enthalten im allgemeinen nur 15 bis 25 % der Bitterstoffe des angewendeten Hop fens. Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens unter 40 %iger Hopfeneinspa rung kann der Bitterstoffgehalt der Schank biere erheblich vergrössert werden.
Nährend in einem Bier nach Pilsener Art ( Pils ) in normalen Hopfenkochverfah ren bei voller Hopfengabe (in übereinstim- nung mit den Angaben der Fachliteratur) nur 25,6 % der Bitterstoffe des angewende ten Hopfens wieder gefunden wurden, stiegen bei Vergleichsversuchen die Bitterstoffaus beuten in entsprechenden, aber erfindungs gemäss und mit 40 %iger Hopfeneinsparung hergestellten Bieren bis auf 42,3 % an, was einer Zunahme von maximal 65 % entspricht.
Man kann natürlich auch in anderer Weise vorgehen. So braucht z. B. der Hopfen nicht getrennt in Vorderwürze und Glattwasser ex trahiert zu werden. Man kann vielmehr die Extraktion unter Ultrabeschallung. auch in einem einzigen Ansatz durchführen und den erhaltenen Bitterstoffauszug und die Treber zusammen und zu gleicher Zeit der Würze, z. B. bei Beginn des Kochens, zufügen. Man kann z. B. auch derart arbeiten, dass sofort zu Beginn der Würzekochung die Treber aus der Ultraschallbitterstoffextraktion. der Würze zugesetzt werden, während die Bitterstoffex traktionslösung in einem späteren Zeitpunkt, z. B. nach einer halben Stunde oder einer Stunde, der -kochenden Würze beigegeben wird.
Man kann ferner auch z. B. etwa zwei Drittel der Ultraschallbitterstoffextraktions- lösung zusammen mit den Trebern der kochenden Würze zuführen, 'während das restliche Drittel der Bitterstoffextraktions- lösung in einem heizbaren Gefäss, z. B. bei etwa 70 C, aufbewahrt lind der kochenden Würze erst kurze Zeit, z. B. eine Viertel stunde, vor dem Ausschlagen des Sudes, zu geführt wird. Hierdurch bleiben die wert vollen -Hopfenöle erhalten.
Der kochenden Würze kann ausser Ultra schallbitterstoffextrakt auch noch Naturhop fen zugegeben werden. Hierdurch kann man die Würze auf eine betontere oder weniger betonte Bittere (durch chemische Umwand hing von a-Bittersäure in Isohumulon) brin gen.
Auch bei der Zugabe von Naturhopfen kann man sich im Rahmen der 40 %;gen Hopfeneinsparung halten, also einem Teil der reduzierten Hopfenmenge die Bitterstoffe durch Ultrabeschallung entziehen und den restlichen Teil des Hopfens als solchen in den Kochvorgang einführen.
Ferner kann auch derart verfahren wer den, dass nach Abläuterung einer bestimmten Menge, z. B. 45 hl Vorderwürze, der Hopfen dieser Würzemenge zugegeben wird und durch ein- bis zweistündige Ultrabeschallung extrahiert wird, ohne dass die weitere Abläu terung unterbrochen wird.
Die Ultraschallhopfenextraktion kann aber auch nach Beendigung der Abläuterung und Zugabe des Hopfens in der kochenden Würze vorgenommen werden.
Nach einer andern Ausführungsform wird derart gearbeitet, dass die Ultraschallhopfen extraktion in einem besonderen, zwischen Läuterbottich und Würzepfanne eingeschal teten Seiher im Durchlaufprinzip erfolgt. Hierbei können die an Bitterstoff angerei cherten Durchläufe in einem weiteren Gefäss aufgefangen werden und in geeigneten Men gen und Zeitpunkten in die Würze eingeführt werden, oder aber der Hopfenbitterstoffaus zug ohne Separiering direkt in die Würze pfanne gelangen. Der Hopfentreber wird dann nach Beendigung der Durchläufe aus dem Seiher der Würzepfanne zugeführt.
Die erfindungsgemäss mit Hilfe von Ultra beschallung hergestellten Bitterstoffextrak tionslösungen können auch nach an sich be kannten Verfahren, z. B. durch Vakuum destillation, etwa bis zur Sirupkonsistenz ein gedickt werden und in dieser Form bei der Würzekochung angewendet werden.
Die im Trub okkludierten Bitterstoffe können durch Ultrabeschallung des Trubes in Gegenwart von Wasser, z. B. Brauwasser, oder einer wässrigen Lösung aus dem Trüb abgetrennt und wiedergewonnen werden. Mau verfährt z. B. derart, dass etwa 900 g Trub in 8 Liter Brauwasser aufgeschwemmt werden und die Aufschwemmung nach schwacher Alkalisierung, z. B. Einstellung auf pH 8, bei erhöhter Temperatur, z. B. 50 bis 60 C, 4 Stünden mit 300 Schallwatt (1000 kHz) behandelt wird. Auf den Gesamttrub eines Sudes, z. B. 30 kg, enthaltend 5,85 kg Trockensubstanz, berechnet, werden aus der Ultraschallextrak tionslösung 66,5 g Bitterstoffe, das sind 1,5% der im Sud vorgelegten Hopfenbitter stoffe, wiedergewonnen.
Die aus dem Trub gewonnenen Bitterstoffextraktionslösungen, die praktisch frei sind von Störstoffen, kön nen im Sudprozess (Würzekochung) oder auch bei Durchführung der Ultraschallhop- fenextraktion Verwendung finden, zumal sich der pH-Wert der aus dem Trub gewonnenen Bitterstoffextraktionslösung am Schluss der Beschallung auf etwa 5,8 einstellt.
Ein nach der Erfindung hergestelltes Bier nach Pilsner Brauart mit einem Stammwürze- gehalt von 11,55 % wurde von der brautech- nischen Versuchsstation der Technischen Hochschule München in Weihenstephan wie folgt beurteilt: Es ist normal vergoren, hat günstiges pu, hat eine aussergewöhnliche lichte Farbe und ist gut verzuckert.
Der Eiweissabbau könnte noch etwas besser sein, die biologische Beschaffenheit ist vorzüglich. Das Bier hat einen milden und feinen Trunk, ist also in der Bittere sehr geit getroffen, ist auch be sonders gut schaumhaltig. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Bier, da durch gekennzeichnet, dass Hopfen durch Behandlung mit einer wässrigen Flüssigkeit unter gleichzeitiger Ultrabeschallung die Bit terstoffe entzogen werden und dass die so extrahierten Bitterstoffe zur Bierbereitung verwendet werden.
Process for making beer. The production of beer in breweries generally takes place in such a way that crushed malt is mashed with water, the extract going into solution and the malt solution (first wort) being freed from the malt residues (spent grains) by lautering, whereupon the liquid is added with the addition of the malt necessary amount of hops is boiled. The hot wort is then passed over a sieve to remove the hop residues and then cooled in the refrigerated ship, whereupon the lees settle. Now the wort is fermented with the addition of yeast and the beer is brought to the storage cellar for storage and maturation after fermentation has ended.
Hopping was practically always like this. carried out that the hops were added as such to the boiling wort. Here, however, experience has shown that only about up to 1/3 of the butter substances present in the hops used, generally not more than about 35%, are transferred to the wort. In addition, there are still considerable quantities such. B. 5 to 7%, the butter substances in the fermentation and storage of the beer excreted.
It is possible to overcome these disadvantages in that, according to the invention, the butter is removed from the hops by treatment with an aqueous liquid with simultaneous ultrasound exposure and that the butter substances extracted in this way are used for beer preparation.
When. Extraction liquid can be z. B. use softened brewing water, wort (front wort) or smooth water. The valuable butter substances in the hops are dispersed in the extraction liquid with practically no losses.
The immersion device T 300a, a rotary emitter with a high frequency generator (frequency 1000 kHz), built by Ultrakust GmbH., Ruhmannsfelden, Lower Bavaria, can be used as the ultrasonic transmitter. The device is advantageously operated at full power, delivering about 300 sound watts to the treated approaches. The ultra sonication is advantageous at elevated temperature, z. B. between about 50 and 100, while keeping the temperature constant for the duration of the treatment and. Under rolling or temporarily circulating the items to be treated.
As a result of the poor solubility of the hops bitter substances in water, the absorption capacity of the water or the aqueous solutions in question for butter substances is inherently limited. In addition, butter substances dissolved in water or aqueous solutions are easily eliminated, especially when substances with an adsorbing effect, such as. B. hops, lees, yeast or carbon acid bubbles are present.
The excretion of butter matter is also promoted by the fact that the pH of the rash wort shifts from about 5.5 to about 4.5 during fermentation, which reduces the solubility of the butter matter.
Due to the dispersing effect of the ultrasonic waves, the butter substances, which are only sparingly soluble in water, are largely transferred in colloidally distributed form into the extraction liquid after being released from the hops, and in this and later in the wort, apparently, largely protected against undesired precipitation by stabilizers . As stabilizers, colloids present in the hops, which are transferred into the aqueous liquid at the same time as the butter substances during the ultrasound treatment, and colloidal substances present in the wort, should be considered.
This explains why the butter substances removed from the hops by ultrasound treatment and dispersed in the aqueous phase can accumulate to a considerable extent in the extraction liquid, even in acidic areas, and when the bitter substance extracts obtained in this way are added to the boiling wort unwanted excretions of butter substances are largely avoided. The butter substances are thus essentially retained in the wort and do not migrate to the usual extent into the lees or in the fermentation cellar into the so-called frills or blankets or into the yeast.
The extraction of the butter substances under ultrasound can be used in a metal vessel corresponding to the size of the approach, e.g. B. the existing in breweries which hop ropes are carried out and the bitter extract of the wort obtained in this way are supplied in suitable proportions. One proceeds z. B. such that the weighed amount of hops with the z. B. to about 50 to 60 C or higher he heated extraction liquid is mixed and the mixture for the purpose of swelling to the next a few minutes, z. B. by circulation, kept in motion and only then started with the ultrasonic treatment.
Decarbonised brewing water or the smooth water that arises from washing out (sweetening) the spent grains separated from the first wort or the first wort itself can be used as the extraction liquid. The amount of liquid to be added to the weighed hops depends on the concentration ratio of hops to liquid to be set. The optimal working conditions can be determined from case to case by means of preliminary tests.
It should be noted that the extraction effect depends not only on the concentration ratio of hops to liquid, but also on the type and composition of the extraction liquid, the pn value, the extraction temperature, the ultrasound intensity and the duration of exposure to the ultrasonic waves . The experiments carried out by the inventors were carried out in the range from about 50 to 60 ° C. while keeping the temperature constant during the extraction. In general, a treatment time of about 1 hour proved to be sufficient; in some cases a slightly longer ultrasound exposure, e.g. B.
up to about 2 hours, required for best results. The extraction under ultrasound can also be used at higher temperatures, e.g. B. those between about 60 -Lind 10O C, -be performed under the abbreviation of the Beschallungsdaler.
After completion of the extraction, the bitter extract from the hops z. B. separated by suction and separately. can still be used.
In the case of inscriptions carried out on a large-scale, which were carried out at 50 C with different concentration ratios of hops: liquid and different durations of scalding, it was found that when using 23 kg of hops to 43 hl of decarbonised brewing water, i.e. with a dilution ratio of 1: 187, the best results were achieved with a two-hour exposure.
Here, 53.8% of the bitter hop substances were absorbed by the extraction liquid, which means that the saturation limit was reached. At the end of the extraction, the pH was 6.23. In comparative tests carried out accordingly, in which smooth water was used as the extraction liquid instead of brewing water, the best result was achieved with a batch containing 200 parts of smooth water for 1 part of hops. After sonication for one hour, an extract with 45% butter matter was obtained The pH at the end of the extraction was 5.23.
When using first wort as the extraction liquid, the maximum bitter enrichment was 61.6%. This result was obtained when 200 parts of first wort were used on 1 part of hops with one hour sonication. The pH at the end of the extraction was 5.20.
From a large number of comparative experiments carried out on a larger technical scale, it has been shown that the dilution ratio of hops to extraction liquid is advantageously kept between about 1 N185 and 1: 200 and the sonication time is kept within the range of about 1 to 2 hours. Working in a pH range of about 5 to 6 has proven to be beneficial in terms of bitter enrichment, especially when it is important to largely separate the butter substances from the hop tannin.
It is known that more carbonate brewing water is able to extract more butter matter from hops than water containing hops tannins, which is extremely poor, but that the quality of the beers hopped in this way suffers due to the release of other undesirable hop substances .
Experiments by the inventors have shown that when the brewing water used for ultrasonic extraction of hops is set to a pH of 7.5 with a batch of 1 part hops to 666 parts water, the proportion of dissolved butter matter increased by 60%, but at the same time the tannin content of the extraction solution to 93% of the removable is not desired. It is therefore advisable to carry out the ultrasonic extraction in a weakly acidic area, preferably in the pH range 5 to 6.
Comparative tests on the dependence of the solubility of tanning agent from hops on the concentration of the batches showed that a batch containing 333 parts of brewing water for 1 part of hops, leaching at 50 to 60 C without ultrasound takes 85.4% tannin for 120 minutes contained. A corresponding approach in which the extraction was carried out at the same temperature and ultrasound exposure for 120 minutes resulted in an extract which contains only 22.4% of the tannin.
In a parallel experiment in a batch that contained only 150 parts of brewing water for 1 part of hops, only 6.3% of tannin was extracted during ultra-sonication lasting 120 minutes. These experiments show that hop growth, in which the ratio of hops to extraction liquid is close to about 1: 200, with ultrasonic extraction yield extracts that are comparatively rich in butter substances and comparatively poor in tannins.
It has also been shown that. The ultrasonic extraction of hops largely suppresses the formation of unwanted hard resins, which is probably due to the favorable redox potential conditions that arise during the extraction process: the spent hops remaining after the ultrasonic extraction can take advantage of the boiling wort to be used for protein precipitation.
It is noteworthy that these spent grains have a comparatively much higher content of B-acid and soft resin than hard resin; As a result, they still have a butter value that cannot be neglected.
Analytical investigations have shown that up to 88% of the valuable hops can be used by ultrasound treatment, while the hops' butter substances are only used to about 46% with the hops boiling process that has been used up to now. The inven tion therefore enables an increased utilization of the hop bitter substances by more than 40%.
As a result, compared to the conventional cooking method, the seasonings can be prepared with a considerably smaller amount of hops, e.g. B. a 40% redu ed amount of hops can be hopped, without the normal southern course is adversely affected. In comparative tests, in which, on the one hand, the normal cooking process with full hop addition and, on the other hand, according to the present invention with 40% hop savings, the pH curves recorded during the entire brewing process did not reveal any differences.
The invention is explained below using an example for the production of Pilsner-style beer (Pilssuld) with 173 hl Ausschlagwürz (11.05%), in which instead of the full hops, 58 kg of hops would be (columns 1949) ; a 40% reduction in the amount of hops (namely 34.8 kg) was used. About 22.5 hl of the first wort (original wort 15.4%) are drained into the hops, set at 50 to 60 ° C and mixed with 17.4 kg of hops (columns 1949). After one hour of ultrasonic extraction, during which around 45% of the butter substances present in the hops were absorbed by the front wort, the hop reliever and the bitter substance extraction solution are separated.
The spreaders get into the already boiling wort and take part in the protein precipitation. The first wort bitter substance extract (22.5 hl) is added to the boiling wort in such a way that it continues to boil for about 1.5 hours. When the smooth water starts up, the remaining 17.4 kg of hops in the hops that have now become free are extracted in 19 hl of smooth water at 50 to 60 C using ultrasound. After one hour of exposure to the sound, 17% of the bitter hop substances were absorbed. After separating the bitter substance extract from the spent grains, the latter is again immediately added to the boiling wort, while the smooth water bitter substance extract z.
B. is added so that 12 h1 cook for 1 hour and the remaining 7 hl only for 15 minutes. A cast wort was obtained whose bitter substance content was 30.26 g per hl. In a comparatively carried out normal brew, in which the same malt, the same mash process, the same type of hops, etc., but with the full addition of hops (58 kg), the cast wort contained only 14.7 g butter per hl due to the known loss of bitter substances.
Below are two brews in which the procedure according to the invention was carried out (No. 13 and 14, and comparatively a normal brew (No. 10). The hops used here (columns 1949) contained. According to the Wöllmer analysis in 100 g 15, 12 g butter pulps. The normal brew No. 10 (177 hl cast-out wort) was worked with full hops (58 kg columns 1949), containing 8769.6 g butter pulps, of which only 2341.3 g (= 26.7%) in the reefer wort were detectable.
In the test brews No. 13 and 11, a 40% hop saving was used. For test brew No. 13 (176 hl. Cast wort) and test brew No. 14 (173 hl cast wort), .34.8 kg of hops (columns 1949, containing 15.12 g butter matter per 100 g columns) were used.
The hops were extracted in two batches of 17.4 kg each (according to the example given above) in about 20 hl first wort and separately in about 20 hl plain water with ultrasound for 1 hour and 2 hours respectively. As in the above example, the ultrasound bitter substance extraction solutions reached the boiling wort separately from the hop spent grains. Converted to the hop addition of 34.8 kg in the trial brews, 5261.7 g butter substances ended up in the brew, of which 4933.5 g were found in the wort of the refrigerated ship.
This corresponds to a hop bitter substance utilization of 93.8%. The results of the above-mentioned comparative tests are set out in the following table:
EMI0005.0001
Casting wort <SEP> normal brew <SEP> no. <SEP> 10 <SEP> test brew <SEP> no. <SEP> 13 <SEP> test brew <SEP> no.
<SEP> 14
<tb> Quantity <SEP> in <SEP> hl <SEP> 177 <SEP> 176 <SEP> 173
<tb> Hop addition <SEP> 58 <SEP> kg <SEP> 34.8 <SEP> kg <SEP> 34.8 <SEP> kg
<tb> (Spalter <SEP> 1949) <SEP> full <SEP> hops <SEP> 40% <SEP> savings <SEP> 40% <SEP> savings
<tb> bitter substances
<tb> g / hl <SEP> in <SEP> chilled wort <SEP> 14.7 <SEP> 27.0 <SEP> 30.3 <SEP>.
<tb> Utilization of <SEP> the <SEP> hops bitter substances <SEP> in <SEP>% <SEP> 26.7 <SEP> 88.4 <SEP> 93.8 When using hops lower bitterness values are achieved with the Ultra Sonic extraction of the bitter substances according to the invention at 40% hops savings in analog brewing and hopping processes for different types of beer. B.
in the pitch wort, which at least corresponds to the bitter substance values to be achieved with hops in the usual manner with full hops.
Normally hopped and treated draft beers generally contain only 15 to 25% of the bitter substances in the hops used. If the method according to the invention is used with a 40% hop reduction, the bitter substance content of the draft beers can be considerably increased.
While only 25.6% of the bitter substances of the hops used were found again in a Pilsen-style beer (Pils) in normal hop boiling processes with full hops (in accordance with the information in the specialist literature), the bitter substance yield increased in comparative tests corresponding beers produced according to the invention and with 40% hop savings up to 42.3%, which corresponds to an increase of a maximum of 65%.
You can of course proceed in a different way. So z. B. the hops cannot be extracted separately into the first wort and smooth water. Rather, one can do the extraction under ultrasound. also perform in a single approach and the obtained bitter extract and the spent grains together and at the same time the wort, z. B. at the beginning of cooking, add. You can z. B. also work in such a way that immediately at the beginning of the wort boiling the spent grains from the ultrasonic bitter substance extraction. be added to the wort, while the Bitterstoffex traction solution in a later time, z. B. after half an hour or an hour, the -boiling wort is added.
You can also z. B. add about two thirds of the ultrasonic bitter substance extraction solution together with the spent grains to the boiling wort, while the remaining third of the bitter substance extraction solution is placed in a heatable vessel, e.g. B. at about 70 C, kept lind the boiling wort only a short time, z. B. a quarter of an hour before knocking out the brew to be performed. This preserves the valuable hop oils.
In addition to ultrasonic bitter extract, natural hops can also be added to the boiling wort. This allows the spice to have a more pronounced or less pronounced bitterness (by chemical conversion of a-bitter acid into isohumulone).
Even with the addition of natural hops, you can keep within the range of 40% hops savings, i.e. remove the bitter substances from a part of the reduced amount of hops by means of ultrasound and introduce the remaining part of the hops as such into the cooking process.
Furthermore, whoever can proceed in such a way that after clarifying a certain amount, z. B. 45 hl first wort, the hops is added to this amount of wort and extracted by ultrasound for one to two hours without interrupting the further extraction.
The ultrasonic hop extraction can also be carried out after the purification and addition of the hops to the boiling wort.
According to another embodiment, the operation is carried out in such a way that the ultrasonic hops extraction takes place in a special strainer that is placed between the lauter tun and the wort kettle, using the continuous flow principle. Here, the runs enriched in bitter substance can be collected in another vessel and introduced into the wort in suitable quantities and times, or the hops bitter substance extract can be fed directly into the wort pan without a separating ring. The spent grains are then fed from the colander to the wort kettle after the end of the runs.
The inventive Bitterstoffextrak tion solutions prepared with the help of ultrasound can also be known per se processes, for. B. by vacuum distillation, about to be thickened to the syrup consistency and used in this form in the wort boiling.
The bitter substances occluded in the lees can be removed by applying ultrasound to the lees in the presence of water, e.g. B. brewing water, or an aqueous solution can be separated from the turbidity and recovered. Mau moves z. B. such that about 900 g of lees are suspended in 8 liters of brewing water and the suspension after weak alkalization, z. B. Adjustment to pH 8, at elevated temperature, e.g. B. 50 to 60 C, 4 hours with 300 sound watts (1000 kHz) is treated. On the total lees of a brew, e.g. B. 30 kg, containing 5.85 kg of dry matter, calculated, 66.5 g of bitter substances, which are 1.5% of the hop bitters presented in the brew, are recovered from the ultrasonic extraction solution.
The bitter substance extraction solutions obtained from the lees, which are practically free of interfering substances, can be used in the brewing process (wort boiling) or when performing ultrasonic hop extraction, especially since the pH value of the bitter substance extraction solution obtained from the lees is around at the end of the sonication 5.8 sets.
A Pilsner brewed beer produced according to the invention with an original wort content of 11.55% was assessed by the brewing test station of the Technical University of Munich in Weihenstephan as follows: It is normally fermented, has a cheap pu, and has an unusual light color and is well saccharified.
The protein breakdown could be a little better, the biological quality is excellent. The beer has a mild and fine drink, so it has a very good bitter taste and is particularly frothy. PATENT CLAIM Process for the production of beer, characterized in that the bitter substances are removed from hops by treatment with an aqueous liquid with simultaneous ultrasound and that the bitter substances extracted in this way are used for beer preparation.