Auch die Brauer sind gefordert

Auch die Brauer
sind gefordert
Auswirkungen der Hopfenernte 2015
auf den Hopfeneinsatz in der Brauerei
Was für den einen ein hervorragender Sommer war, hat die Hopfenpflanzer
und den Hopfenhandel vor eine große Herausforderung gestellt. Geringere AlphaGehalte und magere Hektar-Erträge potenzieren sich und zeigen vor allem bei den
Aromasorten ein außergewöhnlich schlechtes Ergebnis. Die Ernterückgänge sind nicht
nur auf die Hallertau beschränkt. Es zeigt sich ein europaweites Problem der Missernte.
Die aktuelle Hopfenernte hinterlässt ihre Spuren aber nicht nur auf dem Hopfenmarkt.
Auch die Brautechnologen müssen sich auf eine Anpassung ihres Hopfeneinsatzes
vorbereiten, um den zum Teil sehr ungewöhnlichen Veränderungen der
Gehalte an Hopfeninhaltsstoffen Rechnung zu tragen.
D
ie folgende Ausarbeitung soll
den Praktikern Informationen und
Denkanstöße geben, um dieser Herausforderung begegnen zu können.
Dabei werden insbesondere die Hopfenbitterstoffe und die Hopfenaromastoffe betrachtet. Überlegungen zur
besseren Ausbeute der Hopfeninhaltsstoffe werden aufgeführt.
Bitterstoffe
Generell liegt der Bitterstoffgehalt der
Ernte 2015 deutlich unter dem Durch-
schnitt. Die Auswirkungen und Maßnahmen auf den Brauprozess werden
unten stehend betrachtet.
Der Quotient aus Konduktometerwert KW (EBC 7.5) und AlphaSäuren nach HPLC (EBC 7.7)
Abbildung 1 zeigt den Quotienten
EBC 7.5 / EBC 7.7 der Aromasorten
Hallertauer Saphir (HSR), Hallertauer
Select (HSE), Hallertauer Tradition
(HHT), Tettnang Tettnanger (TTE)
sowie den Hallertauer Taurus (HTU)
als Vertreter der Bittersorten. Es lässt
Abb. 1: Verhältnis KW zu HPLC (EBC 7.5 / EBC 7.7) bei Hopfen der Ernte 2010
bis 2015
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· BRAUINDUSTRIE 1/ 2016
sich eine eindeutige Zunahme für alle
fünf genannten Sorten vom Erntejahr
2014 zu Erntejahr 2015 erkennen.
Alle Sorten zeigen über den Betrachtungszeitraum von sechs aufeinanderfolgenden Ernten in 2015 den
Maximalwert. Bei der Ernte 2015 hat
sogar die Bittersorte Hallertauer Taurus den Wert der Aromasorte Hallertauer Tradition erreicht.
Durch den KW (EBC 7.5) werden
neben den Alpha-Säuren auch die
unspezifischen Bitterstoffe (S-Fraktion) mit erfasst. Der HPLC-Wert zeigt
nur den Gehalt an Alpha-Säuren und
ist somit immer niedriger als der KW.
Je größer der Quotient, desto höher ist
der Anteil der unspezifischen Bitterstoffe. Unspezifische Bitterstoffe sind
bei Aromahopfen in der Regel stärker vertreten als bei Bittersorten [ 1 ].
Abbildung 2 verdeutlicht die Unterschiede bei der Bitterstoffbestimmung in Hopfen anhand von Aromaund Bittersorten. In Abbildung 3 wird
verständlich, welche Unterschiede
beim Vergleich der Bittereinheiten in
Bier (EBC 9.8) und der reinen Iso-Alpha-Säuren in Bier nach HPLC (EBC
9.47) auftreten. Der Beitrag zur Bittere durch unspezifische Bitterstoffe
ist demnach auch im fertigen Bier
feststellbar.
Da die Bitterintensität und auch die
Bitterqualität aus unspezifischen Bitterstoffen gegenüber der aus reinen
Alpha-Säuren gewonnenen Bittere abweichen kann, gilt dies bei den Hopfen aus Ernte 2015 mit zu berücksichtigen. Als positiver Effekt ist hierbei
jedoch die meist rundere und harmonischere Bittere der unspezifischen
Bitterstoffe zu nennen.
Die Angabe der Bitterstoffe erfolgt auf
den Gebinden verschiedener Hopfenprodukte meist unterschiedlich. Dies
wird durch die folgenden Bespiele in
Tabelle 1 verdeutlicht. Die dazugehörige Analysenmethode ist ebenfalls
mit aufgeführt.
Auswirkungen auf die Betriebspraxis und Möglichkeiten
der besseren Bitterstoffausbeute
im Sudhaus
Durch die geringen Alpha-Gehalte
wird eine insgesamt höhere Hopfengabe notwendig sein. Dabei ist
mit mehr Kühltrub im Whirlpool und
mit einem steigenden Nitratgehalt
im fertigen Bier zu rechnen. Die gesamte eingebrachte Hopfenpulvermenge sollte aber einen Wert von 1,5
bis 2,0 kg / m² Whirlpooloberfläche
nicht überschreiten [ 2 ]. Hier erscheint
es sinnvoll zu prüfen, ob anstatt mit
Tabelle 1: Angabe Bitterstoffe auf Gebinden verschiedener
Hopfenprodukte
Produkt
Angabe auf dem Gebinde Nach Analysenmethode
Doldenhopfen /
Hopfenpellets
Angabe des KW
EBC 7.5
CO2-Hopfenextrakt
Angabe der Alpha-Säuren
nach HPLC *)
EBC 7.7
Ethanol-Hopfenextrakt
Angabe des KBW: (Konduktometer-
bitterwert)
EBC 7.6 + 50 %
der Iso-Alpha-Säuren
aus EBC 7.8
*) hier wäre der KW ungefähr gleich dem HPLC-Wert, da die unspezifischen Bitterstoffe
nicht mitextrahiert werden
Pellets Typ 90 mit Pellets Typ 45 gearbeitet werden kann. Die Hopfung der
Vorderwürze kann die Bitterstoffausbeute erhöhen und führt zu einer feineren Bittere [ 3 ]. Hier ist ein positiver
Effekt nur durch Versuchssude unter
gleichen Bedingungen herauszufinden.
Eine späte Würzesäuerung (kurz vor
dem Ausschlagen) hält die Würze
während der Kochung auf einem
höheren pH-Wert (pH 5,5 bis 6,0).
Neben einer verbesserten Isomerisierung der Alpha-Säuren wirkt sich
diese Maßnahme auch positiv auf die
Spaltung von DMS-P zu freiem DMS
aus [ 4 ]. Wird mit Maischesäuerung
gearbeitet, so sollte diese moderat
erfolgen [ 5 ]. Bei Hopfenprodukten
mit schnellerem Lösungsverhalten
verbleibt mehr Zeit für die Isomerisierung. Dabei zeigt zum Beispiel
ein Ethanol-Extrakt gegenüber einem
CO2-Extrakt einen gewissen Vorteil.
Die Intensität und auch die Umwälzung durch das installierte Würzekochsystem verlaufen in den Brauereien mehr oder weniger intensiv.
Optimierungen in diese Richtung ergeben mit Sicherheit eine verbesserte
Durchmischung der Hopfenprodukte
mit der Würze, in Folge dessen die
Ausbeute der Bitterstoffe leicht ansteigen sollte.
BRAU INDUSTRIE 1/2016 ·
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Abb. 2: Unspezifische Bitterstoffe in Hopfen
(beispielhaft dargestellt); Verhältnis KW / HPLC
Die erste Hopfengabe in die Würzepfanne sollte 5 bis 20 Minuten nach
Kochbeginn erfolgen, um zuerst die
Malzpolyphenole zur Reaktion mit
den hochmolekularen Stickstoffverbindungen zu bringen. Dadurch verringern sich die Verluste an Bitterstoffen, da diese an der intensivsten
Phase der Bruchbildung noch nicht
beteiligt sind [ 6 ].
Wird beim Abläutern der Eintrag von
Trübstoffen reduziert, so senkt dies
auch die Bitterstoffverluste bei der
Würzekochung. Außerdem kann so
eine Entlastung des Whirlpools durch
weniger Heißtrub erreicht werden. Ein
zu blankes Abläutern sollte allerdings
vermieden werden, da die nachfolgende Hefevermehrung und auch
die Gärung bei einem Mangel an
ungesättigten freien Fettsäuren und
Zink negativ beeinflusst wird. Dies
zeigt sich dann später durch einen
schlechteren Geschmack, schlechteren Schaum und eine geringere Geschmacksstabilität [ 7 ].
Dekoktionsverfahren liefern immer
eine bessere Bitterstoffausbeute als
Infusionsverfahren, da beim Teilmaischekochen bereits ein Teil der
Gerbstoff- / Eiweißverbindungen koagulieren kann.
Abb. 3: Unspezifische Bitterstoffe in Bier
(beispielhaft dargestellt); Verhältnis BE / HPLC
Die Wiederverwendung von Heißtrub als Zugabe zum ersten Anschwänzwasser stellt eine Möglichkeit dar, um ausgefällte Bitterstoffe
wieder in den Prozess einzubringen.
Auch die Zugabe zum Maischen ist
praktikabel. Es sollte aber darauf geachtet werden, dass die Entnahme
von Läuterwürze für die biologische
Säuerung vor der Heißtrubzugabe
erfolgt, da eingebrachte Bitterstoffe
die Milchsäureproduktion zum Erliegen bringen können [ 8 ]. Besondere
Aufmerksamkeit in Bezug auf die
Reinigung sollte dem Trubgefäß und
auch den trubführenden Leitungen
entgegengebracht werden. Bei der
Produktion von Bieren mit sehr unterschiedlicher Bittere ist der Eintrag von
schwankenden Bitterstoffmengen bei
der Heißtrub-Rückführung ebenfalls
zu berücksichtigen.
Auswirkungen auf die Betriebspraxis und Möglichkeiten
der besseren Bitterstoffausbeute
im Kellerbereich
Durch eine Vergärung in zylindrokonischen Gärgefäßen werden weniger
Hopfenbitterstoffe ausgeschieden und
die üblichen Verluste von ca. 30 Prozent im Kellerbereich etwas abgeschwächt. Während der Endphase
der Hauptgärung gelangen Bitterstoffe, Gerbstoffe und Eiweißverbindungen beim Durchfallen der Gärdecke wieder in Lösung.
Bei der Anwendung des Druckgärverfahrens ergeben sich noch weit geringere Bitterstoffverluste. Der Grund
dafür liegt in einer höheren CO2-Konzentration, die sich aufgrund des Gegendrucks im Tank einstellt. Infolgedessen kommt die Hefevermehrung
zum Erliegen [ 9 ]. Ausgehend von der
somit geringeren Anzahl an neugebildeten Hefezellen werden weniger
Bitterstoffe aus dem Substrat adsorbiert.
Die Hefezellzahl beim Anstellen zu
erhöhen, verringert ebenfalls die Vermehrungsrate im Gärtank. Der Rückgang der Bitterstoffverluste erfolgt,
wie bereits zuvor genannt, in gleicher
Weise.
Brauereien, die noch klassisch mit
einem Hefesieb arbeiten, müssen
wiederum mit höheren Bitterstoffverlusten rechnen. Die Entfernung der
Hopfenbitterstoffe beim Hefesieben
wird anschließend bei der nächsten
Führung wieder durch Adsorption
ausgeglichen.
Abschließend bleibt anzumerken,
dass bei allen Verfahren, die zur Verringerung von Bitterstoffverlusten anwendbar sind, mögliche Auswirkungen auf die Bierqualität unbedingt
mitberücksichtigt werden müssen.
Hopfen-Aromastoffe
Auch die Aromastoffe der Hopfen der
Ernte 2015 zeigen Unterschiede zu
den Gehalten früherer Ernten. Hier ist
wie bei den Bitterstoffen mit Auswirkungen auf den Brauprozess zu rechnen.
Der Gesamtölgehalt
Abb. 4: Gesamtölgehalte bei Hopfen der Ernte 2010 bis 2015 nach EBC 7.10
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· BRAUINDUSTRIE 1/ 2016
Aus Abbildung 4 geht hervor, dass
der Gesamtölgehalt der Aromasorten
Hallertauer Saphir (HSR), Hallertauer
Select (HSE), Hallertauer Tradition
(HHT) und Tettnang Tettnanger (TTE)
in der Ernte 2015 zumeist nur geringfügige Abweichungen im Vergleich
zur Ernte 2014 (durchschnittliche Bedingungen) aufzeigt.
Der Linaloolgehalt
Linalool gehört zur Gruppe der Mono
terpen-Alkohole und wird als Leitsubstanz für das Hopfenaroma im Bier
herangezogen. Ab einer Konzentration von etwa 20 µg / l kann diese Substanz im Bier wahrgenommen werden. Der Aromaschwellenwert kann
allerdings stark variieren, was mit
der sonstigen Aromaausprägung und
dem Biertyp in Zusammenhang gesehen werden muss. Andere, vor allem
die leichtflüchtigen Hopfenölkomponenten, spielen bei den Hopfengaben
im Sudhaus meist keine Rolle, da sie
sehr schnell und vollständig ausgedampft werden.
In Abbildung 5 ist sehr gut zu erkennen, dass bei den aufgeführten
Aromasorten Hallertauer Saphir, Hallertauer Select, Hallertauer Tradition
und Tettnang Tettnanger in der Ernte
2015 im Vergleich zum Vorjahr der
Linaloolgehalt zum Teil deutlich niedriger liegt. Die Rückgänge beim
Linalool sind nicht bei allen Aroma-
Abb. 5: Linaloolgehalte bei Hopfen der Ernte 2010 bis 2015 nach EBC 7.12
sorten gleich stark anzutreffen. Erstaunlicherweise hat aber der Linaloolgehalt im Hallertauer Taurus der
Ernte 2015 im Vergleich zum Vorjahr
sogar zugelegt.
Das Verhältnis von Linalool
zu Alpha-Säuren
Durch eine Betrachtung des Verhältnisses von Linalool zu Alpha-Säuren
ergeben sich wichtige Informationen
für die Hopfengabe, sofern eine Aromatisierung des Bieres gewünscht
wird. Abbildung 6 zeigt die Schwankungen im Linaloolgehalt im Bier bei
gleichbleibender Alpha-Dosage.
Es zeigt sich zum Beispiel, dass bei
der Sorte Hallertauer Tradition dieses
Verhältnis von 2014 auf 2015 um die
Hälfte zurückgegangen ist. Die daraus zu ziehenden Schlüsse werden
im Folgenden beschrieben.
Auswirkungen auf die
Betriebspraxis bei der Herstellung
hopfenaromatischer Biere
im Sudhaus
Unter den gegebenen Umständen
sollte bei einem gewünschten Hopfenaroma die späten Gaben beim
Kochen oder in den Whirlpool nicht
nach Alpha-Säuren, sondern nach
Zusammenfassung
Abb. 6: Linaloolgehalte zu Alpha-Säuren (EBC 7.12 / EBC 7.5) bei Hopfen
der Ernte 2010 bis 2015
Linalool berechnet und dementsprechend angepasst werden [ 10 ]. Der Linaloolgehalt beim Ausschlagen sollte
in etwa bekannt sein, damit die richtige Hopfenmenge für den Whirlpool
bestimmt werden kann. Im Whirlpool
ist mit einer Linalool-Ausbeute von
ca. 80 Prozent zu rechnen. Auch hier
ist das Heißtrubaufnahmevermögen
des Whirlpools mit zu berücksichtigen.
Bei einer späten Gabe, die auf das
zu erzielende Aroma ausgelegt ist,
sollte darauf geachtet werden, wieviel
Alpha-Säuren mit der Hopfengabe zur
Aromatisierung eingebracht werden.
In der Summe müssen alle Hopfengaben berücksichtigt werden, denn
sie erfahren im Whirlpool eine weitere
Isomerisierung. Je höher die Hopfengabe war und je kürzer die mittlere
Kochdauer des Hopfens in der Würzepfanne stattfand, umso stärker wird
die Nachisomerisierung ausfallen. Es
ist mit einer Zunahme der Iso-AlphaSäuren von 15 Prozent bis zu 25 Prozent zu rechnen [ 11 ].
Durch das Abkühlen der Würze vor
dem Whirlpool („pre-cooling“) ist mit
einer höheren Ausbeute von Hopfen-
Frank Peifer
Technischer Direktor
Europa, Simon H.
Steiner, Hopfen
GmbH, Mainburg
(www.hopsteiner.de)
Willi Mitter
Technischer Direktor,
Simon H. Steiner,
Hopfen GmbH
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· BRAUINDUSTRIE 1/ 2016
aromastoffen zu rechnen. Außerdem
wird die Bildung von freiem DMS
verhindert. Eine Nachisomerisierung
findet hier bei Temperaturen um die
80 °C kaum noch statt.
Einrichtungen zur Nachverdampfung
zwischen Whirlpool und Würzekühler führen immer zum wesentlichen
Verlust der noch verbliebenen Hopfenaromastoffe. In solchen Fällen
ist das aromabetonte Hopfen beim
Ausschlagen und / oder im Whirlpool
nicht sinnvoll.
Eine Alternative zur Aromatisierung
der Heißwürze stellen „Durchlaufextraktoren“ dar, bei denen die heiße
Würze in einem geschlossenen System eine Hopfenvorlage durchläuft
und anschließend sofort im Würzekühler abgekühlt wird. Da hier
keine Ausdampfverluste entstehen,
muss die Zusammensetzung der Hopfenaromakomponenten dementsprechend mitberücksichtigt werden.
Auswirkungen auf die
Betriebspraxis bei der Herstellung
hopfenaromatischer Biere
im Kellerbereich
Beim Linalool findet praktisch kein
Verlust während der weiteren Bierherstellung statt. Auch durch die Bierfiltration wird der Linaloolgehalt nicht
beeinflusst. Aufgrund seiner polaren
Struktur hat Linalool sehr gute Lösungseigenschaften in Bier.
Anderen unpolaren Hopfenaromakomponenten beschert ihre relative
Unlöslichkeit in Bier eine hohe Flüchtigkeit. Selbst Substanzen, die mit der
Würze in den Gärkeller gelangt sind,
werden dort mit der aufsteigenden
Gärungskohlensäure weitestgehend
entfernt.
Aus diesen Gründen bleibt das Whirlpool- oder „late-hopping“-Aroma zu
einem großen Teil auf das Linalool
und geringfügig auch auf andere Monoterpen-Alkohole beschränkt.
Durch die im Jahr 2015 witterungsbedingte schlechte Hopfenernte in
Europa kommt es nicht nur zu einer
angespannten Lage auf dem Hopfenmarkt. Auch die Brauer sind in der
Herstellung gefordert, da die maßgeblich für den Biercharakter verantwortlichen Inhaltsstoffe zum Teil
doch erheblich vom Durchschnitt ab
weichen.
In so einem Fall müssen die Mengen
an Bitterstoffen und Aromastoffen der
einzelnen Hopfensorten in Bezug auf
ihre stofflichen Verteilungen genauer
analysiert werden. Abweichungen bei
den unspezifischen Bitterstoffen und
auch beim Linalool führen bei Nichtbeachtung zu Fehldosagen, die sich
auch im fertigen Bier widerspiegeln
können.
Durch höhere Gaben zur Erreichung
der gleichen Bierbittere und bei Bedarf auch des gleichen Aromas ergeben sich technologische Herausforderungen, die es meist im Sudhaus
zu beherrschen gilt. Oft scheitert es
an der Einrichtung, die eine Veränderung der Technologie nicht zulässt.
Höher konzentrierte Hopfenprodukte
können hier Abhilfe schaffen.
Dieser Artikel wurde für die Betriebspraxis verfasst, um die Verantwortlichen in den Brauereien vor Überraschungen in Bezug auf den Hopfeneinsatz des aktuellen Jahrgangs zu
bewahren. M
Quellen
1. Mitter W., Cocuzza S., Typische
Charakteristik, Praxiserfahrungen mit neuen
Hopfensorten, Brauindustrie 2 / 2009
2. Narziss L., Back W., Die Bierbrauerei,
Band 2: Die Technologie der Würzebereitung, 8. Auflage, 2009
3. Preis F., Mitter W., Brauwelt 42,
2 137 bis 2 144, 1993
4. Narziss L., Back W., Die Bierbrauerei,
Band 2: Die Technologie der Würzebereitung, 8. Auflage, 2009
5. Back W., Ausgewählte Kapitel
der Brauereitechnologie, 2005
6. Narziss L., Back W., Die Bierbrauerei,
Band 2: Die Technologie der Würzebereitung, 8. Auflage, 2009
7. Narziss L., Back W., Die Bierbrauerei,
Band 2: Die Technologie der Würzebereitung, 8. Auflage, 2009
8. Narziss L., Back W., Die Bierbrauerei,
Band 2: Die Technologie der Würzebereitung, 8. Auflage, 2009
9. Schönenberger S., Der physiologische
Zustand und der Sauerstoffbedarf
von Bierhefen unter brautechnologischen
Bedingungen, Dissertation, 2010
10. Back W., Ausgewählte Kapitel
der Brauereitechnologie, 2005
11. Narziss L., Back W., Die Bierbrauerei,
Band 2: Die Technologie der Würzebereitung, 8. Auflage, 2009

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