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- Chemie Abitur
- 9 Strukturen und Reaktionen organischer Verbindungen
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- 9.6.5 Dissimilation - Gärung
- Technik und Geschichte des Bierbrauens
Technik und Geschichte des Bierbrauens
Die alkoholische Gärung
Hefe ist ein eukaryotischer einzelliger Mikroorganismus (ein einzelliger Pilz), der sich von Glucose (Traubenzucker) ernährt (und von den Zuckern Fructose, Galaktose, Saccharose und Maltose, indem er sie in Glucose umwandelt). Die Hefe verdaut Glucose zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid. Bei diesem Prozess wird Wärme frei:
Bier hat ein typisches Aussehen und eine Schaumkrone.
Im Traubensaft ist Glucose direkt enthalten, man gelangt durch die Gärung im Fass zu Wein, wobei das Kohlenstoffdioxid durch ein Gärröhrchen aus dem Fass herausblubbert. Wenn diese Gärung in der geschlossenen Flasche stattfindet, erhält man Sekt.
Im Falle des Bieres muss die Stärke des Getreides erst im Maischprozess zu Maltose gespalten werden und erst danach kann die Hefe diesen Zucker zu Alkohol vergären. In „Hungerzeiten“ bildet die Stärke Sporen, verkapselte Zellen ohne nennenswerten Stoffwechsel, die erst dann zum Leben erwachen, wenn die Nährstoffsituation wieder befriedigend ist. Diese Sporen sind überall in der Luft vorhanden und sorgen beispielsweise dafür, dass offen stehender Apfelsaft oder zerquetschte Früchte spontan vergären.
Die Technologie des Bierbrauens
Die Bierherstellung verläuft in drei großen Schritten:
- Gersten- und Weizenkörner werden zum Austreiben in Wasser gegeben. In den Keimlingen entstehen die Enzyme a- und ß-Amylase. Diese Enzyme spalten die Stärke, die dem Keimling als erste Nahrungsquelle dient, zu den Zuckern Maltose und Glucose auf. Die in zwei Tagen aufgekeimten Getreidekörner werden als Grünmalz bezeichnet. Das Grünmalz wird einen Tag bei 50-60°C getrocknet und anschließend für helle Biere bei 80°C, für dunkle Biere bei 100-150°C vier bis fünf Stunden gedarrt. Dabei stirbt der Keimling ab und es setzt die Maillard-Reaktion zwischen Aminosäuren und Zuckern ein, die dunkle Farbstoffe und Aromastoffe liefert. Nach dem Darren werden die Keimlinge abgetrennt und das Malz eingelagert. Aus 100 kg Gerste erhält man ca. 80 kg Malz.
- Das abgelagerte Malz wird in Schrotmühlen zerkleinert und mit dem Brauwasser vermischt. Die so entstandene Maische wird im Sudhaus in den Maischpfannen stufenweise erhitzt, um für die Enzyme, die beim Mälzen entstanden sind, günstige Arbeitsbedingungen zu schaffen. Bei 40-45°C werden die Gerüstsubstanzen der Gerstenzellen abgebaut, sodass Stärke freigesetzt wird. Bei 45-55°C werden die Pflanzenproteine zu Peptiden und Aminosäuren abgebaut und bei 60-65°C wird dann die Stärke von den Amylasen zu Maltose und Glucose abgebaut. Die Zusammensetzung des Brauwassers hat Einfluss auf diesen hochkomplizierten Vorgang, weswegen gutes Brauwasser im Mittelalter für ein gutes Bier überaus wichtig war. Inzwischen kann mithilfe von Ionenaustauschern jede beliebige Wasserbeschaffenheit künstlich hergestellt werden. Abschließend wird die Maische filtriert. Der wasserunlösliche Rückstand (Treber) dient als Viehfutter. Das Filtrat (Extrakt) wird nun mit weiblichen Hopfenblütenständen vermischt und ca. zwei Stunden lang gekocht. Der Hopfen gibt dem Bier den bitteren Geschmack. Die Hopfenblüten enthalten ätherische Öle und Hopfenbittersäuren. Die Menge der gelösten Stoffe in der Würze bestimmt den Geschmack und den Alkoholgehalt des späteren Bieres. Die fertige Würze wird filtriert und auf 10-15°Cabgekühlt.
- Gärung: Beim untergärigen Verfahren setzt sich die Hefe nach der Gärung am Boden ab, beim obergärigen Verfahren steigt sie nach oben. Die Hauptgärung dauert ca. eine Woche, danach wird das Bier noch 4-12 Wochen im Lagerkeller bei 1°C zum Nachgären aufbewahrt und nach einer letzten Filtration in Fässer, Flaschen und Dosen gefüllt. Zu den untergärigen Bieren gehört das helle, kräftig gehopfte Pilsner, das ebenfalls helle, aber weniger gehopfte Export, das mittelfarbige Märzenbier und das dunkle malzaromatische Münchner Bier. Zu den obergärigen Bieren gehört das dunkle bittere Altbier, das hellere und mittlere Kölsch, das britische Ale und die Berliner Weiße, bei der auch Milchsäurebakterien am Gärprozess beteiligt sind.
Geschichte des Bieres
Wann und wo das Bierbrauen von den Menschen erfunden wurde, ist unsicher. Die ältesten Beschreibungen stammen von den Sumerern aus dem 4. Jahrtausend vor Christus. Die Sumerer betrachteten das Bier als göttliches Getränk und opferten es ihren Göttern. Es kann aber durchaus auch schon viel früher entstanden sein.
Die Babylonier brauten im 2. Jahrtausend v.Chr. bereits 20 verschiedene Sorten Bier: acht aus Emmer, acht aus Gerste und vier aus einem Getreidegemisch. Alle diese frühen Biere waren trübe und unfiltriert und man benötigte zum Trinken ein dünnes Röhrchen, um nicht die bitteren Braurückstände in den Mund zu bekommen. In der frühesten uns bekannten Gesetzessammlung ist festgehalten, dass jedem Babylonier eine tägliche Ration Bier zusteht - je nach sozialem Stand von 2 bis zu 5 Litern. Die Gesetze waren hart: Wer minderwertiges Bier verkaufte, wurde im eigenen Produkt ertränkt.
Fragt man einen Ägyptologen, wer das Bier erfunden hat, dann waren es die alten Ägypter. Sie benutzten den ungebackenen Brotteig zum Bierbrauen und gaben Datteln zu dem Sud, um den Geschmack zu verbessern. Den Stellenwert des Bieres in Ägypten kann man daran ablesen, dass es eine eigene Hieroglyphe für Brauer gibt.
In Griechenland war Bier ebenfalls bekannt, ARISTOTELES empfahl es als Schlafmittel. Die Römer schätzten das Bier weniger, sie tranken Wein- das Getränk der Götter und hatten keine hohe Meinung von Bier.
Die ältesten Zeugnisse von Bier auf deutschem Boden stammen aus der Hallstattzeit (ab 700 v.Chr.) aus der Gegend von Kulmbach. In dem damals rein keltischen Gebiet wurden einige Bieramphoren gefunden. Die Brautradition blieb bestehen und bei den Germanen war Bier das Getränk der Lebenden, Met das Getränk der Toten und Wein das Getränk der Götter. Das bedeutet, Bier war mit Abstand das billigste und am weitesten verbreitete alkoholische Getränk in Germanien. In den ersten Jahrhunderten unserer Zeitrechnung war das Brotbacken und Bierbrauen Aufgabe der Frauen und wurde nicht als Handwerk betrieben.
Dies änderte sich um die Jahrtausendwende, als sich Mönche auf die Suche nach einem wohlschmeckenden und nahrhaften Getränk für die Fastenzeit begaben. Die Aufnahme von Flüssigkeit war während der Fastenzeit nicht verboten. Die Mönche perfektionierten das Brauwesen, der Bierverbrauch in den Klöstern nahm ernorme Ausmaße an: Jedem Mönch war es erlaubt, fünf Liter am Tag zu trinken. Bald darauf begannen die Klosterbrauereien auch Bier zu verkaufen, das wegen seiner hohen Qualität sehr beliebt war.
In den aufblühenden Städten des Mittelalters wollte man auf derart gutes Bier nicht verzichten, und so entstanden auch dort Brauereien, die in die Handwerkerzünfte integriert waren. Die jeweiligen Landesfürsten entdeckten sehr schnell, dass man mit Bier Geld machen kann und führten Bierabgaben und Biersteuern ein. Die Klosterbrauereien waren davon ausgenommen. Darum schlossen viele Fürsten die Klosterbrauereien, um mehr Steuereinnahmen zu sichern.
Der Brauvorgang
Die Brauereien des Mittelalters verwendeten allerhand seltsame Kräuter und andere Dinge, um ihren Gerstensaft zu würzen. Diese Mixtur wurde Grut genannt. Die Grut jeder Brauerei war patentiert und sicherte den Braumeistern eine Art Monopolstellung. In der Grut war alles mögliche enthalten, u.a. Wacholder, Schlehe, Eichenrinde, Wermut, Kümmel, Anis, Lorbeer, Schafgarbe, Stechapfel, Enzian, Rosmarien, Johanniskraut, Fichtenspäne, Kiefernwurzel und Bilsenkraut. Einige dieser Substanzen machen das Bier haltbar, andere sind schlichtweg giftig und andere sind Rauschgifte, die Halluzinationen hervorrufen. Der Hopfen würzt das Bier ebenfalls und macht es haltbar. Er war seit dem 8. Jahrhundert in Mitteleuropa verbreitet, gefährdete jedoch die Grut und damit die Monopolstellung, sodass interessierte Kreise die Verwendung von Hopfen verboten.
Dabei war die Brauerei mit Grut eine unvorhersehbare Angelegenheit: Manchmal war das Gebräu giftig, manchmal ein übles Halluzinogen und hauptsächlich instabil und schnell sauer. In der Renaissancezeit blühte der Hexenwahn auf, und erfolglose Brauversuche wurden Brau- oder Bierhexen zugeschrieben.
Dazu ein Zitat von WILLIAM SHAKESPEARE'S Stück Macbeth:
„Um den Kessel dreht euch rund, werft das Gift in seinen Schlund;
Kröte, die im kalten Stein Tag und Nächte dreimal neun, zähen Schleim im Schlaf gegoren, soll zuerst im Kessel schmoren!
Sumpf'ger Schlange Schweif und Kopf, brat und koch im Zaubertopf; Molchesaug und Unkenzehe, Hundemaul und Hirn der Krähe; zäher Saft des Bilsenkrauts, Eidechsenbein und Flaum vom Kauz:
Mächt'ger Zauber würz die Brühe, Höllenbrei im Kessel glühe!“
Diese düsterste Zeit der Bierbrauerei endete 1591 mit der letzten Verbrennung einer Brauhexe. Auf Dauer setzte sich der Hopfen als Würze des Gerstenbreis durch. Im Jahre 1493 verkündete Herzog GEORG (der Reiche) von Bayern-Landshut die Anordnung:
„Item die Bierbrauer und andere sollen auch nichts zum Bier gebrauchen, denn allein Malz, Hopfen und Wasser, noch dieselben Bräuer auch durch Bierschänken und andere nichts in das Bier thun, bey Vermeidung von Strafe an Leib und Gut.“
Seit 1516 wurde diese Verordnung als deutsches Reinheitsgebot bekannt und ist immer noch gültig: Wasser, Hopfen und Getreide sind zum Bierbrauen zugelassen, sonst nichts.
Der technologische Fortschritt ging auch am Bier nicht vorbei. Als im Jahre 1835 die erste deutsche Eisenbahn von Nürnberg nach Fürth fuhr, waren zwei Fass Bier das erste Transportgut. CARL VON LINDE erfand 1876 die Kältemaschine. Zur Herstellung von gutem Bier sind tiefe Temperaturen erforderlich, und so wurde seine Maschine zum ersten Mal in einer Münchner Brauerei erprobt. Ab dieser Zeit konnte nun auch im Sommer mit gleicher Qualität gebraut werden. Im gleichen Jahr veröffentlichte der Mikrobiologe LOUIS PASTEUR seine Études sur la bière (Untersuchungen über das Bier), in denen er den wissenschaftlichen Hintergrund des Brauvorgangs darlegte. Bald darauf züchteten die verschiedenen Brauereien ihre eigenen Brauhefen (z. B. Saccharomyces carlsbergiensis). Eine letzte technologische Neuerung war die Einführung der Kegfässer im Jahre 1964. Zuvor war das Bier in Holzfässern aufbewahrt und transportiert worden. Die Kegfässer bestehen aus Edelstahl und besitzen ein Steigrohr, was das An- und Abschlagen sowie die Reinigung der Fässer wesentlich vereinfacht.
Früher lagerte man Bier in großen Holzfässern. Heute sind die Fässer aus Metall.
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