Die Technik der Bierbereitung, vor allem die Gärung, war lange Zeit von unkontrollierbaren Zufällen abhängig. Noch am Ende des 18. Jahrhunderts wurde die Hefe als Gärungsschlamm bezeichnet, ohne daß man wußte, daß sie die eigentliche Ursache der Gärung ist.
Um die Mitte des 19. Jahrhunderts wurde dann unabhängig und fast gleichzeitig von mehreren Forschern, wie Schwann (1837), Kützing (1837) sowie Cagniard de la tour (1838) die maßgebliche Rolle der Hefe bei der alkoholischen Gärung erkannt. Für Brauereien wurde die technologische Bedeutung der Hefe erst durch die wissenschaftlichen Arbeiten von Pasteur (1876) und ganz besonders durch Hansen (1882) zugänglich gemacht und fand in dem Produktionsprozeß Verwendung.
Die Notwendigkeit des sterilen Arbeitens für die Bierbereitung und der Zusammenhang zwischen steriler Belüftung und der gesteigerten Hefevermehrung wurde erst am Beginn unseres Jahrhunderts erkannt. Es wurde damals schon unter dem Gesichtspunkt einer beschleunigten Gärung von Hansen (1895) herausgefunden, daß sich die Kulturhefen am besten bei individuellen Idealtemperaturen vermehren und damit zu guten Produkteigenschaften führen.
Hansen stellte zum ersten Mal den Brauereien die Notwendigkeit einer gezielten Hefereinzucht vor und entwarf auch erste Anlagen dazu. Mit dieser Entwicklung konnte man die bisher nur sehr ungesteuert verlaufende Gärung durch eingeschleppte Wildhefen, bei der man zwangsläufig auf Gott vertrauen mußte ("Gott gebe Glück und Segen drein"), durch einen stabilen Hefestamm mit definierten Gärungseigenschaften ersetzen. Es diente der Qualitätsverbesserung, daß man durch den Einsatz der Hefereinzucht höhere Hefemengen der Anstellwürze zugeben konnte und sich dort die Kulturhefe gegenüber eventuellen Kontaminationen in der Würze besser durchsetzen konnte. (3)
Es gibt eine Unzahl verschiedener Brauhefen, die für die jeweilige Brauerei direkt gezüchtet wurden. Trotz der genetischen Unterschiede der Hefen müssen alle Brauereien dieselben Richtlinien bei der Hefeproduktion einhalten: An alle Hefen werden aber dieselben Anforderungen für eine gute Gärführung gestellt, womit die Parameter der Herführung, der Hefeaufbewahrung, der Hefebehandlung und der Verwendung der Hefe in der Gärung relativ eng vorgegeben sind:
Die sehr unterschiedlichen Methoden der Bierherstellung, insbesondere in dem für das Hefemanagement relevanten Bereich innerhalb der Brauereien (Gärkeller, Hefereinzucht, Hefekeller), ist es nicht einfach eine alle Methoden umfassende Darstellung zu liefern. Trotzdem gelten für alle Brauereien dieselben mikrobiologischen und verfahrenstechnischen Grundlagen der Hefevermehrung und Kultivierung .
Aus diesem Grunde wird in den folgenden Punkten eine zusammenfassende Übersicht dargestellt, die die am meisten gebräuchlichen Methoden des Hefemanagements in Brauereien umfaßt.
3.1 Die Herführung
Häufig tritt im Laufe der Zeit, d.h. im Laufe der Gärführungen eine Einbuße der Gäraktivität der Hefe ein. Ebenso ist besonders bei höheren Gärtemperaturen und der Anwendung der Hefe unter Druck von Streßfaktoren auf dieselbe auszugehen. Dieser Streß führt zu einem Verlust ihrer gewünschten Gäreigenschaften. Diese Auswirkungen und damit das Ausmaß einer Degeneration ist schwer meßbar und auch bei jeder Hefe verschieden. Deshalb sollte man allein aus Sicherheitsgründen schon, die Hefe in regelmäßigen Abständen auswechseln. (12)
Die in dem Punkt: "Anforderungen an eine Kulturhefe" genannten Qualitätsparameter haben in den meisten Fällen eine recht identische Bearbeitung eines neuen Hefestammes bei der Herführung in den unterschiedlichsten Brauereien weltweit zur Folge. Schematisch lassen sich folgende Punkte abgrenzen:
a.) Der Labormaßstab: Meist wird der neue Hefestamm von einer externen Zuchtstation oder einem Zentrallabor bezogen und der Brauerei in Form eines Schrägagarröhrchens zugesandt. Dieses Röhrchen wird im Kühlschrank bei 4- 5°C aufbewahrt und ist dort bis zu drei Monate unter konstanten Bedingungen haltbar. Die limitierenden Faktoren der Aufbewahrung liegen in dieser Form in der Austrocknung des Nährbodens und der Schädigung der Hefe durch die CO2 Anreicherung im Röhrchen.
Die eigentliche Herführung von Reinzuchthefen d.h. die Vermehrung des Stammes aus dem Reagenzglas auf die zum Anstellen notwendige Menge erfolgt zunächst im Labormaßstab und anschließend im Produktionsmaßstab im Betrieb. Im Labormaßstab arbeitet man mit Glaskolben und steriler Würze. Die Hefe wird in eine kleine Würzemenge eingeimpft und nach dem Anwachsen in jeweils steigende Würzemengen überführt. Dabei ist eine fünf- bis zehnfache Mengenabstufung üblich. Die Herführung im Labor führt oft bis zu einem Carlsbergkolben aus Edelstahl welcher das Bindeglied zur Weiterverarbeitung im Betrieb ist. (6,13)
b.) Betriebliche Hefeherführung: Die betriebliche Hefeherführung kann in offenen oder geschlossenen Systemen erfolgen. Die geschlossenen Systeme sind für eine sterile Verarbeitung besser geeignet, aber diese Entscheidung wird maßgeblich von den Investitionsausgaben und den schon im Betrieb vorhandenen Anlagen bestimmt. Anlagentechnisch ist die offenen Herführung relativ einfach zu bewerkstelligen. Es werden nur eine Hefewanne oder kleinere Herführungsbottiche benötigt. Grundsätzlich wird hierbei mit Betriebswürze gearbeitet. Bei der geschlossenen Herführung wird dagegen meist mit Sterilwürze gearbeitet. Die Propagatoren werden mit Würze befüllt und die Behälter werden über den Mantel mit Dampf beheizt und samt Inhalt sterilisiert und nach erfolgter Heißhaltezeit wieder auf Anstelltemperatur abgekühlt.
Die klassischen, geschlossenen Hefereinzuchtanlagen benötigen mehrere Gefäße, so z.B. einen Vorpropagator, einen Hauptpropagator und einen Würzesterilisator. Insgesamt werden damit drei bis vier verschieden Behälter gebraucht . Gearbeitet wird bei der klassischen Herführung ähnlich wie bei der Herführung im Labor mit einer fünf bis zehnfachen Mengenabstufung von einem Gefäß zum nächsten. (6)
Ein Problem der klassischen Herführung besteht in der meist nur einmalig erfolgenden Belüftung der Würze, so daß die aerobe Vermehrungsphase innerhalb des Propagators damit nur sehr kurz ist. Deshalb ist der zeitliche Bedarf zur Herstellung der zum Anstellen benötigten Hefemenge recht immens. (9)
Dieser Nachteil der klassischen Herführung begründet die verschiedenen Möglichkeiten der verbesserten, modernen Herführung. Durch den Einsatz von Intervallbelüftung oder Permanentbelüftung während der Herführung ist eine beschleunigte Hefeproduktion für den Brauer möglich. Ebenfalls ist es machbar das Tempo der Herführung durch eine Steigerung der Herführungstemperatur zu erhöhen. Ist bei dem klassischen Verfahren eine Herführungsdauer von etwa ein bis zwei Wochen die Regel, kann mit Hilfe einer auf ca. 20 – 25°C gesteigerten Temperatur bereits nach 24 Stunden eine Zellzahl von ca. 170 Millionen Zellen /Mililiter erzielt werden. Diese Verkürzung setzt aber eine ständige Belüftung und ein Rühren voraus. Daraus folgt ein höherer technischer Aufwand, aber für mittlere und größere Betriebe amortisiert sich dieser innerhalb einer kurzen Frist.
Zur Verringerung der durch Reinigung und Sterilisation anfallenden Rüstzeiten wird von verschiedenen Quellen ein Hefevermehrungsverfahren empfohlen, daß sich durch drauflassen steriler Würze und abziehen der dann gewonnenen Hefemenge aus dem Propagator gekennzeichnet ist. Es sollen durch dieses Verfahren bis zu vier Hefeernten je Woche möglich sein. Der technische und zeitliche Aufwand mit diesem System mikrobiologisch sauber zu arbeiten, soll sich in Grenzen halten. (8,13,14)
c.) Eintankverfahren: Wackerbauer et. al. beschreiben eine weitere Möglichkeit der Hefeherführung, die sich durch eine unkomplizierte Anlagentechnik und ein schnelles Erzeugen der zum Anstellen notwendigen Hefemenge unter sterilen Bedingungen ermöglicht. Im Eintankverfahren wird die heiße Sterilwürze in dem Tank bis auf Anstelltemperatur abgekühlt und mit der Laborhefe angestellt. Die Laborhefe befindet sich im Hochkräusenstadium d.h. die Adaptionszeit bis in die Vermehrungsphase wird kurzgehalten. Man kann bereits mit einem Animpfverhältnis von 1:250 bis 1:300 aus dem Carlsbergkolben in den Propagator gehen (Vermeidung von Zwischenschritten Þ Ersparnis von Zeit Anlagentechnik). Es ist jedoch auf eine gute Belüftung zu achten um die Hefe mit dem notwendigen Sauerstoff zu versorgen und um die entstehenden CO2 aus der Reinzucht auszutreiben. Eine Intervallbelüftung wird vorgeschlagen. Die Temperatur innerhalb des Reaktors sollte bei ca. 20°C liegen. Laut den Autoren soll die notwendige Hefemenge bereits nach zwei Tagen produziert werden können, womit man insgesamt eine Flexibilisierung im Hefemanagement erreicht. (17)
Der Gärprozeß beginnt mit der Zugabe der Hefe zur abgekühlten (auf ca. 6 –10°C bei untergäriger Hefe) Würze. Ein vorheriges entfernen des Kühltrubes ist meist eine betriebliche Philosophie und spielt bei der Berechnung der Hefegabe keine Rolle. Klassischerweise wird die Hefedosage mit ca. 0,5 Liter dickbreiiger Hefe/hl Würze angegeben, womit man eine Hefezellzahl von etwa 15 Millionen Hefezellen/ml Würze anstrebt. Mit dieser recht großzügigen Hefemenge erreicht man ein schnelles Angären und ein Übergewicht der Hefe innerhalb der Würze gegenüber etwaigen Fremdorganismen. Natürlich ist diese Dosage sehr ungenau bezüglich der Hefezellzahlmenge, da der Begriff "dickbreiig" nur schlecht zu definieren ist Deshalb kam man relativ schnell auf bessere Berechnungsmethoden der Hefegabe, jedoch ist anzumerken, daß in vielen kleinen Brauereien noch nach diesem Verfahren angestellt wird. (3,13,14)
Allen Dosageberechnungen liegen aber die gleichen Grundsätze zu Grunde, die wie folgt dargestellt werden können:
In den verschieden Betrieben wird das Anstellen mit den unterschiedlichsten Methoden durchgeführt. Allen Methoden liegt aber der Versuch zugrunde, die Adaptionsphase der Hefe in der Würze zu verkürzen.
Eine gebräuchliche Methode des Anstellens ist das Drauflaßverfahren. Hier wird eine sehr große Hefemenge, die für die Würzemenge des gesamten Bottichs oder Tanks berechnet worden ist, zuerst mit einem oder nur wenigen Suden angestellt. Die restlichen Würzesude werden, bis zur notwendigen Sauerstoffrate voll belüftet, in den Bottich oder Tank gelassen.
Umgekehrt funktioniert dieses Prinzip natürlich auch, indem eine kleine Würzemenge mit einer entsprechenden Hefemenge angestellt wird und nach Erreichen des Kräusenstadiums ,d.h. dem Ende der Vermehrungsphase der Hefe, ein Verteilen der Kräusen auf verschieden Gärgefäße erfolgt. (9,13)
Die Auswirkungen der Gärung auf die Hefe sind durch die Vielzahl der verschiedenen Gärmethoden bestimmt. Die Veränderungen der Hefe während der Gärung bedingen dann nach der Hefeernte die Weiterbehandlungen der Hefe und auch schon die Methode der Hefeernte selbst .
a.) Als Einflußfaktoren der Gärung auf die Hefe sind von anlagentechnischer Seite zu nennen:
b.) Als bedeutenderer Einfluß auf die Zelle sind die verschiedenen Gärverfahren anzuführen:
Alle diese Faktoren bestimmen die Menge und die Qualität der zu erntenden Hefe. Es wird damit deutlich, daß die Gärung eine entscheidende Grundlage für das Hefemanagement ist, da dort bestimmt wird, wie oft und in welcher Menge ein Hefestamm verwendet werden kann. Auf diesen Produktionsbedingungen basierend, muß dann für die notwendige Reinzucht oder anderweitige Hefeaufarbeitung und -lagerung Rechnung getragen werden.
Die, für das Hefemanagement wichtigen Kennwerte bei der Hefeernte sind die Anzahl der lebenden Hefezellen (Methylenblau Färbung), die Hefequalität d.h. die Stärke einer eventuell erfolgten Degeneration (das vorzeitige Verwerfen einer Hefe ist z.B. davon abhängig) und besonders die Menge der zu erntenden Hefe. Diese drei Parameter werden ganz maßgeblich von der Hauptgärung bestimmt. Dabei sind für die Hefequalität und Menge folgende Kriterien einer Hauptgärung wichtig:
Besonders für die Hefesedimentation ist anzumerken, daß die Hefe, auch bei Verwenden einer Bruchhefe, sich erst absetzt, wenn sie durch einen Temperaturschock oder durch eine Nährstoffverknappung im Stoffwechsel verändert wird. (7,14)
Speziell ein zu hoher Restextrakt bewirkt ein starkes Verschleppen der Hefe in den Lagertank und führt dort zu einem hefigem oder einem Hefeautolysecharakter. Das Bier schmeckt dann entweder unfertig oder überlagert, eventuell hart und breit . Ein erhöhter pH- Wert des Bieres ist ebenfalls die Folge. (14)
Die Methode und der Ablauf der Hefeernte ist von der technischen Einrichtung der jeweiligen Brauerei abhängig. Daraus ergeben sich dann die unterschiedlichen Notwendigkeiten für die Hefeaufarbeitung ( direkt Umpumpen - offen lagern - geschlossen lagern u.s.w. ).
Die aus dem offenen Bottich bekannte Schichtung der Hefe in Unterzeug, Kernhefe und Oberzeug ist auch im ZKG anzutreffen. Da in ausgiebigen Versuchen ein Einfluß der Schicht (eine Hefe aus dem Unterzeug, der Kernhefe und dem Oberzeug wurde getrennt voneinander mit einer identischen Würze vergoren und anschließend analysiert) auf das Gärverhalten nicht festgestellt werden konnte und auch der Anteil der abgestorbenen Hefezellen in den einzelnen Schichten nur wenig voneinander abweicht, muß bei der Ernte darauf nur wenig Rücksicht genommen werden (3). Trotzdem sollte, nach neueren Quellen, bei einem Druckgärverfahren vor der Hefeernte der erste Hefestoß verworfen werden, um die schlechteste Hefequalität der untersten Schichtung aus der Erntehefe zu entfernen (6,7).
Da bei sehr hohen Tanks die Absetzhöhe der Hefe wesentlich höher ist als in einem Bottich, sollte im ZKG die Hefeernte öfter wiederholt werden, um eine zu starke Komprimierung der Hefe zu vermeiden (Probleme bei der Homogenisierung). Der Zeitpunkt der letzten Hefeernte vor dem Schlauchen sollte möglichst kurz vor diesem liegen, aber häufig ist der Zeitpunkt vom Betriebsablauf bestimmt, so daß diese Empfehlung nur als Richtwert anzusehen ist (7,12).
Eine weitere Möglichkeit die Hefe nach der Hauptgärung vom Jungbier zu trennen, wird als Jungbierseparation bezeichnet, bei der mittels eines Separators die Hefezellzahl zum Schlauchen (40.000 - 2.000.000 Hefezellen/ml) eingestellt wird. Durch diese Verfahrensweise wird eine Verkürzung der Gärzeit erreicht (Wegfall der Hefesedimentation). Der Gärzeitverkürzung stehen aber höhere Investitionsausgaben und höhere laufende Kosten (Strom, Wartung) sowie gegenüber. (6,7)
Besonders bei der Druckgärung hat die einzelne Hefezelle durch den höheren CO2 Partialdruck in dem Jungbier eine größere Menge CO2 im Zellinneren auch nach der Ernte zurückbehalten, weil die im Zellstoffwechsel produzierte CO2' durch den unter Druck schlecht aus der Zelle geschleust werden kann.
Durch den hohen CO2 Gehalt innerhalb der Hefezelle kann diese nur schlecht den zur Zellvermehrung am Anfang der Gärung notwendigen Sauerstoff, der der Hefe eine effektive Energiegewinnung über die Atmung ermöglicht, aufnehmen. Dieser Punkt macht, um eine schleppende Angärung zu verhindern, eine Entgasung der Hefe aus dem Druckgärverfahren notwendig. Meistens reicht es schon, wenn der Überdruck von der Hefe genommen wird. Um die Zellsynthese noch mehr zu steigern, ist aber eine Belüftung der Hefe eine weitere Möglichkeit, die aber von der verfügbaren Zeit und den technischen Gegebenheiten der Brauerei abhängt.
Insbesondere Tenge, Donhauser und Geiger (4) weisen in mehreren Versuchen eine gesteigerte Hefevermehrungsrate im Gärtank bei vorheriger Belüftung der gelagerten Hefe nach. Back beschreibt, daß bei ungeeigneten Intensivbelüftungsdüsen die Hefe durch die auftretenden damit auftretenden Scher- und Kavitationskräfte stark beschädigt werden kann (1,2). Bei länger gelagerter Hefe ist eine direkt vor dem Anstellen belüftete Hefe vorzuziehen, weil der Anteil der toten Zellen bei einer früh belüfteten Hefe über einen längeren Lagerzeitraum schneller ansteigt und somit beim Anstellen durch eine falsche Hefedosierung Probleme auftreten könnten (1).
Auf die Sterilität der Luft mittels eines Luftfilters ist zu achten, damit eine Kontamination der Hefe auf diesem Wege ausgeschlossen werden kann. (1,5,)
Der Einfluß auf die Gärung durch die verschiedenen Hefeschichten (Vorzeug, Kernhefe und Unterzeug) kann, wie bereits beschrieben, als vernachlässigbar angesehen werden. Der hauptsächliche Grund einer Homogenisierung der Hefe ist daher, neben der Verbesserung der O2 Aufnahmerate durch Austreiben der CO2 aus der Hefe, in der Egalisierung der Hefezellzahl/ml Anstellwürze zu sehen. Es werden Unregelmäßigkeiten in der Angärung durch eine ungleichmäßige Hefegabe vermieden. (4,6)
Teilweise ist es in Brauereien üblich, die Hefe vor der Lagerung über ein Hefesieb zu schicken. Man verspricht sich, wie aus alter Literatur zu entnehmen ist, eine Verringerung des Anteils der toten Hefezellen in der Lagerhefe (5). Da aber abgestorbene Hefezellen dasselbe Volumen wie lebenden Zellen haben, kann eine Separation der toten Hefezellen aus dem Geläger mittels des Hefesiebes nicht stattfinden. Eine Trennung der toten von den lebenden Hefezellen durch ein vermeintlich unterschiedliches Gewicht ist anzuzweifeln, da, wenn Unterschiede vorhanden wären, diese nur mittels einer aufwendigen Zentrifugentrennung ausnutzbar wären. Trotzdem wurde in Versuchen von Tenge, Donhauser und Geiger (4) eine Verbesserung der Hefequalität (schnellere Vergärung) durch das Sieben festgestellt, die aber, bei nur rein mechanischem Sieben sehr gering war. Eine wesentliche Verbesserung konnte erst bei einer gleichzeitig erfolgten Belüftung nachgewiesen werden. Es ist aus den Versuchen anzunehmen, daß die leichte Verbesserung der unbelüfteten, aber gesiebten Hefe, in der Homogenisierung und in der Druckentspannung während des Siebens zu suchen ist.
Durch das Sieben werden Trubteilchen ausgeschieden, an denen Hopfenharze angelagert sein können. Werden nun diese aus der Hefe entfernt, muß die Hopfengabe der Würze leicht erhöht werden, da eine "Hopfengabe" über die ungesiebte Hefe entfällt (5). Es wird von verschiedenen Autoren auf die mikrobiologische Problematik der Hefesiebe, besonders der älterer Bauart hingewiesen. Bei neueren Produkten ist durch eine gekapselte Bauweise und eine automatische Reinigung der Hygienestandard soweit erhöht worden, daß man von einer mikrobiologischen Unbedenklichkeit bei sachgemäßer Verfahrensweise sprechen kann (4,5).
Back beschrieb den positiven Einfluß eines Hefesiebes auf eine kontaminierte Hefe darin, daß der Anteil der Kontamination (im Versuch Pediokokken) an der Anstellwürze über alle Führungen nahezu identisch bleibt. (1)
Das Waschen der untergärigen Hefe mit Wasser war früher weit verbreitet. Ebenso wurde die Hefe häufig beim Lagern für längere Zeit unter Wasser aufbewahrt, was aus heutiger Sicht klar abzulehnen ist. (12)
Als Grund für das Wässern wurde das Ausschwemmen von Trubteilchen und das Ausspülen von toten Hefezellen in der älteren Literatur angegeben. Man setzt zunächst die Hefe unter Wasser und nach erfolgter Sedimentation dieser, wird das überschüssige Wasser abgeschlämmt. Dieser Schritt kann je nach Verfahren mehrfach wiederholt werden (6).
Seit Anfang der 70`er Jahre ist deutlich geworden, daß man durch diese Verfahrensweise die Hefe wesentlich stärker schädigt, als das man sie aufbereitet (3). Deutlich wird dies durch die Erkenntnis, daß sich die toten Hefezellen bei einem Abschlämmen nicht anders verhalten wie lebende Hefezellen, da ihre Dichte von diesen sich kaum unterscheidet. Ein Abtrennen der toten Zellen ist deshalb mit dieser Methode nicht möglich. Ein weiterer Nachteil liegt in dem Ausschwemmen der letzten an und in der Hefe verbliebenen Nährstoffe. Durch den höheren osmotischen Druck innerhalb der Hefezelle werden die Nährstoffe, Vitamine und Salze aus der Zelle an das Waschwasser abgegeben und damit aus der Anstellhefe entfernt (12). Die damit geschwächte Hefe muß bei einem erneuten Anstellen erst, die zur Vermehrung notwendigen Nährstoffe, aus der Würze aufnehmen und/oder synthetisieren. Dadurch verläuft die Angärung nur schleppend. Dies wird deutlich durch den Zusammenhang der zwischen der Wasserhärte und der Schwächung der Hefe besteht:
In weiteren Versuchen wurde mit anderen Waschsubstanzen (definierten Salzlösungen) experimentiert, aber auch dort wurde bewiesen, daß die Schwächung der Hefe primär von der Ionenkonzentration b.z.w. von dem osmotischen Gefälle zwischen Zelle und Substrat abhängt. (3,6)
Bei Kontaminationen der Hefe war es früher üblich, eine Säure- oder Laugenwäsche durchzuführen, wenn man auf die Hefe noch angewiesen war, weil z.B. eine brauereieigene Hefereinzucht nicht vorhanden war. Heute hat sich diese Methode überlebt, weil das Endergebnis der Dekontaminierung nie zufriedenstellend (völlige Abtötung der Kontaminsationskeime) ausfallen konnte (bei Schonung der Hefe) und es sich keine Brauerei mehr leisten kann, ein geschmacklich nicht einwandfreies Bier auszuliefern. Dazu hat sich heute die eigene Hefereinzucht soweit verbreitet, daß auch Brauereien, die keine eigene Herführung besitzen, innerhalb kürzester Zeit bei benachbarten Betrieben eine saubere Hefe erstehen können.
In der Praxis hatte sich die Methode einer zweistündigen Säuerung der kontaminierten Hefe mit Phosphorsäure bei einem pH-Wert von ca. 2 durchgesetzt. Die häufigsten Keime wie z.B. Laktobazillen oder Pediokokken werden von dieser Behandlung aber weit weniger beeinträchtigt als die Kulturhefe. Man erkannte, daß sich anstatt der Säurebehandlung ein Sieben und ein anschließendes Wässern der Hefe für diese als schonender erwies. (1)
In Versuchen, bei denen das Gärverhalten identischer Hefe (Keimfrei) bei unterschiedlichen Säure und Laugenwäsche untersucht wurde, zeigt sich, daß sich eine gering dosierte Säurewäsche (mit 0,1n H3PO4 oder H2SO3) positiv wirken kann, was sich in schnellerer Flokulation, schnellerer Extraktabnahme und in einem deutlichen pH- Abfall bei der Gärung ausdrückt. Schwefelsäure erzielte dabei bessere Ergebnisse als Phosphorsäure. Jedoch erwies sich eine längere Einwirkzeit der Säuren ( länger 5 Stunden) als negativ. Eine Phosphataufnahme durch die Zellen bei der Phosphorsäurewäsche konnte nicht festgestellt werden. Der Einfluß einer Laugenwäsche ist allgemein als negativ anzusehen, wobei zusätzlich eine Verschlechterung der Hefequalität mit der Erhöhung und Verlängerung der Laugewirkung einher geht. (2,3)
(siehe auch Abb. 8)
Zusätzlich muß auch erwähnt werden, daß der Einsatz einer Säuren- oder Laugenwäsche nicht vom deutschen Reinheitsgebot gedeckt ist.
Die Aufbewahrung der Hefe hat auf deren Qualität weitreichenden Einfluß. Es haben aber die verschiedenen Parameter der Lagerung unterschiedlich starke Einflüsse auf die Qualität. Es sind dabei insbesondere die folgenden Punkte zu nennen (6,12,14):
a.) Dauer der Lagerung
b.) Temperatur der Lagerung
c.) Hefesubstrat während der Lagerung
d.) Druck auf die Hefe während der Lagerung
e.) Art der Lagergefäße
Zu a.) Allgemein ist für die Dauer der Aufbewahrung der Hefe eine Verschlechterung der Hefequalität, der Hefemenge (lebende Zellen) und eine Verschlechterung der Bierqualität bei zunehmender Länge der Lagerung zu messen. Indikatoren für diese Entwicklung sind: Schlechtere Angärung und langsamere Extraktabnahme, höhere Trübung und geringere kolloidale Stabilität, niedrigerer Vergärungsgrad, geringere Schaumhaltbarkeit. Geschmacklich lassen sich für Biere, die mit einer länger gelagerten Hefe produziert wurden aber nur geringe Unterschiede feststellen, was sich auch in der Feststellung einer nur gering veränderten Zusammensetzung des Bieres hinsichtlich Aminosäuren, Polyphenolen, Anthocyanogen, Estern, höhere Alkohole und Fettsäuren manifestiert. (2)
Zu b.) Die Temperatur bei der Aufbewahrung der Hefe hat bei zunehmender Lagerdauer (Ausnahme: kürzer 24h) einen negativen Einfluß auf die Hefe. Wird die Hefe nur maximal 24h aufbewahrt, zeigen sich bei einer 10°C gelagerten Hefe bessere Ergebnisse der Gärung wie bei einer unter 1°C gelagerten Hefe. Ansonsten verstärkt eine wärmere Lagerung nur die bekannten, schlechten Veränderungen der Hefequalität wie die bei längerer Lagerung . (2)
Zu c.) Wie schon bei dem Punkt: "2.8 Wässern der Hefe" beschrieben, äußert sich der Einfluß des Lagerungssubstrates hauptsächlich in dem unterschiedlichem Nährstoffgehalt der Hefe. Naturgemäß ist ein Substrat, welches den Nährstoffgehalt der Hefe nicht verschlechtert demjenigen vorzuziehen, die durch einen niedrigeren osmotischen Druck auf die Zellen diese zur Ionenabgabe zwingen. Mit dem Nährstoffverlust ist damit eine langsamere Angärung, ein niedrigerer Vergärungsgrad und die Gefahr der Hefedegeneration verbunden. Es wird eine Aufbewahrung der Hefe unter mit Wasser verdünntem Bier, reinem Bier oder am besten unter Sterilwürze empfohlen. (3)
Zu d.) Bei einer Lagerung der Hefe in geschlossenen Gefäßen ist auf einen möglichst niedrigen Druck zu achten, da wie bereits erwähnt durch eine Anreicherung von CO2 innerhalb der Hefezelle die Sauerstoffaufnahmerate zu Beginn der Gärung verringert wird und dies eine schleppende Angärung zur Folge hat. Wird eine niedrige CO2 Atmosphäre im Lagergefäß aufrecht erhalten, kann die Länge der Lagerung ohne nennenswerte Qualitätseinbußen vergrößert werden, da der Zellstoffwechsel der Hefe durch den fehlenden Sauerstoff auf "Sparflamme" gehalten wird und ein unnötiger Verbrauch von Nährstoffen mit anschließender Zunahme des Anteils toter Zellen der Hefe vermieden werden kann. Vor dem Anstellen empfiehlt sich aber ein intensives Belüften, damit der Hefestoffwechsel auf Atmung und Zellsynthese umgestellt wird. (1,2,12)
Zu e.) Aus mikrobiologischer Sicht ist die geschlossene Lagerung der offenen Lagerung klar vorzuziehen, da hier die Gefahr einer Kontamination über die Umgebungsluft weit geringer ist und sich nach einer Reinigung des Gefäßes sich dieses wesentlich besser steril halten läßt, b.z.w. vor der Einlagerung nochmals sterilisieren lassen kann. (1)
Die Bedeutung des Hefemanagements hat sich im Laufe der Jahre wesentlich vergrößert, da der Markt schon lange nicht mehr zweitklassige Produkte akzeptiert. Die Hefe ist ein wichtiger, aber auch empfindlicher Faktor bei der Bierbereitung, der aber, wenn man die wichtigsten Rahmenbedingungen beachtet, sich als verbessernd für das Produkt erweisen kann.
Eine eigene Hefereinzucht ist für viele Brauereien schon ein großer Fortschritt, hinsichtlich Produktionssicherheit und Qualitätsmanagement wobei sich der höhere technische Aufwand während der Produktion langfristig immer bezahlt macht. Es ist aber abzuwägen, ob die Betriebsgröße der Brauerei eine solche Anlage sinnvoll erscheinen läßt.
1. Back, W.:
Technische und technologische Voraussetzungen zur "kaltsterilen" Abfüllung,
Brauwelt Jg. 135, 2068 - 2076, 1995
2. Schur, F.:
Hefebehandlung und Bierqualität,
Brauerei - Rundschau Jg. 107, 147 - 151, 1990
Untersuchungen zur Hefevorzucht sowie zur Beschaffenheit, Wäsche und Lagerung der Hefeernte in der Brauerei,
Dissertation TH München 1970
Untersuchungen an einem neu entwickelten Hefesieb,
Brauwelt Jg. 136, 2195 – 2199, 1996
5. N.N.:
Lagerung, Gärung, High-Gravity-Brewing,
Brauwelt Jg. 135, 910, 1995
6. Schmidt, H.J.:
Modernes Hefemanagement,
Brauwelt Jg. 135, 652 – 654, 1995
Hefemanagement: Hefebehandlung von der Ernte bis zum Anstellen
Brauerei - Forum Nr. 11, 281 – 287, 1996
8. Wackerbauer, K., Manke, W.:
Yeast presses and final filtration using a combined filter press installation,
Brauwelt International , 204 –208, 1990
Accelerated propagation of pure culture yeasts
Brauwelt International Nr. 2, 130 – 149, 1995
10. Back, W., Bohak, I., Ackermann, T.:
Optimierte Hefewirtschaft,
Brauwelt Jg. 133, 1960 - 1963, 1993
11. Wackerbauer, K., Balzer, U.:
Practial experience with High Gravity Surplus Yeast Recovery process,
Brauwelt International Nr. 1, 36 - 46, 1991
12. Wackerbauer, K., Tayama, T., Fitzner, M., Kunerth, S.:
Zeitgemäßes Management der Anstellhefe,
Brauwelt Jg. 137, 80 - 87, 1997
13. Litzenburger, K.:
Hefereinzucht, Hefegabe, Hefeernte,
Brauwelt Jg. 128, 444 - 448, 1988
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Hefereinzucht, Hefegabe, Hefeernte,
Brauwelt Jg. 128, 690 - 698, 1988
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Monatsschrift für Brauwissenschaft Jg. 22, 211 - 216, 1969
16. Krauß, G., Emeis, C.C., Sommer, G.:
Prüfung von Bierhefen auf ihre brautechnische Eignung,
Monatsschrift für Brauwissenschaft Jg. 21, 177 - 184, 1968
17. Wackerbauer, K., Evers, H., Kunerth, S:
Hefepropagation und Aktivität der Reinzuchthefe,
Brauwelt Jg. 136, 1736 - 1743, 1988