TECHNIK & TECHNOLOGIE
FACHRECHNEN
Abschätzung der α-Aminostickstoffgehalte der Anstellwürzen (FAN) bei Verwendung unterschiedlicher Extrakt liefernder Rohstoffe
von Gerolf Annemüller und Hans-J. Manger
Um Bier herzustellen, müssen verschiedene Verfahrensschritte ablaufen. Der Hauptprozess ist dabei die Vergärung des in der Würze vorhandenen Zuckers zu Alkohol und Kohlensäure. Je nach verwendetem Rohstoff unterscheidet sich aber nicht nur der Zuckeranteil in der Würze, sondern auch der α-Aminostickstoffgehalt. Wie Letzterer abgeschätzt werden kann, beschreibt der Fachartikel. Problem der Rohstoffauswahl In ausländischen Brauereien, die nicht dem Deutschen Reinheitsgebot verpflichtet sind, werden oft die unterschiedlichsten Extrakt liefernden Rohstoffe aus wirtschaftlichen Gründen zur Bierherstellung eingesetzt. Die verwendeten Malzersatzstoffe oder Surrogate, meist unvermälzte Rohfrüchte, reduzieren den Gehalt der damit hergestellten Bierwürzen an von der Hefe assimilierbaren, nieder-molekularen Stickstoffverbindungen, vorwiegend die freien Aminosäuren und einfachen Peptide. Sie werden u.a. summaris als freier α-Aminostickstoff (FAN) erfasst. Biochemische Zusammenhänge Der Gehalt an assimilierbaren Stickstoffverbindungen in der Würze entscheidet wesentlich mit über: die erreichbare Hefevermehrung und damit Verjüngung sowie die Erhaltung der Eigenschaften eines Hefesatzes, die erforderliche Gär- und Reifungsprozessdauer und die Intensität und Qualität des Hefestoffwechsels und damit auch über die sensorische Qualität des Endproduktes. Von der Hefe können die niedermolekularen Stickstoffquellen aufgenommen und zu zelleigenen Proteinen (z.B. Enzyme, Coenzyme) und anderen stickstoffhaltigen Bausteinen (Nukleinsäuren, Phosphorproteide) umgebaut werden. Die Hauptmenge des von der Hefe assimilierbaren Würzestickstoffs besteht aus dem α -Aminostickstoff der Würzeaminosäuren (weitere Ausführungen hierzu siehe [1]). Technologischer Einfluss des α-Aminostickstoff- gehaltes der Anstellwürzen (FAN) Der Einfluss des FAN-Gehaltes auf den Gärverlauf ist mehrfach nachgewiesen worden (siehe auch [1]). So führte z. B. unter den vergleichbaren Bedingungen bei der Hauptgärung im ZKT ein Abfall der durchschnittlichen FAN-Gehalte (EBC-Methode) in der Anstellwürze von 150 mg/L auf 110...120 mg/L zu einer Reduzierung des Hefezuwachses um etwa 45 %,
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Brauerei Forum – Dezember 2017
zu einer Verringerung der durchschnittlichen Vergä-
rung (bis zum 5. Gärtag) um 22 % und
zu einer Erhöhung des vergärbaren Restextraktes
von ΔEs = 0,5 % auf ΔEs = 3,0...4,0 % am 5. Gärtag.
Würzerichtwerte für die Bierherstellung Die angestrebten Mindestwerte für den freien α -Aminostickstoff in Bierwürzen (St = 12 %) schwanken im Allgemeinen (nach der EBC-Methode) zwischen 150...200 mg FAN/L Würze. Es wird hierbei zwischen reinen Malzwürzen und Rohfruchtwürzen unterschieden. Die Ersteren benötigen zur normalen Vergärung einen deutlich höheren α -Aminostickstoffgehalt (oberer Grenzwert) als vergleichbare Rohfruchtwürzen (unterer Grenzwert, Erläuterungen dazu siehe [1]). Reine Malzwürzen haben einen FAN-Gehalt von > 180 mg FAN/L, optimal > 200 mg FAN/L (bezogen auf St = 12 %). Da eine gesunde Hefe im Verlauf einer störungsfreien Gärung etwa 100...140 mg α -Aminostickstoff/L von der Würze zum Bier (nach EBC-Methode) verwertet, bleiben je nach Ausgangskonzentration und je nach Gärverfahren etwa 20... 140 mg α -Aminostickstoff/L im Bier. Der FAN-Gehalt der verwendbaren extraktliefernden Rohstoffe In Tabelle 1 sind die durchschnittlichen FAN-Gehalte der verwendbaren Braurohstoffe ausgewiesen. Tab. 1: Freier α-Aminostickstoffeintrag (FAN) von verschie denen Braurohstoffen Rohstoff
mg FAN/1,0 kg Rohstoff
Gerstenmalz
ca. 950...1200
Reisgrieß
ca. 40
Maisgrieß
ca. 75
Gerstenflocken
ca. 70
Rohgerste
ca. 135
Weizen
ca. 60
Berechnungsbeispiele für die Veränderungen des FAN-Gehaltes in Abhängigkeit von der Schüttungszusammensetzung Die Berechnung erfolgte unter Verwendung folgender Malzgleichwerte: 100 kg Malz entsprechen im Extraktgehalt (luft- trocken) 98 kg Reisgrieß,