Maischeprozess
Beim Maischen wird der Extrakt gebildet und der Endvergärungsgrad (EVG) festgelegt.
Als Extrakt bezeichnet man alle Stoffe, die man aus dem Malzkorn bzw. dem ungemälzten Getreide gewinnt, indem man sie in Lösung überführt. Es wird also nur mit den Rohstoffen Brauwasser, Malz(schrot) und Rohfrucht gearbeitet.
Den Mischvorgang am Anfang des Maischeprozesses bezeichnet man als Einmaischen, das dazu benötigte Brauwasser als Hauptguss. Im Verlauf des Abläuterns nach dem Maischen setzen wir wieder Brauwasser ein, das dann als Nachguss bezeichnet wird.
Das Verhältnis von Haupt- und Nachguss bezeichnet man als Gussführung. Bevor aber auf die zu verwendenden Mengen eingegangen wird, sollen erst einmal die Vorgänge bei den verschiedenen Maischverfahren erklärt werden. Wir teilen in zwei Gruppen auf, die Infusions- und die Dekoktionsverfahren. Anhand einer Infusion sollen die Vorgänge erklärt werden.
Das Maischen beginnt mit dem Einmaischen und endet mit dem Abmaischen. Dazwischen wird die Maische von der Einmaischtemperatur bis zur Abmaischtemperatur aufsteigend erhitzt. Das Aufheizen sollte mit 1°C pro Minute erfolgen. Dabei werden bei gewünschten Temperaturen Rasten gehalten, bei denen Biokatalysatoren, die Enzyme, für den Brauer arbeiten. Je nach Temperatur und Dauer der Rasten können verschiedene Enzyme mehr oder weniger stark arbeiten. Früher wurde oft bei ca. 30°C eingemaischt. Bei 35°-40°C arbeiten dann die Glucanasen. Diese Enzyme bauen die Gerüst-, Hüll- und Stützsubstanzen (die Glucane) im Endosperm des Malzkornes ab. Bei ca. 57°C bei heutigen Malzen arbeiten die Proteinasen, die hochmolekulare Proteine (Eiweiße) zu niedermolekularen Eiweißen (Aminosäuren) abbauen. Dabei muss darauf geachtet werden, dass sowohl Proteine als auch Aminosäuren im Extrakt vorhanden sind. Die hochmolekularen Eiweiße sind sehr wichtig für die Schaumstabilität. Wenn sie nicht vorhanden sind, wird das fertige Bier schlechte Schaumhaltbarkeiten aufweisen.
Die Aminosäuren sind dagegen eine wichtige Hefenahrung, die ebenfalls vorhanden sein muss! Man muss also einen Kompromiss finden und die Rasten in diesem Temperaturbereich entsprechend gestalten. Bei den gut gelösten Malzen, die man von den Mälzereien geliefert bekommt sind die beiden eben beschriebenen Abbauvorgänge nicht mehr notwendig. Das Glucan ist bereits hinreichend abgebaut und auch der Eiweißabbau kann vernachlässigt oder sogar übergangen werden. Erst das Wirken der Amylasen, die sich in Alpha- und Beta-Amylasen aufteilen, ist während des Maischens unumgänglich. Das Malzkorn verfügt außer über vergärbare und unvergärbare Zucker über Amylum und Amylopektin. Diese beiden Stoffe werden im Volksmund als Stärke bezeichnet und bestehen aus einer Anreihung vieler Glucosemoleküle. Die Amylasen können diese Ketten aufspalten und unter anderem Mono-, Di- und Trisaccharide (Einfach-, Zweifach- und Dreifachzucker) bilden. Die zwischen 62° und 65°C wirkende Beta-Amylase greift die Stärkeketten von außen an (exo-Enzym) und teilt immer zwei Glucosemoleküle ab. Es entsteht das Disaccharid Maltose (Malzzucker). Zwischen 72° und 75°C arbeitet die Alpha-Amylase, die die Stärkeketten von innen angreift und einfach spaltet (endo-Enzym). Es entstehen verschiedene Zucker, wie Glucose und Fructose (Monosaccharide), Maltose und Saccharose (Disaccharide) und das Trisaccharid Maltotriose. Daneben werden aber auch so genannte Grenzdextrine gebildet. Während die Stärke in Form des Amylum aus einzelnen Strängen besteht können bei Amylopektin auch „Ableger“ entstehen. In der Fachsprache ist das Amylum eine Reihe von 1,4 Glucosebindungen, während bei dem Amylopektin auch 1,6 Glucosebindungen vorhanden sind. Bei diesen Bindungen entstehen nicht vergärbare Grenzdextrine.
Sehr wichtig für ein gutes Bier sind aber auch diese eben nicht vergärbaren Stoffe, da sie dem späteren Bier seinen speziellen Geschmack geben. Wenn man ein Bier brauen würde, bei dem 100% des Extraktes vergoren würde, dann würde dieses Bier so gut wie keinen Geschmack aufweisen! Jedes Maischprogramm muss also über Rasten verfügen, bei denen die Amylasen arbeiten können. Meist sind es immer zwei, eine Maltosebildungsrast (Beta-Amylase zwischen 62° und 65°C) und eine Verzuckerungsrast (Alpha-Amylase zwischen 72° und 75°C). Die Eiweiß- und die Beta-Glucanrasten sind nicht mehr unbedingt erforderlich. Man kann aber auch Rasten zwischen 65° und 72°C einbauen, bei denen dann, je nach genauer Temperatur, beide Amylasen arbeiten. Am Ende der letzten Rast, bevor auf Abmaischtemperatur aufgeheizt wird, muss die Verzuckerung der Maische geprüft werden. Dazu wird die so genannte Jodprobe bzw. der Iod-Stärke-Nachweis eingesetzt. Auf eine Tüpfelplatte wird eine kleine Menge Maische aufgetragen. Temperatur sollte bei ca. 20°C liegen. Dann werden einige Tropfen einer Jodlösung von außen in die Maische laufen gelassen. Wenn die Verzuckerung abgeschlossen ist bleibt die Farbe jodnormal. Wenn aber noch Stärke vorhanden ist, dann färbt sich das Jod violett-blau und die Verzuckerung muss fortgesetzt werden. Die Reaktion beruht auf der Helixform (Spiralform) der Stärke. Dabei bilden sechs Glucosemoleküle eine Windung. Die Farbveränderung ist auf eine Einschlussreaktion in dieser Helix zurückzuführen. Wenn die Helix abgebaut ist (also die Maische verzuckert ist) dann findet keine Farbreaktion mehr statt!
Wie wir gesehen haben durchschreitet die komplette Maische bei der Infusion die Temperaturstufen bis zum Abmaischen zwischen 75° und 78°C. Die Dekoktionsverfahren sind etwas umständlicher und verlangen neben dem Maischebottich auch eine Maischepfanne. Die Rasttemperaturen sind aber gleich, nur wird die Maische einmal oder mehrmals geteilt. Je nach dem, wie oft ein Teil der Maische abgezogen wird, also wie oft eine Teilmaische gezogen wird unterscheidet man in Ein-, Zwei- und Dreimaischverfahren. Wenn eine Teilmaische gezogen wurde bleibt die Restmaische im isolierten Bottich bei der Temperatur stehen. Die Teilmaische wird dagegen bis zum Kochen aufgeheizt. Dabei können die von der Infusion bekannten Rasten eingehalten werden oder es kann sofort aufgeheizt werden. Die Kochdauer für die Maische beträgt dann 1 bis 15 Minuten, selten länger. Durch das Kochen der Maische wird die Farbe dunkler und es werden mehr, teilweise unedlere, Geschmacksstoffe aus dem Korn gelöst. Die Dekoktionsverfahren sind bei schlecht gelösten Malzen vorteilhaft. Danach wird die kochende Maische in die Restmaische zurückgepumpt (aufgemaischt), wodurch sich die Temperatur in der Gesamtmaische erhöht.
Ein Beispiel für ein Dreimaischverfahren: Einmaischen mit 35°C, dann die Maische mit einer Teilmaische auf 55°C aufheizen. Die zweite Teilmaische lässt die Temperatur dann auf 63°C steigen und die letzte auf 72°C. Dann wird die Pfanne direkt beheizt, um auf die Abmaischtemperatur von 78°C zu kommen. Bei alle Teilmaischen werden bei 65°C und 72°C Rasten gehalten, vor jedem Aufheizen zum Kochen wird die Verzuckerung geprüft. Kochzeit je 5 Minuten. Längen der Rasten könnten z.B. 30 Minuten bei 65°C und 15 Minuten bei 72°C sein. So ein klassisches Dreimaischverfahren dauert knapp 4 Stunden. Das Aufheizen der Maische darf mit max. 1°C pro Minute erfolgen; oberhalb von 80°C bzw. nach vollendeter Verzuckerung auch schneller.
Beim Einmaischen muss ein gut homogenes Malzschrot-Wasser-Gemisch entstehen. Dazu wird das Schrot meistens gleichzeitig mit dem Brauwasser in den Bottich gegeben. Am Malzeinlauf des Bottichs wird meist direkt das Brauwasser zugegeben, so dass kein Schrot trocken in den Bottich fällt. Auch wenn in Brauereien stark darauf geachtet wird, dass die Maische so wenig wie möglich Sauerstoff aufnimmt, findet das Einmaischen immer noch von oben statt. Eine Sauerstoffaufnahme kann zu Oxidationsreaktionen führen, die den Hausbrauer jedoch nicht interessieren müssen. Das Einmaischen von oben ist kaum zu umgehen, da es technologisch schwierig ist, das Schrot von unten in den Bottich einzubringen. Einzige Möglichkeit bietet die Vorschaltung eines Einmaischgefäßes. In diesem sehr kleinen Bottich wird das Wasser und das Malzschrot genauso eingemaischt, wie im Maischebottich. Das Gefäß ist mit einem kleinen Rührwerk ausgerüstet. Bei Erreichen eines Füllstandes wird die Maische abgepumpt und in den Maischebottich überführt, während weiter eingemaischt wird. Eine Regeleinheit soll dafür sorgen, dass ein konstanter Füllstand gehalten wird. So wird die Maische homogen vermischt und ein Sauerstoffeintrag bedingt durch die kleine Gefäßgröße und der CO2 Entwicklung beim Einmaischen vermindert.
Die Maischebottiche und –pfannen sind mit großen Rührwerken ausgestattet, die die Homogenität der Maische aufrechthalten und ein Anbrennen beim Aufheizen verhindern. Früher waren die Rührwerke der Pfannen mit Schleppketten versehen, um auch die Malzbestandteile vom Boden zu lösen. Da durch diese Ketten das Pfannenmaterial stark beansprucht wurde, hat man die Rührflügel dementsprechend überarbeitet, dass die Ketten unnötig geworden sind. Während früher alle Einläufe in die Pfannen von oben angebracht wurden hat man auch diese wegen der Oxidationsgefahr nach unten verlegt. Beheizt werden moderne Pfannen meist mit Dampf. Dieser wird auf zwei Zonen verteilt. Eine im Boden der Pfanne und eine an der Wand. Diese Verteilung ermöglicht auch das Aufheizen kleiner Teilmaischemengen, indem man nur die Bodenzone mit Dampf beaufschlagt. Der Dampf wird durch angeschweißte Halbrohre oder Taschen an der Pfannenwand entlanggeführt, während das Rührwerk mit schneller Umdrehung die Energie verteilt. Das Kondensat wird abgezogen und dem Kessel bzw. dem Kondensattank zugeführt. Als Dampf setzt man z.B. Sattdampf von 160°C ein, der auf 4 bar Überdruck runtergeregelt wurde. Neben Infusion und Dekoktion gibt es noch weitere Maischverfahren. Ein in Großbritannien angewandtes Verfahren ist die absteigende Infusion. Bei diesem Verfahren wird warm (unter 80°C) eingemaischt und man läßt die Maische langsam abkühlen. Die Enzyme wirken also in umgekehrter Reihenfolge. Vorteilhaft dabei ist, dass als erstes die Alpha- und dann die Beta-Amylasen wirken. Die Stärkeketten werden demnach erst von innen in kleinere Teile aufgespaltet, die danach von den Beta-Amylasen schnell zu Maltose abgebaut werden können. Als Nachteil muss aber die schwierige Steuerung dieses Verfahrens angegeben werden. Qualitätsmindernd, aber vorteilhaft bei der Verwendung von Rohfrucht ist das Druckmaischverfahren. Das Arbeiten unter Überdruck (beim Kochen der Teilmaischen) steigert die Ausbeute, allerdings werden auch unedle Stoffe in Lösung überführt. Beim Kubessaverfahren werden die Spelzen beim Schroten in einem separaten Schrotrumpf aufgefangen und erst zu einem späteren Zeitpunkt der Maische zugegeben. Man verhindert so ein zu starkes Auslaugen der Spelzen. Da sich in den Spelzen viele unerwünschte Gerbstoffe befinden ist diese Maßnahme qualitätsfördernd, senkt aber die Ausbeute, da die an den Spelzen haftenden Grieße auch weniger ausgebeutet werden. Die Zugabe erfolgt im Bereich der Verzuckerung. Als Digestion bezeichnet man das frühzeitige Einmaischen eines Sudes bei 18°C. Der Sud wird dann mehrere Stunden oder über Nacht stehen gelassen. Zweck dieser Prozedur ist es, die Enzyme zu aktivieren, so dass sie bei Beginn des eigentlichen Maischens sofort arbeiten. Die Anwendung der Digestion ist nur bei schlecht gelösten Malzen nötig. Das Hoch-Kurz-Maischverfahren wird zur Zeitersparnis eingesetzt und bedarf gut gelöster Malze. Man maischt sehr hoch ein und bringt die Maische mit einer oder zwei Teilmaischen schnell zur Abmaischtemperatur. Einmaischen immer über 60°C; Kochzeit maximal 5 Minuten. Es entstehen Biere, die geschmacklich zwischen den Infusions- und Dekoktionsbieren liegen. Eine starke Zufärbung findet nicht statt.
