Die Firma Anton Paar GmbH entwickelt in Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen und Universitäten Präzisionsmessgeräte. Die Spezialisierung liegt im Bereich der Entwicklung und Produktion von Geräten zur Dichtemessung, Konzentrationsmessung, der Rheometrie – das ist die Messung des Verformungs- und Fließverhaltens von Materie – und der CO2-Messung.
Die Analytikgeräte der Firma Anton Paar finden Anwendung im gesamten Brauprozess. Der Firmensitz liegt in Graz / Österreich. Das Tochterunternehmen für den Vertrieb und Service in Deutschland hat seinen Sitz in Ostfildern bei Stuttgart.
Wie die Forschungen aus 150 Jahren in Weihenstephan und andernorts zeigen und gezeigt haben, gibt es viele Einflussfaktoren, die den Brauprozess und die Qualität der Produkte bestimmen, angefangen schon beim Rohmaterial. Deshalb sind Präzisionsmessungen im Prozess von Anfang an sehr wichtig, um Störfaktoren frühzeitig festzustellen und eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten, die höchsten Ansprüchen genügt – hinsichtlich Aussehen, Geschmack, Hygiene. Somit ist, durch den Einsatz von Analytikgeräten im Brauwesen ein Quantensprung durch Präzisionsmessungen und Automation in der Qualitätssicherung vollzogen worden.
Schon die Qualität des Rohstoffs prüfen
Bereits die Qualität der Rohstoffe ist Schwankungen unterworfen. Wie sah beispielsweise die Wasserversorgung der Gerste aus, wie ihre Lagerbedingungen? Welche Sorte wurde geliefert?
In der Mälzerei: Trocknung des Grünmalzes
Beim Mälzen wird Gerste unter Zugabe von Wasser kontrolliert zum Keimen gebracht. Durch den Keimungsprozess, der etwa am fünften Tag abgebrochen wird, wenn die Keimlinge ineinander greifende Wurzeln gebildet haben, wird im Korn das Enzym Amylase stark angereichert, das später im Prozess der Maische zur Aufspaltung der Stärke gebraucht wird.
Das nun folgende Darren, eine Erhitzung der Keimlinge auf 85 bis 100 °C stoppt die Keimung und trocknet das Grünmalz. Soll helles Bier gebraut werden, verläuft das Darren bei 85 °C, für dunkles Bier bei 100 °C. Der Mälzer beeinflusst den natürlich ablaufenden Prozess nur über die Steuerung von Temperatur, Feuchtigkeit und Belüftung. Auch in der Mälzerei werden in der Produktion an allen notwendigen Stellen Kontrollen zur Sicherung der Nahrungsmittelqualität durchgeführt.
In der Brauerei: Einen Blick auf den Boden des Kupferkessels werfen
Das Braumalz wird von der Mälzerei an die Brauerei geliefert und hier in einer Schrotmühle gemahlen.
Der Brauvorgang geht im Sudhaus vor sich. Hier beginnen die Messungen mit den Präzisionsinstrumenten der Firma Anton Paar. In der Maischpfanne wird Brauwasser dem Malzschrot zugesetzt. An das Brauwasser werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Es muss eine noch bessere Qualität aufweisen als das Trinkwasser. Viele Brauereien verfügen über eigene Brunnen oder Quellen.
Die Maische wird auf verschiedene Temperaturstufen erhitzt. Die in den Körnern enthaltenen Enzyme – trotz des Darrens immer noch aktiv – wandeln die wasserunlösliche Stärke des Getreides in löslichen Malzzucker um.
Dichtemessungen und Messungen des pH-Wertes zeigen, wie gut der Prozess der enzymatischen Umwandlung beim Maischen gelingt.
Die Qualität des Malzextrakts lässt sich mit der Dichtemessung bestimmen. Sie ist das Ergebnis der erreichten Enzymaktivität und der Menge an fermentierbarer Maltose, die produziert wurde. Die Viskosität des Würzextraktes gibt Hinweise auf den Grad der erreichten Umwandlung, auf die Löslichkeit des Malzes, die zu erwartende Zeit des Läuterns, die Filtrierbarkeit des Bieres, seine Schaumstabilität, und bestimmt auch seinen Geschmack. So lassen sich mit diesen Messungen bereits Aussagen über die Produktqualität und die Effizienz des weiteren Brauvorgangs treffen. Von Anfang an müssen Messungen vorgenommen werden, um Spuren von schädlichen Verunreinigungen, die den weiteren Prozess stören, aufzudecken. Nicht zu vergessen ist, dass die Kosteneffizienz der Produktion gesteigert wird, wenn bereits zu Beginn präzise Messungen zur Qualität des Rohmaterials erfolgen.
Im Läuterbottich werden Hüllen der Getreidekörner als feste Bestandteile (Treber) von allen flüssigen Bestandteilen unter Zufuhr von Brauwasser aus dem Malz (Würze) getrennt. Die Würze enthält den gelösten Malzzucker und alle Aroma- und andere Inhaltsstoffe. Nur diese wird in der Würzepfanne zum Brauen weiter verwendet.
Laufende Messungen (der Dichte und Temperatur über Schallgeschwindigkeit) im Prozess des Läuterns und beim Abfließen der Würze erlauben eine bessere Kontrolle, wann Wasser dem Kessel zugeführt werden sollte, wann Abwasser abgelassen, wie die Effizienz des Vorgangs gesteigert werden kann – auch, ob es möglich ist, an Wasserzufluss oder -abfluss zu sparen, um bewusst mit dem Rohstoff Wasser umzugehen und Kosten zu sparen.
In der Würzepfanne wird der Hopfen zugegeben. Der Hopfen verleiht dem Bier sein spezifisches Aroma und seinen herben Geschmack. Er erhöht die Haltbarkeit des Bieres maßgeblich, und das auf ganz natürliche Art und Weise. Die Festigkeit der Schaumkrone geht auch auf die Verwendung des Hopfens zurück. Die Mischung aus Würze und Hopfen wird in der Würzepfanne ungefähr eine Stunde lang gekocht. Es gibt unterschiedliche Hopfensorten als Aroma- oder Bitterhopfen, die je nach Biertyp verwendet werden. Je mehr Hopfen zugegeben wird, umso herber schmeckt das Bier. Die gleichen Messungen (Dichte und Temperatur über Schallgeschwindigkeit) in der Würzepfanne reduzieren die Kochzeit, erhöhen dadurch den Mengendurchsatz im Brauhaus und erleichtern die nachfolgenden automatisiert verlaufenden Produktionsschritte.
Im Whirlpool werden nun verbliebene Trübstoffe entfernt. Auch im Würzekühler werden die Dichtemessungen und die Temperaturmessung über Schallgeschwindigkeit vorgenommen. um die Qualität der laufenden Produktion zu kontrollieren. Je nach Art des zu erzeugenden Bieres wird die gewonnene Würze aus den vorherigen Produktionsschritten auf 5 – 7 °C oder 15-20 °C in einem Tank herunter gekühlt, bevor die Bierhefe hinzugefügt wird. Über die Temperaturkontrolle wird eine weitere Qualitätssicherung durchgeführt: Wird das entsprechend der Abkühlungstemperatur angestrebte Produkt erreicht oder nicht?
Auch die Gärung wird kontrolliert
Im Gärtank wird die Bierhefe aktiv. Der in der Würze enthaltene Malzzucker dient ihr als Nahrung. Der Zucker wird in alkoholischer Gärung zu Alkohol, CO2 und Wasser umgewandelt. Das entstandene CO2 wird dem System entzogen. Der Gärvorgang wird mittels Dichtemessungen, Messungen des pH- und des Alkoholgehaltes kontrolliert. Die Dichtemessungen erlauben Rückschlüsse, wie und in welcher Geschwindigkeit die Fermentationskurve vollzogen wird. Weiterhin: wann und ob in den Prozess eingegriffen werden muss. Die Messung des pH-Wertes gibt Aufschluss über die Qualität des Bieres und seinen Geschmack. In dem sich anschließenden Prozess zur Vorbereitung auf die Lagerung werden dem Bier CO2 und Wasser hinzugefügt. Es wird weiterhin der Alkoholgehalt kontrolliert. Weiterhin werden Dichtemessungen eines Auszugs vorgenommen. Gelöster Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid werden bestimmt, die Farbe des Bieres, sein pH-Wert, seine Viskosität (Fließverhalten) und seine Trübheit ebenfalls. Auch hier tragen exakte Messungen zur Produktverbesserung bei. Sie garantieren eine einheitliche Erzeugung und eine Kostensenkung. Das Fließverhalten des Bieres hat Einfluss auf seine Filtrierbarkeit. Bevor das Jungbier in die Lagertanks gefüllt wird, wird die Hefe, die ihre Arbeit verrichtet hat, abgezogen. Etwaige verbliebene Trübstoffe werden herausgefiltert. Vor der Abfüllung in die Lagertanks sollten dort die gleichen Parameter gemessen werden: Alkoholgehalt, Dichtemessung, gelöster Sauerstoff, gelöstes CO2, Farbe, pH-Wert, Fließverhalten, Trübheit. In diesen Tanks würde vor der Abfüllung die letzte Möglichkeit bestehen, kontrollierend in den Prozess einzugreifen.
In Lagertanks wird noch einmal Abwasser abgelassen. Der Geschmack rundet sich ab, der Restzucker wird fast komplett abgebaut und unerwünschte Aromastoffe ausgetrieben. Die Kohlensäure wird gebunden und verleiht dem Bier seine Spritzigkeit. Die restliche Hefe und Eiweißflocken setzen sich auf dem Boden ab, das Bier wird klar. Vor der Abfüllung passiert das Bier eine Filteranlage, um die restliche Hefe und Schwebstoffe zu entfernen. Hier werden wiederum Alkoholgehalt, die Dichte, der gelöste Sauerstoff und das gelöste CO2 gemessen. Auch die Trübheit wird bestimmt. Diese letzten Messungen vor der Abfüllung garantieren, ob das Produkt die Qualitätsbestimmmungen hinsichtlich Biersorte und inhaltlicher Parameter erfüllt.
Abfüllung in Flaschen oder Fässer: In der Verpackungsstraße werden die gleichen Messungen ausgeführt wie vorher. Hinzu kommt die Messung elementarer Verunreinigungen. Die Messung wird entweder in der Verpackungsstraße oder im Labor vorgenommen. Auch diese soll die Übereinstimmung mit den Richtlinien dokumentieren. Diese letzte Produktkontrolle erhöht die Verbraucherzufriedenheit.
Auslieferung: Werden größere Mengen von Bier beim Endabnehmer in Tanks gepumpt, sind dort die gleichen Messungen vorzunehmen, um sicher zu stellen, dass während des Transports und der Umfüllung keine Qualitätseinbußen entstanden sind und um dem Verbraucher höchste Qualität zu garantieren. Gemessen werden wiederum Alkoholgehalt, Fließverhalten, gelöster Sauerstoff, gelöstes CO2, Farbe, pH-Wert und Trübheit des Bieres.
Es konnte gezeigt werden, dass die Präzisionsmessgeräte maßgeblich zur Gewährleistung der Produktqualität und zur Kosteneffizienz in der Produktion beitragen.