Bierherstellungsverfahren für unter- und obergäriges Bier Die Bierherstellung war bisher ein zeitraubender, sich über die Dauer von 40 bis 120 Tagen erstreckender und sehr kapitalintensiver Prozess. Es hat daher verschiedene Versuche gegeben, eine Verkürzung der Bierherstellung zu erreichen. Dies ist jedoch immer nur für einzelne Stufen des Herstellungsprozesses, vor allem durch Ver kürzung der Haupt- und Nachgärung, möglich gewesen, wobei die Zeitersparnisse auf den gesamten Herstel- lungsprozess meist nicht massgeblich ins Gewicht fielen und die resultierenden Biere geschmacklich oder in ihrer Zusammensetzung nicht befriedigten.
Nach der Herstellung der Würze im Sudhaus folgen im Brauprozess bekanntlich Hauptgärung, Nachgärung und Reifung. Bei der Hauptgärung wird rund auf einen Vergärungsgrad von 65 bis 70% im Gärkeller vergoren, dann erfolgt mit fallender Temperatur die Nachgärung im Lagerkeller bis zur Endvergärung, der sich die Aus reifung des Bieres anschliesst.
Es ist bekannt, dass z.B. durch Herausnahme des Heiss- und Kühltrubs der Würze mittels Sedimentation, Separierung oder Filtration die Hauptgärung um 1 bis 2 Tage und die Nachgärung und Reifung des Bieres um ca. 3 Wochen gegenüber der konventionellen Arbeits weise verkürzt werden kann. Weiter ist bekannt, dass durch höhere Temperaturen bei der Gärung, Rühren oder Umpumpen bzw. erhöhte Hefeabgabe die Gärung verkürzt werden kann.
Weiterhin erfolgt bei dem bekann ten Nathan-Verfahren die Gärung offen in 4 bis 8 m ho hen zylindrisch-konischen Bottichen, die gleichzeitig als Lagergefäss dienen, wobei künstlich CO, eingeführt wird. Mangels Qualität der erhaltenen Biere hat sich jedoch dieses Verfahren nicht durchsetzen können. Auch die Vergärung von Kürze in abgedeckten Gärbottichen bei etwa 0,2 atü zur Kohlensäuregewinnung oder die Gärung in offenen Lagertanks bzw. bei dem sogenannten Wei zenbier mit geteilter Gärung und Hefenachgabe in ge kühlten Lagertanks, in denen der Druck ohne jede Steue rung auf 3 bis 5 atü ansteigt, um einen abnormalen hohen Kohlensäuregehalt bei dieser Biersorte zu erreichen, ist bekannt.
Der Erfindung liegt nun als Ziel ebenfalls eine Ab kürzung des Bierbereitunsgsverfahrens aber ohne ge- schmackliche Beeinträchtigung des Bieres zugrunde. Die Zeiteinsparung wird gleichfalls durch eine Verände rung der Bedingungen, unter denen bisher die Haupt- und Nachgärung und das Reifen bzw. Ablagern erfolgte, erreicht. Diese letzteren Verfahrensstufen schliessen sich bekanntlich an das Kochen der Würze nach dem Ab trennen von Hopfen und Abkühlen derselben an.
Nach den herkömmlichen Methoden wird nach Zusatz von bestimmten Hefekulturen in offenen Gärbottichen druck los zur Herstellung von untergärigen Bierarten bei etwa 5 bis 10 C und zur Herstellung obergäriger Biere bei etwa 10 bis 25 C vergoren, wobei der Gärprozess so geleitet wird, da as noch ein Rest vergärbarer Stoffe aus der Würze für die Nachgärung übrig bleibt. Das bei dieser Hauptgärung erhaltene Jungbier wird dann übli cherweise bei etwa 0 bis 3 C abgelagert, wobei eine Nach gärung erfolgt und sich die Ausreifung anschliesst. Mit einer Filtration des abgelagerten Bieres ist der Berei- tungsprozess abgeschlossen.
Das vorgeschlagene Verfahren unterscheidet sich von allen bisher bekannten Bierherstellungsverfahren für unter- und obergärige Biere nun dadurch, dass der Bier- herstellungsprozess nach dem Sudhaus nur noch in zwei Arbeitsstufen durchgeführt wird, nämlich durch Haupt gärung und durch Reifung.
Seine kennzeichnenden Merkmale bestehen darin, dass die zu vergärende, gekühlte und von Heiss- und Kühl- trub partiell befreite Würze vor einer Angärung mit 15 bis 50 ml/Q/h Luft feinstbelüftet wird und alsdann bei 10 bis 16 C unter Zugabe von 0,6 bis 1,2 ±/h1 Würze einer kleinzelligen untergärigen Bruchhefe vom Stamm der Species Saccharomyces carlsbergensis bzw.
einer obergärigen Hefe vom Stamm der Species Saccharomy- ces cerevisiae drucklos bis zu einem Vergärungsgrad von 10 bis 15% angegoren wird, worauf die Hauptgä rung in einem Druckbehälter bei 10 bis 20 C unter stu fenweisem Anheben des Druckes bis zu einem CO#.-Druck von höchstens 2 atü praktisch endvergoren wird, an- schliessend das fertig vergorene Jungbier auf 2 bis 2,
5 C abgekühlt und in einem mit vorgespannter Kohlensäure- Atmosphäre versehenen Reifungstank während einer Zeit von bis zu sieben Tagen bei 0 C nicht übersteigen der Temperatur der Reifung überlassen wird.
Die Gärung soll unter genau einzuhaltenden steigen den Kohlensäuredrücken von 0,3 bis maximal 2 atü, vor- zi!-sweise 0,3 bis 1,5 atü, durchgeführt werden. Sie er folgt zweckmässig in geschlossenen, liegenden, zylindri schen Gär- oder Bierlagertanks, die einen Druck bis 2 atü aushalten müssen.
Die für die Gärung zur Herstellung untergäriger Biere verwendete Hefe vom Stamm der Species Saccharomyces carlsbergensis wird als Hefestamm DGH = (Druck- Gär-Hefe) bezeichnet; die für die Herstellung obergäriger Biere anzuwendende Hefe des Stammes der Species Sac- charomyces cerevisiae wird als Hefestamm DGHO = (Druck-Gär-Hefe-Obergärig) bezeichnet.
Die Druckgä- rung kann nur mit diesen Hefen durchgeführt werden. Diese besonderen Stämme werden bei der Versuchs- und Untersuchungsstation für Gärungsindustrie in Mülheim/ Ruhr gezüchtet und sind somit dort als hinterlegt anzu sehen.
Bei der Gärführung handelt es sich um eine in anstei genden Stufen gesteuerte Druckgärung nach einem genau ausgearbeiteten Leitdiagramm, wie es aus der beigefüg ten Zeichnung ersichtlich ist. Bei dieser Druckgärung stehen Extraktabnahme und Druckverhältnis in einer bestimmten Relation.
Grundlegend für diese Arbeits weise war die Erkenntnis, dass die Hefevermehrung durch steigenden CO_-Druck deutlich gehemmt wird, während die Gärgeschwindigkeit durch den CO2-Druck nicht in dem Masse beeinflusst wird wie die Hefevermehrung, d.h. bei Einhaltung genau festgelegter Druckverhältnisse ist es möglich, die Gärintensität auf ein Maximum zu bringen, während die Hefevermehrung soweit gebremst wird, dass eine geringere Vermehrung (1 :2 bis 1 :3) gegenüber der klassischen Brauweise (1 :
4,5) erfolgt, d.h. durch die Verminderung der Hefewachstumsrate erhöht sich die Gärgeschwindigkeit und die ig der Würze vor handenen Kohlenhydrate werden daher weitgehend nur für die Gärung und nicht für das Hefewachstum ausge nutzt.
Wie bereits erwähnt, ist der Gärverlauf genauestens nach dem Leitdiagramm, worin Es = Extrakt, schein bar, ist, durchzuführen. Weiterhin ist der Ablauf des Verfahrens durch das Fliessbildschema (Fig. 2 der Zeich nung) anschaulich dargestellt.
Zur Durchführung des vorgeschlagenen Gärverfah- rens sind normalerweise zwei bis drei Angärbottiche A (Fig. 2) erforderlich, womit der sonst übliche Gärkeller total entfällt. Die eigentliche Druckgärung findet in den Druckgärtanks D (Fig. 2) in einer gesonderten Druck- gärabteilung statt, in der die Raumtemperatur auf 8 bis 10 C eingestellt wird. Hierfür genügt eine einfache Um luftkühlung.
Die Befüllung der Druckgärtanks erfolgt nur bis zu 8070. Diese Druckgärtanks sind mit einer Sicherheits- und Steuerungsarmatur 1 (Fig. 2), mit Pro behähnen 8 (Fig. 2) und einem Thermometer 9 (Fig. 2) versehen.
Mit dieser Armatur werden die Druckverhält nisse automatisch durch ein spezielles Sicherheits- und Steuerventil (Membranregler) geregelt, wobei durch ent sprechende Kohlensäureentspannung eine verstärkte Be wegung im Gärgut auftritt, wodurch der Gärvorgang zusätzlich nochmals beschleunigt wird und eine Entfer nung unerwünschter Jungbukettstoffe erfolgt.
Die aus dem Druckgärungstank austretende Kohlensäure wird entweder direkt zum Vorspannen der Reifungstanks 2 (Fig. 2) weitergeleitet oder aber einer Kohlensäuregewin- nungsanlage 3 (Fig. 2) zugeführt. Dadurch, dass der ge- Samte Gärvorgang in einem Gefäss erfolgt, kann auch die gesamte entstehende Kohlensäure, abgesehen von der im Bier gebundenen, aufgefangen und verwertet werden.
Bei der Gärung wird die Würze bis zur Sättigungs fähigkeit mit der bei der Gärung entstehenden Kohlen säure angereichert.
Allgemein erfolgt bei der Vergärung von unter- oder obergärigen Bierwürzen, gleich welchen Stammwürzege- haltes, die stufenweise Anhebung nach dem vorgeschla genen Verfahren in der Weise, dass bei einem eingestell- ten Endvergärungsgrad von 80% zunächst bei einem Druck von 0,3 atü auf 50a Vergärungsgrad, dann unter Ansteigen des Druckes auf 0,
7 atü auf<B>63%</B> Vergärungs- grad und danach bei gleichem Kohlensäuredruck auf <B>70%</B> Vergärungsgrad, sodann bei Ansteigen des Druckes auf 1,2 atü auf<B>73%</B> Vergärungsgrad und weiterhin bei gleichem Druck auf 77a Vergärungsgrad und nun bei Ansteigen des Druckes auf 1,5 atü auf<B>78%</B> Vergärungs- grad vergoren wird und schliesslich die Gärung beendet wird, wenn der Vergärungsgrad 79% beträgt.
Z.B. gelangt eine 12%ige Bierwürze zur Vergärung mit einer scheinbaren Endvergärung von 2,4%. Hier bei wird bei einer Angärzeit von 6 Stunden bis auf 10,5% vergoren. Dann wird die angegorene Würze 4 (Fig. 2) in einen Druckgärtank gepumpt und bei einem Druck von 0,3 atü auf<B>6%</B> vergoren. Jetzt wird der Druck auf 0,7 atü angehoben, wobei der Extraktgehalt auf 4,4% absin ken muss.
Der Druck von 0,7 atü wird gehalten, bis der Extraktgehalt 3,6% beträgt. Erneutes Anheben des Druckes auf 1,2 atü bringt ein Absinken des Extraktes auf<B>3,27,</B> Der Druck von 1,2 atü wird wiederum gehal ten, bis der Extrakt auf<B>2,8%</B> absinkt. Anschliessend lässt man den Druck auf 1,5 atü ansteigen, und der Ex trakt ist dann auf 2,6% vergoren. Nach 2/ Tagen ist die gesamte Vergärung beendet und ein Extralot von<B>2,5%</B> erreicht.
Bei der Belüftung der gekühlten Würze 5 (Fig. 2) vor der Angärung muss darauf geachtet werden, dass nicht eine zu starke Belüftung stattfindet, da sonst bei der Druckgärung der Anteil an nicht flüchtigen Säuren zu hoch wird und dadurch im Vergleich zu konventionellen Bieren ein zu niedriges pH und gegebenenfalls ein Säure geschmack auftreten kann.
Die Druckgärung ist bei sorgfältiger Arbeitsweise <B>je</B> nach Biersorte in 2V2 Tagen bis maximal 5 Tagen beendet. Zum Schluss der Druckgärung sind die Tem peraturen im Tank durch das Ende des exothermen Gär- prozesses um 3 bis 5 C abgesunken. Auf dem Wege vom Druckgärtank zum Reifetank muss das fertig vergorene Bier 7 (Fig. 2) durch einen Tiefkühler 7 (Fig. 2), z.B. einen Plattentiefkühler üblicher Bauart, auf 2 bis 2,5 C abgekühlt werden.
Vorzugsweise kann das gekühlte Bier dann noch durch einen Gewebefilter G (Fig. 2) vor Ein tritt in den Reifungstank R (Fig. 2) geführt werden.
Als Reifungstanks dienen normale Bierlagertanks. Die Temperatur in den Lagerkellerabteilungen muss 0 C bis minus 1 C oder auch kälter sein. Nach bis zu 7 Ta gen Verweilzeit in den Reifungstanks kann das Bier di rekt zur Endfiltration und Abfüllung 6 (Fig. 2) gelangen. Ist der Kohlensäuregehalt des Biers zu hoch, kann der selbe durch Abblasen am Entlüftungshahn gesenkt wer den.
Folgende Vorteile bietet das Verfahren: 1. Der bisherige Gärkeller entfällt, und es sind neben dem Druckgärgefäss maximal, wie bereits oben erwähnt, nur 2 bis 3 Angärbottiche erforderlich. z. Bei dem erfindungsgemässen Druckgärsystem be trägt gegenüber der klassischen Brauweise die Schwund ersparnis 2 bis 470.
3. Es wird eine Hopfeneinsparung von 10 bis 20% erreicht.
4. Ebenso wird eine Kälteeinsparung gegenüber der klassischen Brauweise erzielt.
5. Das Verfahren bietet eine erhöhte biologische Sicherheit einwandfrei vergorener Biere infolge weitge hend geschlossener Arbeitsweise.
6. Die anfallende Gärungskohlensäure kann auf ein fache Art gesammelt und zum Vorspannen der Lager tanks verwendet werden, so dass nur gäreigene Kohlen säure zur Verwendung gelangt. Somit gelangt nach der Gärung bis zum eigentlichen Abfüllvorgang kein schäd licher Sauerstoff mehr an das Bier. Weiterhin gestattet das Druckgärsystem, Flaschenbier und Fassbier mit dem gewünschten unterschiedlichen Kohlensäuregehalt her auszubringen.
7. Die Druckgärbiere sind eiweisstabiler und zeigen auch sonst eine erhöhte Stabilität.
B. Die Schaumverhältnisse der Druckgärbiere sind im allgemeinen besser.
9. Der stark verkürzte Bierherstellungsprozess, bei dem Gärung und Reifung des Bieres nur ca. 7 bis 12 Tage erfordert, ermöglicht es, Ausstossspitzen leicht auf zufangen.
10. Das vorgeschlagene Verfahren ist gegenüber den herkömmlichen Verfahren betriebswirtschaftlich wesent lich weniger aufwendig.