Bier brauen – mit dieser Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Bierherstellung

Eine Vielzahl an verschiedenen Faktoren sind entscheidend für ein gutes Bier. Angefangen mit der Farbe und dem Geschmack über den Kohlensäuregehalt bis hin zur Höhe der Schaumkrone – das sind alles wesentliche Eigenschaften, die den Qualitätsunterschied ausmachen können.

Um diese Eigenschaften zu beeinflussen, bedarf es naturgemäß guter Zutaten wie Wasser, Malz, Hefe und Hopfen. Doch eine ganz entscheidende Rolle spielt dabei auch der Bierherstellungsprozess selbst!

Bei der Bierherstellung sind Faktoren wie Temperatur, Füllstand, pH-Wert, Druck und Durchfluss ausschlaggebend. Nur wenn diese Parameter exakt kontrolliert und gesteuert werden, kann die Produktion eines hochwertigen Bieres sichergestellt werden.

Wie gelingt die Bierherstellung in zehn Schritten?

Automation24 erklärt Ihnen den Brauprozess und stellt Ihnen in zehn Schritten den Prozess der Bierherstellung vor. Lassen Sie sich in die Welt des Bieres entführen und erfahren Sie, worauf es beim Brauen ankommt.

Abb. 1: Zehn große Schritte machen den Brauprozess aus – Automation24 erklärt sie Ihnen

1. Schritt: Aus Getreide wird geschrotetes Malz

Fangen wir ganz von vorne an. Am Anfang des Prozesses steht gekeimtes Getreide, auch als Malz bekannt. Für die Mehrheit der Biere bildet dabei Weizen und Gerste die Grundlage, doch für exklusive Biere wird z. B. auch Dinkel und Roggen verarbeitet.

Die für die Bierproduktion benötigten Rohstoffe werden in Rohstoffsilos gelagert, die durch kontinuierliche Messung des Füllstands durch z. B. berührungslos arbeitende Radar-Füllstandmessgeräte vor einem Leerlauf bewahrt werden.

Die Erreichung von Grenzständen kann zusätzlich mit einem Vibrationsfüllstandschalter oder Drehflügelschalter für Schüttgüter erfasst werden.

Das Getreide wird gekeimt, indem es für einige Tage in Wasser eingeweicht und im Anschluss noch ein paar Tage getrocknet wird. Durch den so abgeschlossenen Keimungsprozess werden die Enzyme in den Körnern aktiviert.

Die Zufuhr von Wasser kann hier mit magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten kontrolliert werden, während sich zur Überwachung des Trocknungsprozesses Tempertursensoren, Temperturtransmitter und Temperturregler eignen.

Abb. 2: Gemälztes Getreide bildet die Grundlage zur Bierherstellung

Schließlich wird das Malz in einer Schrotmühle geschrotet. Hierbei sind verschiedene Feinheitsgrade möglich, wobei es jedoch wichtig ist, dass die Spelzen unversehrt bleiben.

Damit die Mühle nicht ohne Malz betrieben wird und Gefahr läuft, Schaden zu nehmen, muss ein stetiger Malzzulauf sichergestellt werden. Hygienische kapazitive Füllstandschalter oder Vibrationsfuellstandschalter für Schüttgüter stellen hierzu eine geeignete Lösung dar.

Um darüber hinaus die ordnungsgemäße Funktionalität der Schrotmühle zu überwachen, werden z. B. zusätzlich Schwingungssensoren eingesetzt.

2. Schritt: Maischen – aus Malzstärke wird Zucker

Schließlich wird das Malzschrot mit Wasser in einem Bottich zu einem Gemisch vermengt, das sich „Maische“ nennt. Daher wird der Bottich auch als „Maischepfanne“ und der Vorgang selbst als „Maischen“ bezeichnet.

Die Wasserzufuhr wird auch hier mit magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten überwacht.

Damit die Maischepfanne stets gefüllt ist, muss ihr Füllstand kontinuierlich erfasst werden. Hierzu eignen sich bspw. Radar-Füllstandmessgeräte oder hydrostatische Füllstandmessgeräte.

Beim Maischen werden durch Erhitzung Enzyme aktiviert, die die Stärke aus dem Malz spalten – in vergärbare und nicht vergärbare Zucker.

Aus diesem Grund wird dieser Prozessschritt auch „Verzuckerung“ genannt.

Der vergärbare Zucker (Maltose) wird später in Alkohol umgewandelt, während der Zucker im Bier als Süße verbleibt.

Im Anschluss an die Rast-Phasen wird auf 78 °C geheizt und unmittelbar „abgemaischt“, das heißt in den nächsten Prozessschritt überführt werden.

Die Einhaltung der optimalen Temperaturen während des Maischeprozesses können bspw. mittels hygienischer Temperatursensoren, Temperaturtransmitter und Temperaturreglern gewährleistet.

Der gesamte Maischevorgang dauert ungefähr eine Stunde. Das Ergebnis dieses Prozesses ist ein würziger Sud, der aus löslichen Extraktstoffen und unlösbaren Feststoffen besteht.

Bei ersten leichteren Treber-Verklumpungen können bereits Nachgüsse Abhilfe schaffen.

Jedoch muss verdichteter Treber mit einer Höhe von mehr als 30 cm vorerst durch ein Rührwerk aufgehackt werden. Auf diese Weise kann ein Flüssigkeitsdurchlass durch das Sieb und dadurch ein gleichmäßiges Auswaschen gewährleistet werden.

Ein Treber-Mangel dagegen erfordert die Beigabe von geschmacksneutralen Feststoffen wie Reisspelzen oder Stroh, damit die Schwerkraft des ungelösten Malzschrots ihr Übriges tun kann und eine vollständige Filtration möglich ist.

Da mit zunehmender Hitze die Viskosität abnimmt, ist beim Läutern der zusätzliche Einsatz von geeigneter Temperaturmesstechnik zu empfehlen, um die Temperatur der Würze zu kontrollieren und eine optimale Siebung zu ermöglichen.

Der Vorgang des Läuterns endet mit Gewinnung der größten Menge an extrahierter Würze, also mit Erreichen der „Pfannevollwürze“. Um diesen Zeitpunkt zu bestimmen, ist es erforderlich, die Konzentration der Würze zu messen.

Abb. 5: Die Würze wird unter Zugabe von Hopfen gekocht

4. Schritt: Kochen der Würze und Hopfenzugabe

Der Treber wird mit heißem Wasser bei einer Optimaltemperatur von 78 °C vom Restzucker befreit, also frei gewaschen und im Anschluss als Viehfutter oder zum Backen von Brot weiterverwendet. Dieser Vorgang ist in Fachkreisen auch als „Anschwänzen“ bekannt.

Dagegen wird die verbliebene klare Flüssigkeit bzw. Würze unter portionsweiser Zugabe von Hopfen in einer „Würzpfanne“ gekocht.

Die Zuführung von Würze und Hopfen kann mit entsprechender Füllstandmesstechnik sowie Drucksensoren und Drucktransmittern mit Hygieneanschluss dosiert werden. Dadurch wird ein Überlaufen der Pfanne verhindert und ein sicherer Kochprozess gewährleistet.

Beim Kochen der Würze ist es ebenfalls von entscheidender Wichtigkeit, mit bspw. Temperatursensoren, Temperaturtransmittern und Temperaturreglern die Kontrolle über die Temperatur beizubehalten, denn durch das Kochen sterben Bakterien ab und die Würze wird sterilisiert sowie haltbar gemacht.

Darüber hinaus werden dadurch weitere wertvolle Inhaltsstoffe aus dem Hopfen freigesetzt, wozu bspw. die ätherischen Öle sowie die bittere Alphasäure zählen.

In diesem Zusammenhang ist es daher wichtig den Säuregrad zu kontrollieren, z. B. mit ph-Sensoren. Ein niedriger ph-Wert führt dazu, dass das Bier sauer schmeckt. Ein hoher Wert wiederum begünstigt einen milderen Geschmack.

Die Hopfenmenge, -sorte und -kochzeit dagegen bestimmt, wie herb das Bier am Ende schmeckt. Der Bitterstoffgehalt unterschiedlicher Biere wird von Fachexperten durch die International Bitterness Units-Kennzahl oder kurz gesagt durch das „IBU“ unterschieden.

Durch die Verdampfung des Wassers ergibt sich der vorerst endgültige „Stammwürzegehalt“. Dieser Messwert wird in der Regel in der Maßeinheit Grad Plato (°P) ausgegeben und beschreibt den Anteil an Nährstoffen, die sich vor der Vergärung aus dem Malz und Hopfen im Wasser gelöst haben. Die Stammwürze lässt sich z. B. präzise mittels einer Würzespindel ermitteln. Einer zu hohen Stammwürze kann mit abgekochtem Wasser zur Verdünnung entgegengewirkt werden.

5. Schritt: Würzeklärung

In modernen Brauereien wird wie die gehopfte Würze oder auch „Ausschlagwürze“ nun in ein zumeist zylindrisches Gefäß mit Paddeln gepumpt, das als „Whirlpool" bezeichnet wird.

Mit geeigneter Füllstandmesstechnik kann z. B. sichergestellt werden, dass ideale Mengen an Würze transferiert werden und das Gefäß nicht überläuft. Um sicherzustellen, dass der Whirlpool nicht leer läuft, können hygienische Grenzstandsensoren mit hygienischen Prozessanschlüssen eingesetzt werden.

Mit Hilfe der rotierenden Paddel sammeln sich die beim Kochen entstandenen Schwebeteile wie Eiweißflocken (Heißtrub) sowie feste Partikel (Bruch) in Form von Hopfen- und Faserresten in der Mitte des Kessels an. Die unerwünschten Reste werden dann nach ungefähr einer halben Stunde mit einer Pumpe abgesaugt.

Abb. 6: Die Ausstattung einer modernen Brauerei

Abb. 9: Die richtige Lagerung des Bieres hat Einfluss auf Aroma und Geschmack

8. Schritt: Bierlagerung

Damit das Bier sein volles Aroma entfalten und seine typische Farbe entwickeln kann, wird eine Lagerung in einem Tank bis zu drei Wochen empfohlen. Die Temperatur sollte sich dabei zwischen 1 °C bis 2 °C belaufen. In dieser Nachgärungszeit setzen sich letzte unlösliche Restsubstanzen ab.

Der Brauer kann durch die Messung und Überwachung von Druck, Temperatur und CO₂-Gehalt den für ihn optimalen Zeitpunkt der Bierreife ermitteln.

Zur Druck- und CO₂-Kontrolle bieten sich Drucksensoren und Drucktransmitter für Hygienanwendungen an. Die Temperaturmessung kann z. B. mittels für die Lebensmittelindustrie geeigneter Temperaturmesstechnik vorgenommen werden.

9. Schritt: Letzte Filtration

Um ein klares und farblich ansprechendes Bier zu erhalten, werden letzte Rückstände wie Hopfen, Hefe und Eiweiß-Gerbstoffgemische aus dem Nachgärungsprozess herausgefiltert, mit bspw. „Kieselgurfilter“ .

Die Minimal- und Maximalgrenzstände des Zuführtanks für Kieselgur werden mit kapazitiven Füllstandschaltern für hygienische Anwendungen erfasst.

Im Filtrationssystem selbst kann die Flüssigkeitsströmung mittels Strömungssensoren überwacht werden.

Der Verschmutzungsgrad des Filters lässt sich mit Drucksensoren oder Drucktransmittern für die Lebensmittelindustrie monitoren. Auf diese Weise lassen sich Filterverstopfungen umgehen.

Abb. 10: Eine abschließende Filtration gewährleistet die Reinheit des Bieres

Abb. 11: Bei der Abfüllung muss darauf geachtet werden, dass keine Kohlensäure entweicht

10. Schritt: Abfüllung & CIP/SIP-Reinigung

Mit der Abfüllung des Bieres in Flaschen, Dosen oder Fässern erfolgt der letzte große Schritt im Bierherstellungsprozess.

Hier kommt es auf den richtigen Gegendruck an, damit einem Entweichen der Kohlensäure vorgebeugt werden kann. Sowohl Drucksensoren als auch Drucktransmitter unterstützen dabei, den Druck unter Kontrolle zu behalten.

Einem Trockenlauf der Abfülltanks kann mit hygienischen kapazitiven Füllstandschaltern vorgebeugt werden. Mit den für die Lebensmittelindustrie geeigneten Füllstandsensoren werden die Biermengen in den Tanks abgefragt.

Da der Einsatz von Automatisierungstechnik für die Lebensmittelindustrie immer besonderer hygienischer Vorkehrungen bedarf, ist im Anschluss an den Brauprozess eine sorgsame Reinigung aller Systeme vorzunehmen. Automatisierte CIP/SIP-Verfahren stellen hier bspw. sicher, dass das Bierbrauen stets aufs Neue ein sicherer und keimfreier Prozess bleibt.

Mit Leitfähigkeitssensoren wird wiederum dafür gesorgt, dass im Anschluss keine Reinigungsmittel oder Spülwasserrückstände in den Produktionskreislauf und somit in das Bier gelangen.