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Verfahren zur vollständigen Verflüssigung und Verzuckerung von stärkehaltigen
Stoffen, insbesondere Körnerfrüchten, zu Gärungszwecken In Brauereien spielt das
Filtrieren eine sehr große Rolle.
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Vom Ergebnis- des Filtrierens hängt die Ausbeute in einem großen Maße
ab, abgesehen davon; daß ein langsames Filtrieren die nachfolgenden Vorgänge hindert.
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Die Ursachen des schlechten Filtrierens sind ziemlich zahlreich; das
pH der Würze besitzt eine große Bedeutung, jedoch wirkt besonders eine unvollständige
Verzuckerung auf die Schnelligkeit des Filtrierens und auf das Abtropfen ein.
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Es ist seit langer Zeit erkannt worden, daß theoretisch die vom Malz
eingebrachte Diastasemenge mehr als genügend ist, um das ganze verarbeitete Korn
zu verzuckern. Praktisch. kann man aber oft feststellen, daß das Malzschrot durch
Jod blau gefärbt wird. Die zurückbleibende Stärke stellt für den Brauer einen erheblichen
Verlust dar. Durch eine andauernde Überwachung gelangt man dazu, diese Verluste
wesentlich herabzusetzen, trotz aller Sorgfalt stellt man aber immer fest, daß die
Stärke der harten Spitzen nicht angegriffen wird, wodurch wieder ein: ansehnlicher
Verlust entsteht.
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Die Erfindung bezweckt, diese unvollständige Verzuckerung zu verbessern
und dadurch eine vollständige Erschöpfung des Kornes und ein vollkommenes Filtrieren
ohne Änderung des üblichen Brauverfahrens zu erzielen.
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Die Erfinder haben zunächst festgestellt, daß, wenn man der Einwirkung
einer Amylase bakterischen oder tierischen Ursprungs oder noch einer durch beliebige
Schimmelpilze abgeschiedenen Amylase rohe Körner unterwirft, welche bereits der
Einwirkung einer genügenden Menge Malzdiastase für die Verzuckerung der darin enthaltenen
Stärke unterworfen wurden, man eine wesentliche Menge des Extraktes zurückge-,vinnen
kann, wogegen eine neue Behandlung durch eine pflanzliche Amylase selbst mit Überschuß
dieses Ergebnis nicht zeitigt.
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Die auf diese Weise zurückgewonnenen neuen Stoffe rühren her einerseits
von der Stärke, die der ersten Verzuckerung entgangen ist und andererseits von der
Zersetzung gewisser Glucoside, Gummiarten usw.
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Die zusätzliche Behandlung durch nicht pflanzliche Amylasen sichert
somit eine vollständigere Erschöpfung der Körner und gestattet dadurch ein besseres
Filtrieren.
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Jedoch würde durch die Notwendigkeit zweier nacheinanderfolgender
Verzuckerungsvorgänge das übliche Brauverfahren wesentlich
geändert
werden. Außerdem erfordert ein solches Vorgehen einen ziemlich großen Verbrauch
an aktiver Substanz.
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Es ist nun aber festgestellt worden, daß man leichter zu dem gewünschten
Ergebnis gelangen kann, wenn man der Würze entweder zu Beginn oder nach Schluß der
Verzuckerung eine geeignete Menge Enzyme zusetzt.
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Man bewirkt dadurch eine erhebliche Ersparnis an Enzymen, an Arbeit
und an Zeit, und, was noch wesentlicher ist, das normale Arbeiten in der Brauerei
erleidet keine Änderung.
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Die Wirkungen des Zusatzes der Amylase nicht pflanzlichen Ursprungs
werden abweichen je nach dem Augenblick, in welchem dieser Zusatz stattfindet.
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Setzt man die Amylase im Augenblick des Verdickens zu, so werden die
Diastasen des Malzes und die Amylase gleichzeitig einwirken, und die Stärke wird
zum größten Teil in Zucker umgewandelt. Die Endwürze wird jedoch mehr Dextrin als
die übliche Würze enthalten, denn ein Teil der Stärke, der bei den tiefen Temperaturen
nicht angegriffen wird, wird dann angegriffen, wenn die Masse auf eine Temperatur
von 75' C und mehr gebracht wird. Da die Amylase des Malzes bei solchen hohen
Temperaturen keine Wirkung mehr hat, wird der Angriff ausschließlich durch bakterische
und tierische Diastasen bewirkt.
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Setzt man dagegen die nicht pflanzliche Amylase bei Schluß der Verzuckerung
zu, d. h. wenn die Temperatur bereits hoch ist, so wird die nicht durch den Malz
angegriffene Stärke (harte Spitzen oder nicht gesteifte Stärkekörner) in Gestalt
von Dextrin zurückbleiben.
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In diesem letzteren Fall wird das hergestellte Bier einen ebenso hohen
Alkoholgrad erhalten wie das ohne nicht pflanzliche Amylase hergestellte Bier, und
durch die Gegenwart des Dextrins wird die Dichte erhöht und eine geringere Verdünnung
erzielt.
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Man erzielt ebenfalls beachtenswerte Ergebnisse, wenn man für das
Durchrühren Malz mit Ausschluß roher Körner benutzt.
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Selbst bei der Verarbeitung des Malzes werden in der Tat gewisse Mengen
der stärkehaltigen Stoffe nicht durch Einwirkung der Diastase des Malzes löslich
gestaltet. Durch Zusatz bakterischer Amylase werden diese Stoffe verflüssigt, und
man sichert dadurch ein besseres Filtrieren, und die Menge des Extraktes wird vergrößert,
wenn auch in einem geringeren Maße als bei der Verarbeitung roher Körner.
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Die Menge der Amylase, die der Würze zugesetzt wird, muß, vom Standpunkt
des amylolytischen Vermögens aus betrachtet, gleich sein i bis 5 110 des gesamten
Malzes, je nachdem man mit oder ohne rohe Körner arbeitet.
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Man wird vorzugsweise gereinigte und geruchlos gemachte Diastasen
anwenden, damit dem Bier kein schlechter Geschmack gegeben wird.
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Zweckmäßig ist die Verwendung von Super-Clastase. Dieses Produkt besitzt
ein 5omal größeres Diastasevermögen als guter Malz des Handels. ES hat außerdem
die Eigenschaft, daß es die Glucoside der Körner in sehr wirksamer Weise angreift.
Da außerdem die Super-Clastase ein proteolytisches Vermögen hat, wird ein besseres
Abbauen der Eiweißstoffe erzielt, wodurch die kolloidale Dispersion der Proteinstoffe
vergrößert und vor Störungen durch Glutinen geschützt wird.
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Super-Clastase ist eine Diastase, die von Bakterien der Art Mesentricus
abgesondert wird gemäß den Verfahren der deutschen Patentschriften Sao 571 und ¢70
7.40. Sie wird von diesen Bakterien getrennt und nach einem Verfahren gereinigt,
das den Gegenstand der französischen Patentschrift 672 721 und der englischen
Patentschrift 315 877 bildet, und schließlich in trockene Form mit hoher Konzentration
gebracht.
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Super-Clastase verflüssigt Stärke und führt sie in Dextrin über; sie
widersteht höheren Temperaturen als Malzdiastase.
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Super-Clastase übt an sich keinen Einfluß auf die Güte des Bieres
aus. Da aber die unter der Einwirkung der Super-Clastase entstehenden Abbauprodukte
der Stärke nicht die gleichen sind wie diejenigen, die durch Einwirkung von Malzdiastase
gebildet werden, so ist es möglich, das Verhältnis der unfermentierbaren Dextrine
und der fermentierbaren Zucker zu wechseln und somit den scheinbaren Vergärungsgrad
des Bieres zu modifizieren.
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Das Verfahren ist nachstehend an Hand einiger Beispiele beschrieben,
die gleichzeitig den besonderen technischen Effekt des Verfahrens beweisen.
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i. Kochen von 2o % Reis in einer Erhitzungsvorrichtung mit io ojo
Reis als Malzzucker. Man erhöht 2o Minuten lang auf 75° C und kocht i Stunde, bringt
dann das peiltonisierte Malz auf 5o° C. Endtemperatur 72° C. Scheinbarer Vergärungsgrad
des Bieres - 77.
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2. Abkochen von 2o olo Reis im Kessel ohne Malz mit Super-Clastase.
Man erhöht die Temperatur auf 85° C und hält diese Temperatur i Stunde lang aufrecht.
Man kocht 2o Minuten lang. Die Masse wird durch Zusatz von kaltem Wasser auf
75' C abgekühlt. Geht man auf peiltonisiertes Malz zurück und
steigert
auf 72° C, so ist die Verzuckerung fast beendet. Endtemperatur 74.° C. Vollständige
Verzuckerung. Scheinbarer Vergärungsgrad des Bieres - 6o. Ohne die vorhergehende
Behandlung der rohen Körner mit Super-Clastase ist eine Verzuckerung unter diesen
Bedingungen unmöglich.
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3. Verwendung von Super-Clastase mit oder ohne rohe Körner bei der
Arbeit in der Filterpresse.
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Das eigentliche Brauverfahren bleibt dasselbe. Es erfolgt nur eine
vorhergehende Dehandlung der rohen Körner, eine Behandlung, die mit Super-Clastase
möglich ist.
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Sobald die Verzuckerung beendet ist, setzt man die Super-Clastase
dem Baukessel zu. Man schickt dann die Hälfte oder weniger des Volumens in das Filter.
- Der Rest wird auf 85' C gebracht, bevor er zum Filtrieren geschickt wird.
Man erhält wie beim Arbeiten im Gefäß eine Stärkelösung im Verhältnis der in dem
Malzschrot verbleibenden Menge und in jeder Weise eine bessere Filtration und die
Möglichkeit, alle Waschungen bei 85' C auszuführen.
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Diese Behandlung- ist sehr gefährlich, wenn nicht unmöglich ohne Gegenwart
von Super-Clastase, denn man riskiert, in die Erhitzungsvorrichtung nicht umgewandelte
Stärkemengen zu schicken, welche die Gärung hindern und das Bier trübe machen.
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Durch das Verfahren erzielt man außerdem den Vorteil einer besseren
Filtration, man kann eine bessere Ausbeute erreichen je nach dem verwendeten Korn.
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Weitere Beispiele für die Verflüssigung roher Körner.
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Die rohen Körner werden auf verschiedene Arten behandelt: im Kessel,
im Einweicher oder im Kocher.
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Das Arbeiten im Kessel und dasjenige im Einweicher sind sich ziemlich
gleichwertig. Die Gesamtmenge der Super-Clastase für die vollständige Umwandlung
der rohen Körner beträgt 3o bis 5o g für ioo kg.
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Das Wasser wird in den Kessel oder in den Einweicher eingelassen,
man setzt die Super-Clastase dem Wasser zu in dem Augenblick, wo die Körner eingebracht
werden. Diese brauchen nicht gewässert zu werden. Man erhitzt, stellt eine kleine
Pause bei 7o bis 72° für das zugesetzte Malz ein und steigt bis zu 8o bis
85' C, auf welchen man während io bis 30 Minuten verbleibt, bevor
man bis zur Siedetemperatur weitersteigt. Wenn das Material, das sich auf Siedetemperatur
befindet, mit dem Malzmaterial vermischt werden muß, wird man z. B. 2o g Super-Clastase
für ioo kg Körner eingeben und die übrigen io g dem Malzmaterial zusetzen.
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Ist es dagegen möglich, das aus den rohen Körnern bestehende Material
abzukühlen, so ist es zweckmäßig, io g für ioo kg dem verdickten Material aus rohen
Körnern zuzugeben und die übrigbleibenden 2o g nach dem Abkühlen und Wiedererwärmen
auf 8o° C.
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Das Abkühlen kann ebenfalls sehr gut dadurch stattfinden, daß man
der siedenden Masse kaltes Wasser zusetzt.
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Für das Arbeiten im Kocher kann man wie beim Arbeiten im Kessel ohne
Abkühlung vorgehen, indem man den ersten Teil der Super-Clastase der verdickten
Masse und den Rest dem Malzmaterial zugibt.
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Bei Anwendung der Super-Clastase kann natürlich ohne Nachteil für
das Arbeiten die größte Menge roher Körner benutzt werden.
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Durchrühren: Für das Durchrühren oder die Verzuckerung mit gutem Malz
hat die Erfahrung gezeigt, daß gewisse Teile der Stärke, die normalerweise nicht
durch die Amylase des Malzes angegriffen werden, durch die Super-Clastase angegriffen
werden, bei dem Malzmaterial in Mengen von 5 g für ioo kg zugesetzt wird. Die Endmasse
hat eine geringere Viskosität, und das Brechen im Kessel findet gewöhnlich besser
statt. Für schlechten Malz wird durch. deren Zusatz ein gleichmäßiges und schnelles
Arbeiten erzielt; außerdem wird das Filtrieren wesentlich verbessert, insbesondere
bei dem Arbeiten mit dem Filter.
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Das Zurückgewinnen der Stärke und das Erschöpfen des Malzschrots sind
Vorgänge, welche es dem Brauer gestatten, eine wesentliche Ersparnis zu erzielen
und trotzdem das Arbeiten in erheblicher Weise zu erleichtern. Diese Vorgänge können
auf zwei Arten ausgeführt werden, je nachdem man mit dem Filter oder mit dem Filterbottich
arbeitet.
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Für das Arbeiten im Filterbottich wird, wenn das Durchrühren, wie
üblich, bei 72 bis 75' beendigt ist, abgezapft. Nachdem das Material abgezapft
ist, wird der Ablaßhahn geschlossen, und man setzt den Wellenerzeuger in Bewegung.
Man setzt die Super-Clastase in Mengen von io bis 15 g für ioo kg zu je nach dem
Stärkegrad der Würze, und man verteilt die Diastase in gleichmäßiger Weise. Man
gießt alsdann gewöhnliches siedendes Wasser zu. Man gibt die kleinste Wassermenge
zu, um auf die Temperatur von 85' C zu gelangen. Ist diese erreicht, so hört
man nach einigen Minuten mit der Bewegung auf und läßt genügend lange ruhen, um
ein gutes Filtrieren bewirken zu können. Man läßt dann ablaufen und wäscht mit Wasser
von wenigstens 85°, zweckmäßig jedoch von ioo° C. Dies geschieht mit dem Berieselungskreuz.
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Während dieser Arbeit wird die Würze nicht über 7q.° C erwärmt, bevor
das letzte Material zugegeben ist. Je nach den Stärkemengen,
die
im Malzschrot zurückbleiben, führt die klare Würze rote oder violette Dextrine,
die bei ihrem Eintreten in den Kessel fast augenblicklich verzuckert werden.
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Ist noch ein Dickmaischrohr vorhanden, so kann man die Masse in den
Kessel zurückleiten und auf eine Temperatur von 85' C oder auf die Siedetemperatur
bringen, sie auf 8o° C durch Zusatz von kaltem Wasser abkühlen, in diesem Augenblick
die Super-Clastase zugeben und die Masse wieder in den Filterbottich zurückleiten.
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Beim Arbeiten im Filter ist es nicht möglich, den- Maischschrot durchzurühren.
Man kann jedoch eine merkliche Erhöhung der Ausbeute erzielen und in allen Fällen
ein sehr erleichtertes Filtrieren, wenn man auf folgende Weise verfährt: Man setzt
die Super-Clastase zu, wenn die Verzuckerung beendet ist. Man leitet in den Filter
einen Teil des Materials zurück (1/5 oder 1/4) und erhitzt den Rest auf 85° C, wobei
das Zurückleiten in den Filter fortfährt. Das Waschen erfolgt mit Wasser von wenigstens
85° C.
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Auch hier darf die Würze im Kessel nicht erhitzt werden, bevor alle
gewaschenen Teile eingetreten sind.
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Weitere Arbeitsbeispiele: Arbeiten im Bottich: iooo kg Malz, Zoo kg
rohe Körner.
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Verarbeitung der rohen Körner im Kessel, Zusatz von 40 g Super-Clastase
zur Masse. Durchrühren: Man setzt der Masse zu 70 g Super-Clastase (5o g,
also 5 g für ioo kg Malz -+- 2o g, Rest der 30 g für ioo kg roher Körner).
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Für die Rückgewinnung der Stärke des Maischschrots nach dem Abzapfen
des ersten Saftes setzt man ioo g Super-Clastase zu und erwärmt die Masse auf 85°
C.
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Arbeiten im Filter: iooo kg Malz, Zoo kg rohe Körner.
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Verarbeitung der rohen Körner im Kessel (mit Abkühlung nach dem Sieden)
: Man setzt der Masse 2o g Super-Clastase zu; nach dem Sieden und der Abkühlung
auf 85° setzt man 40 g Super-Clastase zu.
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Durchrühren: Bei Schluß der Verzuckerung, also 1/4 Stunde vor dem
Weiterleiten in den Filter, setzt man i5o g Super-Clastase zu. Man leitet 1/4 oder
113 in den Filter. Der Rest wird auf 85' erwärmt und in den Filter geleitet.
Es wird mit Wasser von 85° gewaschen.
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Will man andere Erzeugnisse als Super-Clastase benutzen, so wird man
ihr amylolytisches Vermögen gegenüber dem normalen Malz berechnen und proportionale
Mengen benutzen.
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Natürlich werden die Mengen mit der Güte der Körner und des Malzes
abweichen. Die angegebenen Mengen sind mittlere Werte. Man wird ziemlich oft die
angegebenen Mengen verkleinern können, und nur in ganz besonderen Fällen wird man
sie erhöhen müssen.
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Durch das beschriebene Verfahren wird nicht nur ein vollkommenes Filtrieren
gesichert, sondern auch eine Erhöhung der Menge des Extraktes von 3 bis 5 °/o, je
nach der Güte der Körner. Weiter wird die Dichte des Bieres erhöht, es läßt sich
besser aufbewahren und erhält einen besseren Geschmack, ferner wird seine Verdünnung
vermindert.
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Natürlich kann das beschriebene Verfahren für die Verzuckerung auch
bei der Herstellung von Essig von verzuckerter Würze ausgehend angewendet werden.