Search

Aufgrund von Züchtungs- und Wettereinflüssen ändert sich die Qualität des Rohstoffes Malz ständig. Der Prozessschritt innerhalb der Bierbereitung, bei dem Schwankungen der Malzeigenschaften ausgeglichen werden müssen, ist das Maischen. Bisher wird dieser Prozessschritt weitgehend empirisch über Temperatur-Zeit-Programme gesteuert, wobei Schwankungen in der Malzqualität nicht ausreichend berücksichtigt werden. Hieraus können sich große Verarbeitungsprobleme in Bezug auf die Filtrierbarkeit des Bieres und erhebliche Qualitätseinbußen bei der Schaumhaltbarkeit und dem Geschmack sowie der Geschmacksstabilität des Bieres ergeben. Diese Schwierigkeiten sind nach Beendigung des Maischprozesses nicht mehr zu beheben. Es wäre wünschenswert, den Maischprozess online zu beobachten und dadurch rückgekoppelt steuern zu können, um die Würze- und die Bierqualität konstant zu halten. Somit können diese Probleme vermieden werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden Analysen zur chronologischen Beobachtung von Maischprozessen ausgesucht und angewendet. Dies waren der ß-Glucan-Gehalt zur Diagnose der Zytolyse (Zellwandlösung), der FAN-Gehalt zur Beurteilung der Proteolyse (Eiweißlösung) und die fotometrische Jodprobe sowie der Extraktgehalt zur Erfassung der Amylolyse (Stärkelösung). Bezüglich der Zytolyse wurde festgestellt, dass ihr Ausmaß erst rückwirkend beurteilt werden kann und nicht während sie beeinflussbar ist. Die Proteolyse ist in ihrem Fortschritt am FAN-Gehalt erkennbar. Dieser nimmt einen ähnlichen Kurvenverlauf wie der lösliche Stickstoff. Die Amylolyse ist hauptsächlich durch Zuwachs an Extrakt in der Lösung charakterisiert. Physikalische Daten wurden mittels einer an den Maischbottich angeschlossenen Messstrecke generiert. Dies waren die Dichte, die Schallgeschwindigkeit, die Leitfähigkeit und die Viskosität der Maische. Außerdem ist an die Messtrecke ein Gerät zur online-Messung der Jodprobe anschließbar. Die im Labor gewonnenen Analysendaten wurden mit den physikalischen Daten verglichen. Dieser Vergleich ergab, dass der Fortschritt der Proteolyse durch die Erfassung der Leitfähigkeit der Maische beobachtbar ist, da diese mit dem FAN-Gehalt korreliert. Der physikalische und enzymatische Prozess der Amylolyse mit den Teilprozessen Stärkeverkleisterung und Stärkeverflüssigung ist online über die Viskosität der Maische zu erkennen. Das Ausmaß der Malzausbeute, welches die Amylolyse am Ende des Maischprozesses charakterisiert, ist über die dem Extraktgehalt ähnlich verlaufende Schallgeschwindigkeit und die Dichte der Maische online nachzuvollziehen. Die klassischen Rasten des Maischprozesses werden durch diese Verfolgbarkeit der Degradationsvorgänge regelbar gemacht: So zeigt das Erreichen einer bestimmten Leitfähigkeit der Maische eine ausreichende Eiweißrast an. Die Beobachtung der Viskosität der Maische und der online-Jodprobe ermöglicht die Erkennung der Stärkeverkleisterung und -verflüssigung. Dadurch lässt sich die Maltoserast zeitlich eingrenzen. Die Ausbeute ist durch die Dichte und die Schallgeschwindigkeit verfolgbar. Dies erlaubt die Regelung der Verzuckerungsrast. Neben der Möglichkeit, eine definierte Würzequalität herstellen zu können, wird durch dieses neue System eine zeitliche Optimierung des Maischprozesses erreicht. Dadurch ist auch eine Erhöhung der Sudfolge und somit eine Steigerung der Sudhauskapazität möglich. Dies hat in vielen Brauereien Kostensenkungen zur Folge, da der Maischprozess zeitlich limitierender Faktor ist. Variierende Maischverfahren und unterschiedliche Malzqualitäten wurden untersucht, um Grenzen der Einflussnahme auf die Bierqualität über den Maischprozess festzustellen. Hierbei ergab sich das beste Resultat für ein kurzes Maischverfahren unter Verwendung gut gelösten Malzes. Dennoch konnten mit online-Beobachtung des Maischens auch unter Verwendung sehr knapp gelöster Malze Biere guter Qualität hergestellt werden. Dies bedeutet, dass mit dieser neuen Möglichkeit der Steuerung des Maischprozesses rohstoffunabhängig die Herstellung einer guten Bierqualität möglich ist. Darüber hinaus ist eine optimale Zeitanpassung des Maischprozesses möglich, was zu Kostensenkungen führt. The quality of malt continously varies because of different barley varieties and weather conditions. Mashing is the processing step in beer brewing which holds the possibility to compensate the variation of malt properties. Up to now this processing step was controlled by empiric programs of temperature and duration alternations, not considering sufficiently the variations in malt quality. This may cause major problems in batch-processing in regard to fiterabiltiy of beer and losses in terms of foam, taste quality and taste stability. Those difficulties can not be corrected once mashing is finished. An online monitoring of mashing and the possibility of regenerative control holds the option to give constancy to wort and beer quality and to prevent the afore mentioned problems. For this objective certain analysis were selected and applied to track the mashing process chronologically: The ß-glucan content to valuate the cytolytic degradation. The FAN (Free Amino Nitrogen) content to state proteolytic conversions. The photometric iodine test/content of extract to rate amylolytic dissolution. The extent of cytolytic degradation can only be rated in a retroactive way, and not while exerting influence on it is possible. The proteolytic conversion can be detected by its progress of the FAN content. The proteolytic conversion shows a similar plot as the soluble Nitrogen. Amylolytic dissolution mainly is characterized by the increase of dissoluted extract. Physical data were generated by means of a measuring section attached at the mash tun. This have been the density, the sound velocity, the conductivity and the viscosity of the mash. In addition equipment is connectable to the measuring-section for the on-line measurement of the iodine sample. The analysis data won in the laboratory were compared with the physical data. This comparison resulted in that the progress of the proteolysis is observable by the recordation of the conductivity of the mash, since this correlates with the FAN content. The physical and enzymatic process of the amylolysis with the sub-processes starch gelatinisation and starch liquefaction is to be recognised on-line by the viscosity of the mash. The extent of the extract yield, which characterises the amylolysis at the end of the mashing process, is to be reconstructed over the gravity by the similarly running on-line sound velocity and the density of the mash. The classical rests of the mashing process are made adjustable by this traceableness of the degradation procedures: Thus reaching a certain conductivity of the mash indicates a sufficient protein rest. The observation of the viscosity of the mash and the on-line-iodine-test make the recognition of the starch gelatinisation and liquefaction possible. Thus the maltose rest can be limited temporally. The yield is comprehensible by the density and the speed velocity. This permits the regulation of the saccharification rest. In addition to the possibility to produce wort in defined quality this new system reaches temporary optimisation of the mashing process. By this an increase of brew frequency and brewhouse capacities is made possible. This entails cost lowering in many breweries because of the time-limiting character of the mashing process. Varying mashing procedures and different malt qualities were examined, in order to tighten borders of the influence of the mashing process on the beer quality. Best results were achieved by a short mashing procedure using well modified malt. Nevertheless beers of good quality could be manufactured with on-line observation of the mashing process also using very scarcely modified malts. This means that with this new possibility of the regulation of the mashing process production of a good beer quality is possible raw material-independently. Beyond that an optimal time adjustment of the mashing process is possible, which leads to cost lowering.