Ziel der Entwicklung
Kontinuierliche Gärverfahren stellen schon seit längerer Zeit Kernpunkte der brauwissenschaftlichen Forschung dar. Die kontinuierliche Gärung konnte sich bisher jedoch nicht in der Praxis durchsetzen, da bislang eine durchgehende Qualität der so hergestellten Biere weder in der Haupt- noch in der Nachgärung gewährleistet war. Ziel einer kontinuierlichen Gärung ist es, ein Bier von konstanter Qualität zu produzieren, welches den Qualitätsanforderungen eines Bieres aus konventioneller Chargengärung entspricht. Hierzu ist eine Langzeitstabilität des in der Gärung angewendeten Reaktorsystems ein entscheidendes Kriterium. So sollte eine kontinuierlich hohe und gleichbleibende Qualität der Biere über die gesamte Laufzeit des Reaktorbetriebes gewährleistet sein. Ein entscheidender Faktor, welcher sich auf die Qualität des Bieres auswirkt, ist der physiologische Zustand der Hefe, der auf unterschiedliche Qualitätsparameter Einfluss nimmt. Im Verlauf der Gärung im kontinuierlichen System kommt es zu einer Veränderung der Mengen an Gärungsnebenprodukten und aufgenommenen Aminosäuren. Im Bezug auf Gärungsnebenprodukte sind hier insbesondere Veränderungen in den Gehalten an vicinalen Diketonen, Acetaten, höheren Alkoholen und Estern zu nennen. Als weitere, einem Einfluss der kontinuierlichen Hauptgärung unterliegenden Qualitätsparameter sind der pH-Wert, die Farbe, die Bittere und der FAN-Gehalt des Bieres zu nennen. Eine weitere Beeinflussung der Bierqualität ist im eingesetzten Reaktor und Anlagenprinzip zu sehen. Eine, in diesem Zusammenhang zu nennende Herausforderung ist der kontaminationsfreie Betrieb der Anlage, da eine Kontamination zwangsläufig zum Prozessabbruch führen muss. Um diese Zielsetzung umzusetzen, wurde ein neues Reaktorkonzept entwickelt und hinsichtlich der qualitätsbestimmenden Parameter optimiert.
Vorteile und Lösungen
Die Vorteile einer kontinuierlichen Gärung sind meist rein wirtschaftlicher Natur. So spricht man diesen Systemen eine höhere volumenbezogenen Gärleistung, einen geringeren Raumbedarf und dementsprechend auch geringere Investitionskosten zu. Weitere Vorteile sind ein geringeres Risiko von Kontaminationen, eine Verkürzung des Produktzyklus und eine Verringerung des Handlings im Gär- und Lagerkeller. Des Weiteren lassen sich deutliche Energieeinsparungen (unter anderem durch geringeren Energieaufwand bei der Kühlung) realisieren. Damit lassen sich die laufenden Betriebskosten reduzieren. Ebenfalls verringern sich die anfallende Abfallhefe und somit auch der Bierschwand, der Aufwand für Füllen, Entleeren und Reinigen (aufgrund der angestrebten langen Laufzeit solcher Systeme) und dadurch der Personal- und Chemikalienaufwand für die Reinigung und das benötigte Frischwasser sowie das anfallende Abwasser. Somit lassen sich neben den rein wirtschaftlichen Argumenten auch etliche umweltpolitische und Ressourcen-schonende Aspekte für diese Innovation einbringen. Um den weiter anhaltenden Trend zur „Grünen Brauerei“ zu unterstützen und mitzugestalten, stellt diese Innovation einen bedeutenden Meilenstein in der Entwicklung des Brauereiwesens dar.
Erfüllte Zielparameter des Projekts:
- Langzeitstabilität des Systems
- Lange Laufzeit bei konstanter Produktqualität
- Höhere Alkohole konstant im Rahmen der Normal- und Maximalwerte nach Literatur
- Ester konstant im Rahmen der Normal- und Maximalwerte nach Literatur
- Fettsäuren konstant im Rahmen der Normal- und Maximalwerte nach Literatur
- Nonenal konstant im Rahmen der Normal- und Maximalwerte nach Literatur (Oxidationsindikator)
- Acetaldeyd konstant im Rahmen der Normal- und Maximalwerte nach Literatur
- Alkoholgehalt im Rahmen der Normal- und Maximalwerte nach Literatur
- Sensorik: konstantes und langzeitstabiles Geschmacksprofil
- Mikrobiologische Stabilität
- Kombination mit Hautgärsystem (Projekt MF140083)
Zielgruppe und Zielmarkt
Als Zielmarkt für die Forschungs- und Entwicklungsarbeit kann die nationale und internationale Brauereiindustrie gesehen werden. Das entwickelnde Verfahren ermöglicht eine durchgängige Nutzung der Crossflow-Technologie und damit den vollständig kontinuierlichen Gärprozess. Der Übergang zu einer konventionellen Nachgärung wird vermieden, was zu einer deutlichen Reduzierung des Zeit- und Ressourcenverbrauchs führt. Bei Projekterfolg kann bei allen großen Brauereikonzernen mit einem Bedarf an Crossflow-Reaktoren gerechnet werden.