Bei der Bierherstellung sind nicht nur Energie und Wasser teuer, sondern auch der Hopfen. Angesichts knapper Verfügbarkeit von Alphasäure, die aus Hopfen gewonnen wird und für das bittere Profil von Bier entscheidend ist und dem steigenden Einsatz von Aromahopfensorten sollten Brauereien die klassischen Brauprozesse überdenken. Es stellt sich die Frage, wie sie Hopfenprodukte im Sudhaus und im Kaltblock effizienter einsetzen können.

Warum so (ver)bitter(t)?

Unbeständiges Klima. Extreme Schwankungen in der Rohstoffqualität und Lieferkette. Ausverkaufte Hopfensorten. Die Nachfrage der Verbraucher nach einer Vielzahl von Hopfenaromen und nach ständig wechselnden Geschmacksrichtungen macht die Vorhersage des Hopfenbedarfs schwierig, erst recht in einer Branche, in der Termingeschäfte eher die Regel als die Ausnahme sind. Dies sind nur einige Szenarien, die die Brauer nachts wachhalten – vor allem Craftbier- und Mikrobrauereien, die einen überproportionalen hohen Anteil an Hopfen verbrauchen. Trotz des knappen Angebots und steigender Rohstoffkosten werden im traditionellen Brauprozess die Hopfenressourcen nicht immer effizient genutzt, wodurch die Brauer im wahrsten Sinne des Wortes Geld den Abfluss hinunterspülen. 

Alphasäuren, finden sich als chemische Verbindungen in den Harzdrüsen der Hopfendolden. Sie können zu Iso-Alphasäuren isomerisiert werden, unter anderem durch Wärmebehandlung in einer wässrigen Lösung: Im Brauprozess traditionell durch die Zugabe des Hopfens beim Kochen Würze. Während Alphasäure in Würze nur schwer löslich ist, ist die isomerisierte Form, Iso-Alphasäure, gut löslich. Der Grad der Isomerisierung und der resultierende Bittergeschmacks hängen von der Kochzeit des Hopfens ab: Je länger gekocht wird, desto mehr Alphasäure isomierisiert und desto höher wird die Bittere des Bieres. Beim herkömmlichen Würzekochen jedoch isomerisiert die Alphasäure des Hopfens nie vollständig: Etwa zwei Drittel des zugegebenen Hopfens bleibt ungenutzt, da die Zeit des Würzekochens zu kurz für eine vollständige Isomerisierung ist. Die verbleibende unlösliche Alphasäure trägt aufgrund ihrer hydrophoben Struktur nicht zum Bittercharakter bei. Zusätzliche Verluste treten in Trub und Hefe auf. 

Erhöhen der Isomerisationsrate im Sudhaus

GEA hat mit dem HOPSTAR™ Iso, ein patentiertes Verfahren entwickelt, das die Hopfenisomerisation thermisch beschleunigt und damit die Isomerisationsrate erhöht. Das Verfahren basiert auf dem Prinzip, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit mit einer Temperaturerhöhung von je 10 Kelvin verdoppelt. Zusätzlich wird die Partikelgröße des Hopfenprodukts reduziert, um eine größere reaktive Oberfläche zu erzeugen. Wird die Prozesstemperatur gegenüber 100 °C beim Würzekochen auf 120 bis140 °C erhöht, reduziert sich die Prozesszeit auf eine Dauer von nur 15 bis 20 Minuten, um eine Isomerisationsrate von mehr als 92 % zu erreichen. Dies ist eine Verbesserung um rund 30 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Methode der Isomerisierung während des Würzekochens und reduziert die jährlichen Ausgaben einer Brauerei für Hopfen um 15 bis 30 Prozent.

HOPSTAR™ Iso bringt Brauereien folgende Vorteile:

  • geringeren Rohstoffbedarf durch erhöhte Isomerisierungsrate 
  • verbesserte Geschmacksstabilität durch reduzierte thermische Belastung
  • angenehmes Hopfenaroma (Geruch und Geschmack)
  • keine harte oder aggressive Bitterkeit im Nachgeschmack 
  • Energieeinsparung durch geringere Gesamtverdampfungsrate 
  • Flexibilität bei der Verwendung einer stabilen Hopfensuspension: zentrale Hopfenproduktion für angeschlossene Brauereien

Ressourceneffizientes, dynamisches Hopfenstopfen im Kaltblock

GEA Hopstar Dry

Hopfenstopfen oder Kalthopfung bezeichnet die Zugabe von Hopfenölen in einem zweiten Schritt im Kaltbereich des Prozesses um zusätzliche Hopfenaromen in das Bier zu bringen, die beim Würzekochen aufgrund der hohen Temperatur verdampfen würden. Typische Bierorten bei denen dieses Verfahren angewendet wird sind z.B. Pale Ales und Indian Pale Ales. Beim klassischen Hopfenstopfen werden Hopfendolden oder Pellets in den Lagertank eingebracht und verbleiben dort bis zum Ende der Lagerung. Dieser statische Prozess führt zu einer geringen Extraktionseffizienz, weil das Hopfenmaterial auf der Tankboden absinkt und so nur begrenzt Kontakt zu dem Extraktionsmedium Bier hat. Verwendet man Hopfenpellets besteht zusätzlich die Gefahr, dass diese nicht vollständig zerfallen. Das Entfernen des Hopfenfeststoffs am Ende des Prozesses stellt für die Brauer eine besondere Herausforderung dar und verursacht hohe Bierverluste: Die im nachfolgenden Prozess eingesetzten Zentrifugen sind meist nicht für die hohe Feststofffracht ausgelegt. In der Branche wird, je nach spezifischer Hopfendosage, von Bierverlusten zwischen 10-20 % gesprochen. 

Mit dem HOPSTAR™ Dry hat GEA ein Verfahren entwickelt, das in Versuchen und einer steigenden Zahl industrieller Anwendungen die Extraktionseffizienz deutlich verbessert hat – um 30 bis 50 Prozent im Vergleich zu einem statischen Verfahren. Der Schlüssel liegt in der dynamischen Extraktion in einem Extraktionsgefäß, wobei die Hopfenpellets durch ein scherarmes Rührwerk zunächst vollständig dispergiert und durch Pumpen in Bewegung gehalten werden. Die Feststoffe werden während eines Sedimentationsschrittes abgetrennt und verbleiben im Extraktionsgefäß. Ein zusätzlicher Feinfilter hält die feineren, nicht sedimentierten Partikel zurück. Extraktion und Sedimentation können in variablen Zyklen widerholt werden, wodurch der Brauer eine ausgezeichnete Kontrolle über die Kontaktzeit und die extrahierten Hopfenölfraktionen hat. Die erhöhte Extraktionseffizienz bedeutet Kosteneinsparungen beim Hopfen; Bierverluste werden auf unter drei Prozent reduziert.

Der kompakte GEA HOPSTAR™ Dry überzeugt mir den folgenden Eigenschaften:

  • Minimaler Feststoffeintrag in den ZKT; es entstehen keine Bierverluste durch Feststoffabtrennung im ZKT. 
  • Der HOPSTAR™ Dry besteht aus einem vorverrohrten und getesteten Skid mit zwei Pumpen und einem separaten Extraktionstank. 
  • Kundenspezifischer Extraktionstanks, ausgelegt auf die maximale Hopfengabe und das ZKT-Volumen. 
  • Eine HOPSTAR™ Dry-Anlage kann für mehrere Lagertanks verwendet werden.
  • Prozessbedingungen (z. B. Einweichen oder Suspendieren von Pellets oder die Anzahl der Extraktionszyklen) können individuell an die Pelletqualität oder Hopfensorte angepasst werden.
  • Automatisierung ermöglicht reproduzierbare Produktqualität. 
  • Der Prozess findet zur Vermeidung von Oxidation unter CO2-Atmosphäre statt.
  • Die Automatisierung erfolgt als eigenständige Einheit oder integriert in die bestehende Anlage. 
  • Die Automatisierung aller Prozessschritte und der CIP-Prozesse (Clean-in-Place) erfüllt höchste Ansprüche an Qualität und Hygiene.
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