Fermentations- und Reifungsprozess - eine sekundäre Phase der Bierproduktion

Nach dem Brauen von heißer Würze, der ersten Phase des Produktionszyklus von Bier, folgt eine zweite Phase, die so genannte Fermentation. Die Fermentation von Würze ist eine Manifestation des Stoffwechsels von Bierhefe. Hefe wird nach ihrer Belüftung unmittelbar nach dem Abkühlen der Würze auf die Fermentationstemperatur in die Würze gegeben, nachdem die Würze vom Sudhaus in die Fermentationsgefäße gepumpt wurde.

Die Hauptaufgabe von Bierhefe in der primären Fermentationsstufe besteht darin, einen Teil des Zuckers in der Würze in Alkohol umzuwandeln. Bei dem eingestellten Fermentationsgrad wird der Fermentationsprozess unterbrochen (nicht um die vollständige Umwandlung von 100% Zucker zu erreichen). Das sogenannte junge oder grüne Bier wird in einen anderen Tank gepumpt, in dem der fortgesetzte Fermentationsprozess eine geringere Intensität aufweist, jedoch bei einer niedrigeren Temperatur und einem höheren Druck stattfindet, während das Bier mit Kohlendioxid kohlensäurehaltig ist. Dieser Teil des Fermentationsprozesses wird als Reifung des Bieres bezeichnet - die Nachgärung.

Zwei Hauptgärungstechnologien für Bier

Konstruktion und Bau von Tanks für die primäre Biergärung variieren je nach Technologie. In unseren handwerklichen Brauereien verwenden wir beide gängigen Fermentationstechnologien, die innerhalb einer Brauerei auch in ihren Kombinationen eingesetzt werden können, und dies ermöglicht die Herstellung von Bier verschiedener Arten und sensorischer Eigenschaften.

I. Die Untergärung von Bier

Die Art der Untergärung umfasst alle untergärigen Biere mit der Hefe Saccharomyces uvarum. Die Mehrheit der Weltproduktion sind untergärige Biere, einschließlich des tschechischen Lagers Pilsner. Dazu gehören beispielsweise auch Dortmunder, Bock, Marzen und weitere sogenannte Lagerbiere.

Die Bodenhefefermentation wird bei Temperaturen von 6-12 ° C durchgeführt und dauert 6-12 Tage. Bier liegt einen Monat oder länger (von hier aus der Name „Lager“) bei niedriger Temperatur, was unter anderem die Dispersion von Schwefelverbindungen gewährleistet, die während der Primärfermentation entstehen.

Die Technologie der offenen Gärung in offenen Gärbottichen im Gärraum ist vor allem für die Herstellung von Bier unter Verwendung der Bodenhefe typisch. Es ermöglicht eine besonders bequeme Sammlung von braunem Schaum aus der toten Hefe in der letzten Stufe der Fermentation, die eine Voraussetzung für die Herstellung eines hochwertigen Lagers mit traditionellem Geschmack ist. Leider ist die offene Fermentationstechnologie für die Herstellung von obergärigem Bier absolut ungeeignet, da der Zugang von Luft zu der aktiven Hefe auf der Oberfläche der fermentierten Würze häufig dazu führt, dass das Bier durch unerwünschte Organismen kontaminiert wird.

Für kleine Brauereien gibt es ein starkes Argument für die Hauptbiergärung in offenen Bottichen - das große Marketinggut. Ein Blick auf das Bier in der Fermentationsphase mit vielen Farben des Hefeschaums ist eine der Hauptattraktionen für alle Besucher der Handwerksbrauerei.

Schema der Brauerei mit der offenen Fermentationstechnik:

In modernen Brauereien werden hauptsächlich die zylindrisch-konischen Tanks sowohl für die Boden- als auch für die Obergärung von Bier verwendet. Obwohl die Qualität des untergärigen Bieres aus geschlossenen Tanks nicht die Qualität des Biergärens in offenen Behältern erreicht, ist der wirtschaftliche Nutzen der entscheidende Grund für den Verzicht auf die traditionelle Vergärungstechnologie in anderen als kleinen Brauereien.

II. Die obere Gärung des Bieres

Die auf Top-Fermentation basierende Bierart umfasst alle Biere, bei denen Saccharomyces pastorianus-Hefe verwendet wurde. Dieser Stil umfasst Biere wie Ale, Porter, Stout, Altbier, Trappist oder Weizenbier. Der Top-Fermentationsprozess wird bei Temperaturen von 15-24 ° C durchgeführt und dauert normalerweise 3-9 Tage.

In den meisten Fällen schwimmt auf der Oberfläche des fermentierenden Bieres ein Schaum, der durch aufsteigendes Kohlendioxid zusammen mit der aktiven Hefe verursacht wird. Deshalb werden diese Biere als oben fermentierte Biere bezeichnet. Die Hauptfermentation dieser Biere dauert in der Regel etwa drei Wochen, in einigen Fällen kann sie mehrere Monate reifen. Hefecluster sind in Kolonien gruppiert (sie können einen Durchmesser von mehreren Metern haben), leben an der Oberfläche der Würze und produzieren Kohlendioxid. Eine höhere Fermentationstemperatur führt zu einer höheren Blüte des endgültigen Bieres. Oben fermentierte Biere variieren in ihren Aromen und oft finden wir exotische Aromen in ihnen (Nelken, Bananen, Grep usw.), obwohl der Brauer dem Bier solche Zutaten nicht beigemischt hat. All dies wird durch die Topfermentation verursacht.

Die beste Art von Fermentationsgefäßen für die Bodenfermentation ist der zylindrisch-konische Tank. Der Hauptgrund für die geschlossene Gärung in Tanks ist die Anfälligkeit von obergärigem Bier, Hefeschäume durch fremde Organismen aus der Umgebung zu kontaminieren. Ein weiterer Grund ist die Möglichkeit der kontrollierten Gärung und Reifung von Bier in einem Universalfermenter und die einfache Reinigung und Desinfektion aller geschlossenen Tanks.

Schema der Brauerei mit der geschlossenen Fermentationstechnik:

Berechnung der Größe und Anzahl der Fermentationsgefäße

1. Berechnung der Größe von Fermentern

Der Hauptindikator, der das Nutzvolumen der Fermentationsgefäße bestimmt, ist das geplante tägliche Produktionsvolumen der Würze. Dies bedeutet das Volumen der Würze, die wir innerhalb von 24 Stunden an einem Brühtag brauen. Wir brauen normalerweise nicht jeden Tag Würze - mindestens ein Tag der Woche ist für die Sanierung des Sudhauses vorgesehen.

Regel: Wir wählen das nächsthöhere Volumen der Fermentationsgefäße in Abhängigkeit vom Volumen der täglichen Würzecharge.

Beispiel: Wir planen, an einem Brautag im Brauhaus drei Chargen Würze mit einem Volumen von 2.5 HL herzustellen. 3 x 2.5 = 4.5 HL. Wir brauchen ein Fermentationsgefäß mit einem Volumen von mindestens 4.5 HL. Wir haben keinen Container mit einem Volumen von 4.5 HL in der Typenreihe. Daher wählen wir einen Container mit einem Volumen von 5 HL.

Das berechnete effektive Volumen der Fermentationsgefäße gilt sowohl für die Hauptfermentation als auch für die Reifung des Bieres, da immer das gesamte Volumen des Primärfermenters in ein Sekundärfermentationsgefäß gepumpt wird.

2. Berechnung der Anzahl der Fermenter

Zu den Indikatoren, die die Anzahl der Fermentationstanks für die Primärfermentation bestimmen, gehören die Zeit der Hauptfermentation der täglichen Würzecharge und eine Anzahl von Brühtagen, die innerhalb dieser Zeit stattfinden.

Regel: Die Anzahl der Behälter für die Hauptgärung muss mindestens so hoch sein wie die Anzahl der Tage, an denen während eines Zeitraums der Hauptgärung gebraut wird. Die Art der Fermentationsgefäße richtet sich nach der Art der Fermentation ausgewählter Biere (zylindrisch konische CCT-Tanks oder offene OFV-Fermentationstanks für alle am Boden fermentierten Biere oder CCT für alle oben fermentierten Biere).

Beispiel: Wir planen, 1x wöchentlich übergäriges Bier mit einer Hauptgärzeit von 6 Tagen und zweimal wöchentlich untergäriges Bier mit einer Hauptgärzeit von 12 Tagen herzustellen. Daraus folgt, dass wir nur ein Fermentationsgefäß für das erste Bier benötigen, da wir während der 6-Tage seiner Fermentationszeit nur einen Brühtag einplanen. Im Gegensatz dazu gibt es während der Herstellung des zweiten Biers während der 12-Tage der Fermentationszeit vier Brautage. Daher benötigen wir 4-Stücke von Fermentationsgefäßen. Für das erste Bier benötigen wir entweder zylindrisch-konische Tanks (CCT) oder offene Gärbottiche (OFV). Für das zweite Bier müssen wir nur die zylidrisch-konischen Tanks (CCT) wählen, da nicht empfohlen wird, diese Biersorte im offenen Behälter zu fermentieren. Insgesamt benötigt unsere Brauerei für die Hauptgärung 5 Stück Gärgefäße mit dem nach dem vorherigen Text berechneten Volumen. Das empfohlene Portfolio der Fermenter für die Primärfermentation ist: 1-Stück OFV + 4-Stück CCTs oder 5-Stück CCTs für beide Biere.

Hinweis: Die empfohlene Fermentationsdauer ist der Hauptteil jedes Rezepts für eine ausgewählte Biersorte. Die tatsächliche Zeit der Hauptgärung kann jedoch ein bis zwei Tage mehr oder weniger betragen, was auf eine Reihe von Faktoren wie die Vitalität der Hefe, die Qualität des Malzes, den Luftdruck, die Umgebungstemperatur und andere Einflüsse zurückzuführen ist. In der Realität entscheidet nur der Hauptbrauer für jede Charge anhand der Messergebnisse des fermentierten Extrakts mit einem Hydrometer über den Abbruch der Primärfermentation. Aus den oben genannten Gründen empfehlen wir, die Zeit der Hauptgärung um mindestens zwei Tage länger als die Rezepturzustände zu berechnen. In der Praxis bedeutet dies in der Regel, dass ein weiterer Gärbehälter in der Brauerei als Reserve zur Verfügung steht. Das Ignorieren dieser Empfehlung kann zu einem Mangel an Fermentationsbehältern führen und die geplante Produktionskapazität verringern.

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Berechnungszahl und Fermentertypen für die sekundäre Bierfermentation - Reifung

Unter den Indikatoren, die die Anzahl, die Größe und die Art der Behälter für die Reifung des Bieres bestimmen, gibt es die empfohlenen Reifungszeiträume (Liegen) des erzeugten Bieres, das Brauen des täglichen Würzevolumens und die Anzahl der Tage, die während dieses Zeitraums stattfinden.

Regel: Die Anzahl der Behälter für die Bierreifung in einer Brauerei muss mindestens so hoch sein, dass alle Bierchargen, die gleichzeitig reifen, in die Tanks gefüllt werden können.

Die Art und Form der Reifungsgefäße ist nicht sehr wichtig, sie müssen jedoch in der Lage sein, das Bier während der Reifung mithilfe einer Druckregeleinrichtung unter dem eingestellten Druck zu halten. Es handelt sich um zylindrisch konische Tanks, zylindrische Tanks mit vertikaler Reifung und horizontale Reifungstanks. Bei all diesen Tanks handelt es sich um verschiedene Arten von Biertanks, die in der zweiten oder beiden Phasen des Bierproduktionszyklus verwendet werden.

Beispiel: Wir planen, einmal pro Woche ein obergäriges Bier mit einer empfohlenen Reifezeit von drei Wochen und zweimal pro Woche ein obergäriges Bier mit einer empfohlenen Reifezeit von neun Wochen herzustellen. Dies bedeutet, dass Sie für das erste Bier 3 Reifetanks für die gleichzeitige Reifung aller Chargen benötigen, für das zweite Bier 18 Reifetanks (2 x 9). Daher beträgt der Gesamtbedarf an Fermentern für die Bierreifung in der Brauerei 3 + 18 = 21 Stück der Bierreifungstanks.

Hinweis: Für besonders starke Biere wird eine Bierreifezeit von mehreren Monaten empfohlen. Um die Brauerei mit Reifebehältern für starkes Bier auszustatten, sind extrem viele Reifetanks in der Brauerei erforderlich. Dies wird normalerweise nicht benötigt, da die Nachfrage nach starkem Bier in Restaurants normalerweise nicht so groß ist. In der Praxis wird dieses Extrem im Winter gelöst, wenn der Bierkonsum mit geringerem Alkoholgehalt sinkt und die für das Grundsortiment reservierten Reifetanks (der Brauplan wird vorübergehend auf die Hälfte des Produktionsvolumens reduziert) zur Herstellung von Spezialbieren mit mehr Prozenten verwendet werden können Alkohol, während der Reifungsprozess in Tanks nur so lange wie nötig für ein paar Wochen stattfindet, wenn es nicht erforderlich ist, sie für das übliche Sommersortiment von leichten Bieren zu verwenden. Spezialbier wird in Edelstahlfässer gefüllt, die im Kühlraum gelagert werden, wo der Reifungsprozess fortgesetzt wird. Daher stehen die leeren Reifetanks für neue Bierchargen zur Verfügung. Aufgrund der langen Lebensdauer von Bieren mit mehr Alkoholgehalt ist es möglich, diese Winter-Specials das ganze restliche Jahr über in Fässern anzubieten, wenn die Reifetanks zur Herstellung des üblichen Sortiments an schwächeren Bieren verwendet werden.

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Technische Parameter und Beschreibungen der Fermenter für die primäre und sekundäre Bierfermentation - Reifung:

OFT: Offene Gärbottiche

Die Technologie der offenen Gärung in offenen Gärbehältern im eigenen Gärraum ist vor allem für die Herstellung der untergärigen Biere typisch. Die Konstruktion der offenen Fermenter ermöglicht ein besonders bequemes Auffangen von Schaum aus der toten Hefe in der letzten Stufe der Primärfermentation, die Voraussetzung für die Herstellung eines hochwertigen untergärigen Biers mit traditionellem Geschmack ist. Dieser Fermentertyp ist typisch für tschechische Handwerksbrauereien.
Offene Technologie ist für die Herstellung von obergärigem Bier ungeeignet, da der Zugang von Luft zu der auf der Oberfläche der Gärwürze aktiven lebenden Hefe häufig zu einer Kontamination durch unerwünschte Organismen führt. Diese Art des Bierfermenters wird für die Herstellung von tschechischem Pils empfohlen, aber auch für andere Lagertypen, zum Beispiel Dortmunder, Beck, Marzen.

FUIC: Kompakte Bierfermentationsanlagen

- Druck zylindrisch-konische Tanks für die Nachgärung von Bier / Apfelwein in den Kompaktmodulen:

FUIC - Die kompakten Fermentationseinheiten - die kompakten, unabhängigen Mobilgeräte mit einem bis zu vier zylindrisch-konischen Tanks, die alle Geräte enthalten, die für die Primärfermentation von Bier oder Apfelwein, den Reifungs- und Karbonisierungsprozess unter Druck und das Abfüllen von kohlensäurehaltigen Getränken in Fässer oder Flaschen erforderlich sind.

Kompaktfermenter bestehen aus folgenden Hauptkomponenten:

• 1 Stück bis zu 4 Stück des CCT / CCF-Fermenters - Edelstahltanks mit PUR-Isolierung, gekühlt mit Wasser oder Polypropylenglykollösung
• 1-4 Stück der Kompaktwasserkühleinheit
• Elemente zur Messung und Regelung der Temperatur und zur Zirkulation des Kühlmittels durch den Kühlmantel der Tanks
• Elemente für die Verbindungen zwischen Kühler und Fermenter
• Gemeinsamer Edelstahlrahmen mit verstellbaren Beinen und optional mit der Möglichkeit, sich auf Rädern zu bewegen

CCT / CCF: Zylinderförmig-konische Gärtanks

- zylindrisch-konische Drucktanks für die Nachgärung von Bier / Apfelwein:

Die Technologie der Biergärung in geschlossenen zylindrisch-konischen Gärtanks ist charakteristisch für eine moderne Methode der Bierherstellung.
Es ermöglicht insbesondere die sichere Herstellung von obergärigem Bier, wird aber auch für die Herstellung aller Biersorten auf Hefebasis mit Bodenfermentation verwendet.

Der Vorteil dieser Fermenter ist die Möglichkeit, beide Phasen der Biergärung im selben Tank durchzuführen. Die Fermentation und Reifung von Bier in den CCT-Fermentern unter Druck beschleunigt nicht nur den Fermentationsprozess, sondern ermöglicht auch das Management des gesamten maschinellen Fermentations- und Reifungsprozesses, ohne dass Bier zwischen zwei Gefäßen gepumpt werden muss. Der einzige Nachteil gegenüber den offenen Gärbottichen ist die Unmöglichkeit, den Schaum nach der Hauptgärung mit abgestorbener Hefe zu sammeln.

Wir fertigen die zylindrisch-konischen Gärtanks ohne Isolierung oder mit PUR-Isolierung, ausgestattet mit zwei und mehr Kühlzonen, gekühlt mit Wasser oder Polypropylenglykol. Sie können entweder nur für die Hauptgärung oder sowohl für die Hauptgärung als auch für die anschließende Reifung von Bier im selben Tank verwendet werden.

Die Ausstattung der CCT-Fermenter kann vom Kunden festgelegt werden oder Sie können die Tanks mit unserem empfohlenen Standardzubehör erwerben.

MBT: Zylinderförmige Gärtanks

- Druckbehälter für die Nachgärung von Bier / Apfelwein in vier Varianten:

• MBTVI - Reifetanks vertikal, isoliert, flüssigkeitsgekühlt

• MBTVN - Reifetanks vertikal, nicht isoliert, luftgekühlt

• MBTHI - Reifetanks horizontal, isoliert, flüssigkeitsgekühlt

• MBTHN - Reifetanks horizontal, nicht isoliert, luftgekühlt

Der primäre Bierfermentationsprozess folgt dem sekundären Prozess der Reifung von Bier in den Reifetanks (auch Lagertanks genannt). Während dieser Produktionsphase reift das Bier und sättigt sich mit dem Kohlendioxid, das durch die verbleibende Hefeaktivität gebildet wird. Auf diese Weise erhält das Bier den endgültigen Geschmack. Wir produzieren die Reifetanks in vier Varianten - isoliert, flüssigkeitsgekühlt oder nicht isoliert, luftgekühlt. Wir bieten die Druckbier-Reifungsgefäße mit dem Fermentationsapparat an, der den einstellbaren Druck im Tank bis zu 3.0 bar ermöglicht.

CCTM: Modulare zylindrisch-konische Fermenter

Modulare zylindrisch-konische Fermenter - Die CCTM sind sehr vielseitige Produkte aus unserem eigenen Produktionsportfolio, mit denen Sie den Fermenter für die Herstellung von Bier / Apfelwein / Wein in der derzeit erforderlichen Konfiguration willkürlich zusammenbauen können.

Die Konfiguration des Gärtanks kann jederzeit geändert werden, auch während des vollen Betriebs, wenn der Tank unter Druck steht und gerade während der Gärung der Reifung mit einem Getränk gefüllt wird. Dies ist mit anderen Fermentertypen nicht möglich. Diese Möglichkeit spart Ihre Kosten, da Sie für mehrere Phasen des Getränkeproduktionsprozesses nur mehrere Universaltanks benötigen.