Säuerungsmittel und Säureregulatoren

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1 ede Säure bietet ein unterschiedliches Eigenschaftsprofil, das sie für bestimmte Anwendungen besonders geeignet macht. Säuerungsmittel und Säureregulatoren Der Beitrag beschreibt die funktionellen Eigenschaften der wichtigsten organischen und anorganischen Genußsäuren und ihrer Salze wie Geschmacksprofil, Löslichkeitscharakteristik, Hygroskopizität, Ph-Wert/Säuregrad, Pufferungskapazität und Chelatbildung. Zusätzlich wird auf lebensmittelrechtliche, ernährungsphysiologische und wirtschaftliche Aspekte eingegangen. Die Anwendungen in der Lebensmittelherstellung betreffen nicht nur süße Produkte wie alkoholfreie Erfrischungsgetränke, Marmeladen und Süßwaren sondern auch salzhaltige, pikante Lebensmittel wie Fleischwaren und Fischprodukte, Feinkosterzeugnisse und Käsezubereitungen. Säuerungsmittel sind zum menschlichen Genuß geeignete anorganische und organische Säuren, die Lebensmitteln und Getränken einen sauren Geschmack verleihen und den Säuregrad erhöhen. Als Genußsäuren im engeren Sinn werden die organischen Säuren bezeichnet, die eine fruchtige oder sonstige geschmackliche Komponente aufweisen. Hierzu gehören die Citronen-, Wein- und Apfelsäure, aber auch die in der Natur häufig vorkommenden Essig-, Milch-, Fumar-, Bernsteinund Adipinsäure. Eine besondere Rolle spielt die als Säuerungsmittel recht schwache Ascorbinsäure, die, neben ihrer Bedeutung als Vitamin C, wegen ihrer Reduktionswirkung Einfluß auf Oxidationsvorgänge hat und zur Farb- und Aromaerhaltung von Eigenschaften und Anwendung Genußsäuren wie Citronen-, Wein-, Äpfel-, Essigund Phosphorsäure und ihre Salze gehören zu den vielseitig anwendbaren Substanzen in der Getränkeherstellung. Die Hauptgründe für ihren Einsatz sind Geschmacksgebung und Säuerung, Pufferungsvermögen, Bildung von Metallchelaten und Haltbarkeitsverlängerung. Obst- und Gemüseprodukten und Fleischwaren beiträgt. Bernsteinsäureanhydrid und Gluconodelta-lacton sind Stoffe, die bei Zutritt von Wasser unter Abgabe von Wasserstoffionen zu den entsprechenden Säuren hydrolisieren. Sie haben in solchen Anwendungen eine gewisse Bedeutung erlangt, wo es auf eine zeitlich verzögerte, langsame ph- Wert-Absenkung ankommt, die sich mit der von Fermentationsprozessen vergleichen läßt. Säureregulatoren sind allgemein solche Stoffe, die einen bestimmten ph-wert oder ph-bereich in einem Lebensmittel einstellen und im Unterschied zu den Säuerungsmitteln nicht nur eine unspezifische Säuerung bewirken. Sie justieren gezielt die Alkalinität oder den Säuregrad. Es sind basisch bzw. sauer reagierende Substanzen mit Pufferwirkung, d. h. Salze anorganischer und organischer ein- und mehrbasischer Säuren, in speziellen Fällen auch Laugen (Natronlauge, Calciumhydroxid), die gewährleisten sollen, daß der ph-wert des Lebensmittels im Verlauf seiner Herstellung und Haltbarkeitsspanne konstant bleibt. Wirtschaftliche Bedeutung Von den etwa 20 in der Lebensmittelindustrie verwendeten Säuren mit einer Gesamttonnage von rund 1 Mio Tonnen, haben drei einen Anteil von über 80%. An erster Stelle steht weltweit die Citronensäure mit einer Tonnage von Tonnen, gefolgt von der Essigsäure mit Tonnen und der Phosphorsäure mit Tonnen. Es folgen die Milchsäure ( Tonnen), Wein- und Äpfelsäure mit je Tonnen und die Fumarsäure mit Tonnen. Der Rest von etwa Tonnen verteilt sich auf alle übrigen Säuren. (Die angegebenen Zahlen beziehen sich auf den reinen Säuregehalt, also ohne Wasseranteil, Schätzung für das Jahr 1996). Der Gesamtwert des Marktes für Lebensmittelsäuren betrug in ,7 Mrd US$. Davon entfielen auf Citronensäure allein 1,2 Mrd US$. Trotz der großen Dominanz der Citronensäure haben es die übrigen Säuerungsmittel geschafft, aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften bestimmte Marktnischen zu besetzen, in denen sie relativ geschützt sind. Allgemeine Eigenschaften Säuerungsmittel gehören zu den vielseitigsten Substanzen unter den Lebensmittelzusatzstoffen und weisen Mehrfachfunktionen auf: Sie lösen sich (überwiegend) leicht in Wasser und wässrigen Medien und verleihen Lebensmitteln und Getränken einen sauren Geschmack. Fruchtsäu- BRAUTECHNIK Nr. 48 (1999) BRAUWELT 2313

2 BRAUTECHNIK ren akzentuieren zusätzlich fruchtige Geschmacksnoten. Unerwünschter Bei- oder Nebengeschmack kann (zum Teil) maskiert werden. Sie konservieren, in dem sie das Wachstum von Mikroorganismen und Sporen entweder durch eigene Wirkung oder durch ph-wert-verschiebung inhibieren. Sie verstärken die Wirkung zugesetzter Konservierungsmittel. Sie unterstützen natürlicherweise vorhandene oder zugesetzte Antioxidantien in ihrer Funktion und leisten einen Beitrag gegenüber oxidativen Verderbsreaktionen, wie z. B. dem Ranzigwerden. (Wirkung als Synergisten). Sie komplexieren Metalle und Schwermetalle durch Bildung von Säure-Metall-Chelaten und entziehen sie so Reaktionen, die zu unerwünschten Bräunungs- und Oxidationsreaktionen führen würden. Sie reagieren mit natürlicherweise vorhandenen Basen unter Bildung einoder mehrbasischer Salze und stellen damit Pufferkapazität zur Verfügung zur Kontrolle des ph-wertes in verschiedenen Stadien der Herstellung und für das Endprodukt. Organische Genußsäuren haben Einfluß auf die Viskosität und Textur von Lebensmitteln, entweder durch die Wirkung der ph-wert-verschiebung oder durch direkten Einfluß auf strukturgebende Inhaltsstoffe wie z. B. auf Proteine (Weizenkleberprotein, Casein in Schmelzkäse). Als technologische Entscheidungskriterien für die Auswahl einer Lebensmittelsäure für die praktische Anwendung kommen folgende Eigenschaften in Frage: Geschmacksprofil und Säuerungsvermögen, Pufferungskapazität, Löslichkeit, Hygroskopizität und Chelatbildung. Geschmacksprofil und Säuerungsvermögen Der ph-wert einer wässrigen Säurelösung ist abhängig von der Säurekonzentration und dem Anteil dissoziierter Wasserstoffionen in der Lösung. Er wird normalerweise mit einer ph-elektrode gemessen. Dabei werden nur die dissoziierten Wasserstoffionen erfaßt. Bei der Alkalititration erhält man hingegen einen Wert für den Gesamtsäuregehalt, weil sowohl der Anteil der dissoziierten wie nichtdissoziierten Wasserstoffionen ermittelt wird. Bezogen auf gleiches Molekulargewicht erniedrigt Phosphorsäure den ph-wert am stärksten. Es folgen in abnehmender Reihenfolge Fumar-, Wein-, Citronen-, Apfel- und Milchsäure. Essigsäure und Adipinsäure sind die schwächsten Säuren. Für die Anwendung von Säuren hat das Geschmacksprofil Bedeutung: Es erfaßt den Geschmackscharakter (z. B. herbsauer, fruchtigsauer, mildsauer), die geschmacklich erkennbare Intensität sowie den zeitlich nachwirkenden sauren Geschmackseindruck. Während Wein- und Citronensäure unmittelbar und mit ihrem vollen sauren Geschmack einsetzen man spricht bei diesen Säuren von einer regelrechten Geschmacksexplosion tritt das saure Potential von Milch- und Äpfelsäure erst allmählich auf und hält länger an. Tabelle 1 Pufferungsbereich von Lebensmittelsäuren Säure ph-wert-bereich Citronensäure 2,5 6,5 Äpfelsäure 2,5 5,5 Fumarsäure 2.5 5,1 Milchsäure 2,5 4,5 Weinsäure 3,0 4,5 Orthophosphorsäure 2,3 3,1 Von praktischer Bedeutung ist auch die gegenseitige Austauschrate der Genußsäuren in den Fällen, wo es nur auf die Verleihung einer sauren Geschmacksnote ankommt. Hierzu muß zunächst das Säureäquivalent ermittelt werden. Man erhält es durch die Division des Molekulargewichts durch die Anzahl der Säuregruppen pro Molekül. Ein Beispiel: Milchsäure hat ein Molekulargewicht von 90 und eine Säurefunktion pro Molekül. Das Säureäquivalent ist 90. Citronensäure hat ein Molekulargewicht von 192 und weist drei Säuregruppen pro Molekül auf. Das Säureäquivalent der Citronensäure ist 192 : 3 = g reiner Milchsäure entsprechen also 64 g reine Citronensäure, d. h. 1 kg Milchsäure kann durch 0,71 kg Citronensäure ersetzt werden. In analoger Weise lassen sich die Säureäquivalente und Austauschraten aller Lebensmittelsäuren untereinander berechnen. Allerdings setzen Geschmacksprofil und Dissoziationskonstante einem rein rechnerischen Austausch eine gewisse Grenze. Pufferungsvermögen Ein Puffersystem ist definiert als ein Zusammenspiel von Kationen und Anionen, das auf Zusätze kleiner Mengen Säure oder Lauge seinen ph-wert nicht oder nur unwesentlich ändert. Das Ausmaß des Widerstands, das das System gegenüber ph-wert-verändernden Zusätzen entgegenbringt, wird als Pufferungskapazität bezeichnet. Sie hat für die Qualität von Lebensmitteln Bedeutung, weil unterschiedliche und schwankende ph-werte eines Produkts immer unterschiedlichen Geschmack bedeuten, möglicherweise mikrobiologische Probleme verursachen oder auch Farb- und Konsistenzprobleme hervorrufen können. Die üblicherweise in Lebensmitteln und Getränken verwendeten Puffersysteme sind Kombinationen schwacher Säuren mit ihren Alkali/Erdalkalkalisalzen, wie z. B. Milchsäure Natriumlactat oder Citronensäure Natriumcitrat. Das Säure/Salzverhältnis kann so eingestellt werden, daß unterschiedliche ph-bereiche abgepuffert werden können. Um die Pufferkapazität des Systems bei gleichem ph-wert zu erhöhen, ist der Säure- und Salzanteil im gleichen Verhältnis zu erhöhen. Starke Säuren besitzen nur ein begrenztes Pufferungsvermögen, da das Gleichgewicht auf der Seite der dissoziierten Säure liegt. Dies grenzt die Anwendung starker Säuren in Lebensmitteln, die in einem breiten ph-bereich abgepuffert werden sollen, stark ein. Aber auch das Pufferungsvermögen schwacher Säuren ist unterschiedlich: Tabelle 1 gibt einen Überblick über das ungefähre Pufferungsvermögen der wichtigsten Lebensmittelsäuren. Daraus geht hervor, daß Citronensäure über das breiteste Puffervermögen aller Säuren verfügt (2,5 6,5) und Weinsäure über das engste (3,0 4,5). Löslichkeit Ein wichtiger Gesichtspunkt für die Anwendung von Lebensmittelsäuren ist die Löslichkeit in Wasser. In Tabelle 2 sind die Löslichkeiten (bei 20 C) der wichtigsten Genußsäuren angegeben. Wie daraus hervorgeht, sind Citronen-, Äpfel- und Weinsäure sehr gut wasserlöslich. Fumar- und Adipinsäure sind schlecht löslich, was ihr Anwendungsspektrum einschränkt BRAUWELT Nr. 48 (1999)

3 Für Anwendungen im Getränkebereich werden aus produktionstechnischen Gründen 50%ige Vorratslösungen hergestellt, z. B. von Citronensäure, obwohl die eigentliche Säuredosierung im Fertigprodukt bei nur 1 3% liegt. Von Bedeutung ist auch die Schnelligkeit der Auflösung in einem wässrigen Ansatzmix, die bei Pulvermischungen mit Säureanteil eine Rolle spielt. Hierbei müssen sich alle Bestandteile möglichst rasch und gleichmäßig auflösen. Für Anwendungen, bei denen Auflösung in heißem Wasser erfolgt, wie z. B. bei Desserts, können auch die in der Kälte schlecht löslichen Fumar- oder Adipinsäure eingesetzt werden. Hygroskopizität Unter Hygroskopizität versteht man die Fähigkeit von Substanzen, Wasser aus der Umgebungsluft aufzunehmen. Hygroskopische Stoffe neigen zum Verklumpen, werden hart und verlieren ihre Rieselfähigkeit unter den ungünstigen Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Die Hygroskopizität geht parallel mit der Löslichkeit: Fumar- und Adipinsäure sind praktisch nicht hygroskopisch, Citronen-, Äpfel- und Weinsäure stark wasseranziehend. Dieser Umstand verursacht Probleme für die Lagerfähigkeit dieser Säuren als Sackware und vor allem für pulverförmige Fertigmischungen. Es können eine Reihe von Vorkehrungen getroffen werden, um die Hygroskopizitätsprobleme einzuschränken. Hierzu gehören die Bereitstellung geeigneter Lagerbedingungen (niedrige Temperatur und Luftfeuchtigkeit), die Haltung niedriger Vorratsbestände, Produktionsräume mit einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 40%, in Mischprodukten keine Verwendung von Ingredentien mit hohem Wassergehalt, das unmittelbare Wiederverschließen angebrochener Behältnisse, u. a. Durch Hydrophobierung der Kristalloberfläche der Säuren mit Fettstoffen (sog. Verkapseln) kann der Schutz vor Feuchtigkeit wesentlich verstärkt werden, allerdings zum Nachteil der Auflösegeschwindigkeit. Bildung von Metallchelaten Für die praktische Anwendung von organischen Säuren in Lebensmitteln und Getränken, spielt ihre Fähigkeit, Chelate Tabelle 2 Physikochemische Kennzahlen und sensorische Eigenschaften von Säuerungsmitteln mit Metallen zu bilden, eine wichtige Rolle. Metallchelate sind komplexe Ringverbindungen, die das Metall davon abhalten, seine üblichen Reaktionen in wässrigem Medium einzugehen und dafür sorgen, daß z. B. Eisen- und Kupferionen sich nicht mehr an Oxidations- und Bräunungsreaktionen beteiligen können. Zu den Stoffen, die Metallkomplexverbindungen eingehen, gehören die Polycarbonsäuren Bernstein- und Oxalsäure, die Hydroxycarbonsäuren Citronen-, Äpfelund Weinsäure, Polyphosphorsäuren, Aminosäuren, Peptide, Proteine und eine Reihe weiterer, darunter auch makromolekularer Verbindungen. Unter den Lebensmittelsäuren ist Citronensäure mit Abstand der stärkste Chelatbildner, der sowohl Kupfer wie Eisen komplexieren kann. Weinsäure und Milchsäure zeigen etwas schwächer ähnliche Metallbindungseigenschaften. Meist zusammen mit zugesetzten Antioxidationsmitteln, aber auch unter Ausnützung der natürlicherweise in Lebensmitteln vorhandenen Antioxidantien, werden Gelierungsmittel in folgenden Anwendungen eingesetzt: Molgewicht Pk1 4,74 3,86 3,4 3,09 2,98 3,0 4,43 4,19 Pk2 5,05 4,74 4,34 4,52 5,62 5,63 Pk3 5,41 ph (1%ig. Lös.) 2,78 2,28 2,27 2,25 2,08 Löslichkeit (20 C) unb. unb ,5 1,4 2,5 (g/100 g Wasser) Zustandsform flüs. flüs. krist. krist. krist. krist. krist. krist ( 20 C ) Hygroskopizität hoch hoch hoch ger. ger. ger. Geruch scharf, l.beiß. gerl. gerl. gerl. gerl. gerl. gerl. beißend Geschmack scharf- mild- sauer sauer herb- sauer sauer l.bitter, sauer sauer sauer sauer Pk = Dissoziationskonstanten der Säure gruppen 1 = Essigsäure 2 = Milchsäure 3 = Äpfelsäure 4 = Citronensäure 5 = Weinsäure 6 = Fumarsäure 7 = Adipinsäure 8 = Bernsteinsäure Stabilisierung von Ölen und Fetten, z. B. Schweineschmalz, Sojaöl, Talg; Haltbarkeitsverbesserung und Geschmackserhaltung von Mayonnaise und Dressings; Verhinderung der Entstehung von Ranzigkeit bei Backwaren und Nüssen; Verhinderung der Autoxidation essentieller Öle, insbesondere der durch Kupferionen katalysierten Oxidation von Linolensäure; Farb- und Geschmackserhaltung von Fleischwaren; Farb- und Aromaerhaltung von Obstund Gemüsekonserven; Verhinderung der Oxidation von Ascorbinsäure und fettlöslicher Vitamine; bei der Zuckerherstellung wird die Kristallisation des Zuckers in Gegenwart von Komplexbildnern wesentlich erleichtert; bei Gewürzextrakten ist durch kombinierte Anwendung von Antioxidantien und Komplexbildnern eine Qualitätsverbesserung zu erreichen. (Fortsetzung folgt) Dr. Theo Niederauer München BRAUTECHNIK Nr. 48 (1999) BRAUWELT 2315

4 BRAUTECHNIK PRAXIS Neue Anschlußmaße für Zapfköpfe/ Leitungsanschlußteile in Getränkeschankanlagen In den neuen technischen Regeln zur Getränkeschankanlagenverordnung ist festgelegt, daß die Gewindedurchmesser des Druckgasanschlusses von Zapfköpfen für einen Betriebsüberdruck bis 3bar von bisher 5/8 Zoll auf 3/4 Zoll vergrößert werden. Damit wird einerseits verhindert, daß der Druckgasanschluß direkt auf die CO 2 - Flasche geschraubt werden kann, unter Umgehung des Druckminderers, andererseits wird eine Verwechslung durch versehentlichen Anschluß an die Bierseite vermieden. Für Altteile mit 5/8 Zoll auf der Druckgasseite besteht ein Bestandschutz, außerdem dürfen Lagerbestände mit Geräten bisheriger Ausführung noch abverkauft werden. Aus Gründen der Nachrüstungslogistik Darren und Energie Der Energiebedarf beim Trocknen und Darren von Grünmalz war Inhalt des Vortrages von Priv. Doz. Dr.-Ing. habil. T. Hackensellner, Hrch Huppmann GmbH, Kitzingen, anläßlich der 38. Mälzereitechnischen Arbeitstagung bei Doemens am 20. und 21. Okt. d.j. Bei der Trocknung von Grünmalz, bei der zunächst das Haftwasser verdunstet, sind Sorptionsisothermen zur weiteren Berechnung des Energiebedarfs notwendig, da die Verdunstung des Wassers aus empfiehlt es sich für die meisten Brauereien, ab einem gewissen Zeitpunkt bestehende Zapfköpfe bezüglich des Gaseingangsgewindes (Druckgasseite) auf 3/4 Zoll umzurüsten: Beim Brau-Max Zapfkopf von Datograf ist dies besonders kostengünstig und einfach durchführbar es wird lediglich die lösbare CO 2 -Hülse gegen eine neue CO 2 - Hülse mit 2/3 Zoll Gewinde ausgewechselt. Das eingesetzte Schauglas und die Rückschlagsicherungen (Lippenventile) sind auch mit der neuen CO 2 -Hülse mit 3/4 Zoll Gewinde verwendbar. Es empfiehlt sich allerdings bei dieser Gelegenheit, auch diese Teile mit auszuwechseln. Die Teile sind auf der folgenden Explosionszeichnung dargestellt, der Austausch erfolgt mit wenigen Handgriffen. Zapfkopf dem Inneren des Malzkornes entlang dieser Sorptionsisothermen verläuft. Als weitere Haupteinflüsse für den Energiebedarf beim Darren, nennt Hackensellner neben der Bauart der Darre und der Art der Beheizung (direkt indirekt) die Schütthöhe und den Anfangswassergehalt des Grünmalzes. Aber auch der Einbau von Wärmerückgewinnungsanlagen und der gewünschte Endwassergehalt des Fertigmalzes sowie der Außenluftzustand und die Isolierung der Darre bestimmen den Energiebedarf der Darre maßgeblich. Des weiteren ist die Regelung der Ventilatoren, Frisch- und Umluftbetrieb und auch Dr.-Ing. T. Hackensellner die Provenienz der Gerste ausschlaggebend für den Energiebedarf. Der Einbau von Wärmerückgewinnungsanlagen, die Bauart der Darre und die Art der Beheizung führt zu erheblichen Schwankungen im Energieverbrauch. Während der theoretische Energiebedarf bei 1800 MJ(th)/t Fertigmalz liegt, benötigt eine indirekt beheizte, erdgasbefeuerte Einhorden-Hochleistungsdarre ohne Kreuzstrom-Wärmeübertrager 4750 MJ(Hu)/t Fertigmalz. Dahingegen benötigt eine Dreizonen-Planhordendarranlage mit Kreuzstom-Wärmeübertrager und Hochleistungs-Lufterhitzer lediglich 2000 MJ(Hu)/t Fertigmalz. Die Wärmeeinsparung eines Kreuzstrom-Wärmeübertragers wird unter anderem von dem Luftzustand der Frischluft bestimmt. Der Temperaturwirkungsgrad eines Kreuzstrom-Wärmeübertragers definiert sich aus dem Quotienten der Differenz zwischen der Zulufttemperatur und der Frischlufttemperatur zum einen und der Differenz zwischen der Ablufttemperatur und der Frischlufttemperatur. Da somit bei niedrigeren Außentemperaturen der Temperaturwirkungsgrad steigt, können bei niedrigeren Außentemperaturen höhere Energieeinsparungen erzielt werden. Des weiteren hängt die Einsparungshöhe auch von der Luftfeuchtigkeit ab. Der Wirkungsgrad eines Kreuzstrom-Wärmeübertragers wird zudem noch von dessen Zustand bestimmt. So sind Verschmutzungen und Beschädigungen unverzüglich zu beseitigen. Zuletzt ging Hackensellner noch auf den spezifischen elektrischen Energiebedarf ein. So hängt der spezifische elektrische Energiebedarf einer Darre unter anderem von der Beladungshöhe der Darre ab. Der spez. el. Energiebedarf steigt bei einer Einhorden- Hochleistungsdarre von ca. 26 kwh/t FM bei einer Beladung von 300 kg m 2 Hordenfläche auf über 80 kwh/t FM bei einer Beladung von 500 kg/m 2 Hordenfläche BRAUWELT Nr. 48 (1999)

5 TECHNIK Einsatz einer Absorptions-Kälte- Anlage auf H 2 O/LiBr Basis zur Brauwasservorkühlung Mit dieser Veröffentlichung wird gezeigt, daß es sinnvoll ist, Absorptions-Kälteanlagen (AKA) auf H 2 O/Li.Br.-Basis, z.b. zur Brauwasservorkühlung, heranzuziehen. Mit dem Einsatz einer AKA ist es möglich, elektrischen Strom einzusparen. Durch den geringeren Stromverbrauch werden indirekt weniger Schadstoffe erzeugt. Berechnungen verdeutlichen, in welchem Maße eine Senkung an Schadstoffemissionen erwartet werden kann. Zur Würzekühlung findet heute bevorzugt vorgekühltes Brauwasser Verwendung. Mit dem Kälteträger der Brauerei- Kälteanlage wird es auf die gewünschte Temperatur gekühlt. Dabei kommen meist Plattenapparate zum Einsatz. Bei der Kühlung des Brauwassers werden im Durchschnitt 1,47 kwh Kälte /hl benötigt. D.h. es VB sind dafür mit der Kälteanlage (t C = 30 C, t 0 = 10 C) ca. 0,44 kwh el /hl für die Brauwasservorkühlung mit der Kompressions- VB Kälteanlage aufzuwenden. Mit einem angenommenen Strompreis (Arbeitspreis und Leistungspreis) von 0,18 DM/kWh liegen die Stromkosten für eine Jahresverkaufsbiermenge von 1 Mio hl bei DM/Jahr. Serie: Energiekosteneinsparung in Brauereien In dieser Serie werden Maßnahmen angedacht, wie der Gesamtenergiebedarf, bevorzugt bei den Hauptenergieverbrauchern, reduziert werden kann. Das für die Würzekühlung bereitzustellende Brauwasser könnte mittels einer Absorptions-Kälteanlage vorgekühlt werden. Bei dieser, auf H 2 O/LiBr-Basis, sind vom unteren Temperaturniveau her natürliche Grenzen gesetzt. Da als Kältemittel Wasser fungiert, ist eine minimale Verdampfungstemperatur von ca. +2 C erreichbar. So ist das Brauwasser auf eine Temperatur von minimal +4,5 C kühlbar (bei Anstelltemperaturen + 8 C ausreichend). Dafür sind bei Einsatz einer AKA nur noch maximal 10% des ursprünglichen Strombedarfes aufzuwenden. Es ist möglich, mit Heiztemperaturen ab ca. 90 C aufwärts zu arbeiten. Die benötigte Wärme kann einem Energiespeicher (Wiederverwendung von Abfallwärme aus der Würzekochung) entnommen, so auf herkömmliche Energieträger verzichtet werden. Die Stromkosten liegen bei 8000 DM/Jahr. Vorteile beim Einsatz von Absorptions-Kälteanlagen Bei Neuanlagen oder Nachrüstungen ist mit folgenden Vorteilen zu rechnen: Abwärmenutzung bei geringem elektrischen Energieaufwand. (z.b. Brüdenabwärme über Energiespeicher); ölfreier Betrieb, somit geringe Verschmutzungswiderstände bei der Wärmeübertragung; hohe Anlagenverfügbarkeit, da nur Pumpen als drehende Teile vorhanden; lange unterbrechungsfreie Betriebszeiten, kurze Serviceintervalle; proportionaler Wärmebedarf, zwischen 20 und 100% Kälteleistung bei annähernd gleichbleibendem Wärmeverhältnis. (Austreiberwärme zu erzeugter Kälte); nach manuellem Anfahren der Anlage, vollautomatischer Betrieb; geräuscharme Arbeitsweise und Aufstellung im Freien; Li.Br kann als ungiftig angesehen werden. BRAUTECHNIK Einsatzmöglichkeit für eine AKA In den letzten Jahren wird eine Anhebung der Gär- und damit Anstelltemperaturen verzeichnet. Eiswassertemperaturen von 2 3 C sind deshalb in der überwiegenden Zahl der Fälle für die Würzekühlung nicht mehr erforderlich. Stellt man z.b. mit 9 C (Gärtemperatur = 12 C) an, genügt es mit vorgekühltem Brauwasser von 5 6 C im Würzekühler zu arbeiten. Um aber Brauwasser von 12 oder 15 C auf diese Temperatur zu kühlen, ist eine Kompressionskälteanlage viel zu schade. Hier ist viel elektrischer Strom einzusparen. Schematische Darstellung einer H 2 O- Li.Br- Absorptionskälteanlage Nr. 48 (1999) BRAUWELT 2317

6 BRAUTECHNIK Gegenüberstellung von Kompressionskälte- zu Absorptionskälteanlagen Der Einsatz von Absorptionskälteanlagen zur Brauwasservorkühlung ist allerdings nur wirtschaftlich, wenn Abfallwärme, z.b. von der Würzekochung her, in ausreichendem Maße zur Verfügung steht. Deshalb ist immer zu untersuchen, wie sich eine solche Anlage in das Gesamtkonzept einbinden läßt. Verständlich ist, je größer die Brauerei, desto wirtschaftlicher eine derartige Investition. Entscheidend ist, daß für die Umwelt ein erheblicher Beitrag geleistet wird, wie die folgenden Ausführungen zeigen. Indirekte Erzeugung von antrophogenem CO 2 (Treibhauseffekt) Die in den Brennstoffen vorkommenden Elemente H 2, C und S werden bei vollständiger Verbrennung zu CO 2, H 2 O, SO 2 und NO x verbrannt. Bezogen auf die gesamte Stromabgabe bei einem Stromerzeugungs-Mix inklusive Wasserkraft, Kernenergie und fossilen Stromerzeugern, ist mit folgenden Emissionszahlen zu rechnen. (Quelle: Bayernwerk AG, München). SO 2 0,03 g/kwh el NO x 0,09 g/kwh el Stäube 0,005 g/kwh el CO g/kwh el Vergleichstabelle bei 1 Mio hl VB/a Indirekter Schadstoffausstoß bei der Biererzeugung Da die benötigte Wärme für den Generator aus regenerativ gewonnener Abwärme vom Brüden her Verwendung findet, sind keine zusätzlichen CO 2 -Emissionen zu verzeichnen. Wie in der Tabelle angeführt, fallen durch den geringeren Strombedarf der AKA nur maximal 10% der Schadstoffemissionen gegenüber der herkömmlichen Kompressions-Kälteanlage bei der Stromerzeugung an. Es sei darauf verwiesen, daß sich bei rein fossiler Stromerzeugung die genannten Emissionszahlen verfünffachen. Vergleicht man beide Kühlarten fällt auf, daß Kompressions- Kälteanlage Kältebedarf (kwh/hl VB ) 1,20 1,20 Strombedarf pro hl VB (kwh/hl VB ) 0,440 0,044 Erzeugung an CO 2 (g/hl VB ) 74,8 7,5 nicht nur auf der Kostenseite, sondern auch auf Seiten des Umweltschutzes die Vorteile der AKA gegenüber der herkömmlichen Kompressions-Kälteanlage bei der Brauwasservorkühlung überwiegen. Zusammenfassung Absorptions Kälteanlage Erzeugung an SO 2 (g/hl VB ) 0,0132 0,0013 Erzeugung an NO x (g/hl VB ) 0,0396 0,004 Erzeugung an CO 2 (kg/1mio hl VB ) Erzeugung an SO 2 (kg/1mio hl VB ) 13,2 1,32 Erzeugung an No x (kg/1mio hl VB ) 39,6 4,0 In der Brauerei ist die Kälteanlage der größte elektrische Stromverbraucher. Deshalb ist es geboten, sich Gedanken zu machen, wie am wirkungsvollsten Antriebsenergie gespart werden kann. Dazu wurden bereits einige Vorschläge unterbreitet Einsatz der Computergesteuerten Anlagenoptimierung (CAO), Kondensatunterkühler (siehe Veröffentlichung Brauwelt Nr. 44, S. 2063, 1999), und jetzt der Einsatz einer Absorptions-Kälteanlage auf Li.Br.-Basis, die in jede vorhandene Kälteanlage, auch nachträglich, integrierbar sind. Die Investitionen der oben genannten Möglichkeiten zur Stromeinsparung rechnen sich bei den einzelnen Kälteanlagen unterschiedlich, wobei eine diesbezügliche Vorausberechnung Aufschluß darüber gibt, welche Amortisationszeiten erreichbar sind. Auf jeden Fall wird mit dem Einsatz solcher Zusatzeinrichtungen neben einer Verbesserung der Verfügbarkeit der Kälteanlage auch ein Beitrag zur Umweltentlastung erbracht. (Diese Serie wird fortgesetzt) Bernhard Lenz, Dipl.-Brm. Betriebswirt Kitzingen Dr.-Ing. Wolfgang Felgentraeger, Dipl.-Ing. für Kälte, Wärme und Energie in Brauereien, selbst. Berater Wiesentheid 2318 BRAUWELT Nr. 48 (1999)

7 Gasthausbrauereien weltweit Microcervejaria Continental in Blumenau, Brasilien er Arzt Dr. Hermann Blumenau gründete im Jahre 1850 die mittlerweile reich gewordene Textilstadt Blumenau mit armen Bauernfamilien aus dem Hunsrück. Auf Flößen hatten sich die Auswanderer einst von der Atlantikküste aus 50 km den Rio Itajai flußaufwärts gekämpft. Heute lebt das Erbe der deutschen Heimat in Fachwerkhäusern, Trachtenvereinen, Gaststätten und im angeblich zweitgrößten Oktoberfest der Welt weiter. Dies waren unter anderem die Überlegungen, im Herzen der Stadt am Fluß Rio Itapui eine Hausbrauerei zu eröffnen. Das Gebäude der Gasthausbrauerei wurde aus roten Ziegelsteinen errichtet. In einem nahe gelegenen Gebäude der gleichen Bauart ist ein anziehendes Brauereimuseum untergebracht. Betritt der Besucher die Brauerei durch den Haupteingang, der linkerhand von einem alten 30 hl großen Holzfaß eingerahmt wird, blickt er geradeaus auf das Im Rahmen dieser Reihe werden Gasthausbrauereien aus aller Welt kurz vorgestellt, im vorliegenden Falle die Microcervejaria Continental in Blumenau, Brasilien und die Pirkanmaan Uusi Panimo- Pup Oy in Nokia, Finnland. Sudhaus und die Gär- und Lagertanks. Linkerhand befindet sich die Theke, die aus Holz gefertigt ist, vor ihr stehen schwarz überzogene Barhocker aus dem gleichen Holz wie die Theke. Läßt der Besucher den Blick nach rechts schweifen, fällt die reichhaltige Wursttheke auf. Geht er an dieser vorbei, kommt er schließlich in den Biergarten, von dem aus eine schöne Sicht auf den Rio Itapui gegeben ist. Über die Galerie im ersten Stockwerk gelangt der Gast in das Restaurant (mit einer großen Tanzfläche), das ebenfalls in dunkler, aber trotzdem gemütlicher Farbe gehalten ist. Eine Besonderheit sind die gekachelten Wände mit Darstellungen der Gemälde von Pieter Breughel dem Älteren und anderen Künstlern. Sie sollen dem Gast die große Vergangenheit des Bieres näher bringen. Braumeister Reynaldo Fogagnolli siedet ganzjährig drei Biere ein: Premium (ein klassisch Helles), Summer (ein mit Himbeerlikör versetztes Helles, das besonders die weiblichen Gäste ansprechen soll) und Red (ein Bier nach dem Typ eines Pale Ale): A Continental Premium é a pilsen da Continental. Uma cerveja saborosa, clara, no padrão que os brasileiros estão acostumados. Nossa pilsen tem um dourado mais acentuado, com uma pouco mais de aroma no lúpulo. Servida em taças de 300 ml, é realmente deliciosa, dourada e linda. Já a Continental Summer é uma novidade total para nossos padrões. Ela é uma cerveja muito suave que leva extrato de framboesa. Tem uma espuma rosada e uma aroma delicioso. Leva menos lúpulo e tem um teor alcóolico um pouco menor, como uma cerveja light. BRAUTECHNIK Abb. 1 Außenansicht der Microcervejaria Continental in Blumenau Abb. 2 Im Vordergrund Braumeister Reynaldo Fogagnolli im Sudhaus der Microcervejaria Continental in Blumenau Nr. 48 (1999) BRAUWELT 2319

8 BRAUTECHNIK A Continental Red: Trata-se de uma cerveja forte, com o dobro de álcool de uma comum. Sua cor é impressionante: vermelho sangue, como um vinho tinto. Esse tipo de cerveja é comum na Grã-Bretanha, mas raro no Brasil. Seu sabor forte e marcante é proveniente da composição de maltes tipo cristal, médio e escuro e bastante lúpulo. Das halbautomatische Sudhaus ist hinter der Theke eingebaut, wurde aus Edelstahl gefertigt und außen mit Kupfer verkleidet. Die Würzekühlung übernimmt ein Gegenstromkühler mit zwei Stufen. In der ersten Stufe wird Brauwasser zwischengespeichert und wieder zum Einmaischen verwendet. In der zweiten Stufe wird Sole zum Abkühlen auf die Anstelltemperatur von 7,5 C eingesetzt. Die Maische-/Würzepfanne hat ein Pfannevoll-Fassungsvermügen von 6,5 hl, der Whirlpool ist in die gleiche Anlage wie der Läuterbottich eingefügt, eine eigenwillige, aber platzsparende Konstruktion. Die Würze wird nach einem klassischen Infusionsverfahren gebraut. Das Brauwasser stammt aus dem Leitungsnetz der Stadt. Es wird über einen Aktivkohlefilter geleitet und dadurch entchlort. Eine weitere Aufbereitung des Brauwassers ist nicht erforderlich. Malz und Hopfen kommen aus Europa. Die Hefe ist untergärig und wird aus Weihenstephan bezogen. Die Gärung erfolgt in sechs Uni-Tanks à 10 hl. Das Bier fließt aus sechs Zapfstellen und wird in 0,3- und 0,4-Liter- Gläsern ausgeschenkt. Kurzcharakterisierung der Gasthausbrauerei Microcervejaria Continental in Blumenau Name und Anschrift: Microcervejaria Continental Rua XV de Novembro, 160 Praça Hercílio Luz Blumenau, S.C., Brasilien Inhaber: Gesellschaftervereinigung aus 6 Personen Eröffnung: September 1996 Verantwortlich für den Reynaldo Fogagnolli, Brauvorgang: Brau- und Malztechniker (Doemens) Mitarbeiter im Braubetrieb: 2 Gasthausbetrieb: 30 (mit Aushilfen) Anlagenhersteller: Pub Brewing Co., Mahwah, NJ/USA Ausschlagmenge bzw. 6 bzw. Jahresausstoß: 1200 hl Biersorten: ganzjährig: Continental Premium (12 P Stammwürze und 5 Volumenprozent Alkohol), Continental Summer (10 P und 4 %) und Continental Red (17 P und 6,5 %) Gaststättengröße: Restaurant 850 m 2 ; Galerie 100 m 2 und Biergarten 300 m 2 Sitz- bzw. Stehplätze: Restaurant 180 Sitz- und 600 Stehplätze; Galerie 30 und Biergarten100 Sitzplätze; Stehplätze unbedeutend Besonderheiten: Visite o Museu da Cervejaria e a Galeria de Artes; In der Speisenkarte findet man deutsche, aber auch einheimische Gerichte. Hier ein kleiner Auszug: 2320 BRAUWELT Nr. 48 (1999) Sanduíches: Teotoñia (Lombo, salame, presunto, rosbife e provolone); Rainha (Salame, Abb. 3 Eine Trachtengruppe zur Darbietung von Volksmusik vor dem Eingang der Microcervejaria Continental in Blumenau queijo minas, tomate, e azeitonas pretas); Sugestões do chefe: Eisbein (Joelho de suíno com batate e churutes); Kassler (Bisteca defumada com chucrute); Filé de Frango Light (Filè de frango grelhado com espinafre ao vapor); Sobremesas: Apfelstrudel, Mousse, Sorvette, Frutas da Estação. Bei der Microcervejaria Continental in Blumenau sind alle Gesichtspunkte einer erfolgreichen Gasthausbrauerei berücksichtigt. Man darf den Eigentümern zu ihrem gelungenen Vorhaben herzlich gratulieren und ihnen für die Zukunft weiterhin viel Erfolg wünschen. A. Piendl, F. Schmeißner und R. Scheuing Weihenstephan

9 ie neue Pirkanmaaer (=Provinz) Brauerei mit Pub befindet sich in Nokia (Südfinnland), das an die Stadt Tampere grenzt. Tampere ist mit Einwohnern die größte Binnenstadt Skandinaviens und die bedeutendste Industriestadt, was ihr auch den Ruf einbrachte, das Manchester Finnlands zu sein. Das kleine Nokia hingegen mit nur Einwohnern wirkt eher beschaulich, doch der Name Nokia ist zumindest jedem Handybesitzer geläufig. Der Nokia- Konzern hat hier seinen Ursprung. Ein Bergbauingenieur spezialisierte seinen einst forstwirtschaftlich ausgerichteten Betrieb auf die Herstellung von Gummiummantelungen für Telegrafenleitungen. So nahm diese Geschichte ihren Anfang... Was die Panimo-Pup Oy betrifft, bilden Brauerei und Gasthaus eine Einheit, gehören aber zwei unterschiedlichen Unternehmen an. Das Gebäude wurde auf der grünen Wiese neben einer Schnellstrasse errichtet, um Reisende auf einen Sprung in das Pup Oy zu locken. Im Inneren des Gastraumes lassen die schönen Grünpflanzen, bunten Blumen auf den Fensterbänken, dunkelgrünen Vorhänge und die hölzernen Stühle und Tische eine gemütliche Stimmung aufkommen. Aufgrund der vielen Fenster und der an der Decke angebrachten starken Halogenleuchten ist die Gaststätte lichterfüllt. Durch bunte Glasfenster hindurch sieht der Besucher das Sudhaus schimmern, ein anderes Fenster gibt den Blick auf einen nahe gelegenen See frei. Von der Empore aus kommt er unmittelbar mit dem Braugeschehen in Berührung, kann aber auch den gesamten Gastraum überschauen. Die Küche, die sich für den Gast unsichtbar hinter der Theke versteckt hält, wurde ursprünglich nur für Fertiggerichte geplant. Das Küchenpersonal hat aber mittlerweile gelernt, auf engem Raum die feinsten Gerichte zuzubereiten, so zum Beispiel Rentier und Elch während der finnischen Woche, spezielle Apfelwein-Speisenfolgen mit Fisch sowie natürlich auch Bratwürste mit Sauerkraut, um den Charakter eines Bier-Restaurants zu unterstreichen. Pirkanmaan Uusi Panimo-Pup Oy in Nokia Braumeister Juha Kettunen braut das helle Lagerbier Ovaalea Kommodori ausschließlich aus Pilsner Malz, das dunkle und unfiltrierte Tumma Kommodori zusätzlich noch aus Münchner Malz und Farbmalzextrakt. Beide Biersorten werden in zwei unterschiedlichen Stärken eingebraut (III+IV). Mit dem Etikett des finnischen Sängers Paten verziert, hat das Kurzcharakterisierung der Gasthausbrauerei Pirkanmaan Uusi Panimo-Pup Oy in Nokia Abb. 1 Außenansicht der Panimo-Pup Oy in Nokia Name und Anschrift: Pirkanmaan Uusi Panimo-Pup Oy Nuijamiestentie 17 FIN Nokia, Finnland Inhaber: Brauerei: Janne Jantunen; Restaurant: Jarkko Iso-Eskeli Eröffnung: Dezember 1993 Verantwortlich für den Juha Kettunen, Diplom-Braumeister Brauvorgang: (VLB Berlin) Mitarbeiter im Braubetrieb: 20 (einschließlich der Verwaltung) Gasthausbetrieb: 7 (davon 2 Teilzeitkräfte) Anlagenhersteller: Tankki Oy, Oikotie 2 FIN Ähtäri, Finnland Ausschlagmenge bzw. 70 bzw. Jahresausstoß: hl Biersorten: ganzjährig: Ovaalea Kommodori III + IV (helles filtriertes Lagerbier 10,6 P und 4,5 % Alkohol bzw. 12,0 P und 5,2 %) und Tumma Kommodori III + IV (dunkles naturtrübes Lagerbier); zur Weihnachtszeit: Joulu Olut ovaalea III + IV und Joulu Olut tumma III + IV Gaststättengrüße: 300 m 2 Sitz- bzw. Stehplätze: 150 Sitzplätze; Stehplätze unbedeutend; Terrasse 100 Sitzplätze Besonderheiten: Gesellschaften, aber auch Privatleute, können Flaschenbier mit ihren selbstentworfenen Etiketten versehen; Mitglied im Bierclub Viholan Vaahtopäät ( Die Viholaher Schaumköpfe ); viele Freiluftveranstaltungen (Bierfeste, Rockabende und Zirkusveranstaltungen); großer Andenkenladen. BRAUTECHNIK Nr. 48 (1999) BRAUWELT 2321

10 BRAUTECHNIK Abb. 2 Direktor Janne Jantunen im Sudhaus der Panimo-Pup Oy in Nokia made a seriously considered decision, looked into the matter carefully, and trained our personnel. Die Hauptgärung verläuft sieben Tage bei 8 C. Nach der Hefeernte verweilt das Jungbier noch zwei Wochen bei 7 C. Sobald es ausgereift ist, wird es heruntergekühlt und über einen Schichten- und Kieselgurfilter in Drucktanks (zwei zu 140 hl, einer zu 45 hl) befördert. Nur wenige Prozente des Bieres werden in Kegs gefüllt, der Rest findet sich in Flaschen wieder. Der Flaschenkeller ist auf kleinstem Raum mit Maschinen vollbepackt. Das Besondere daran ist, daß fast alle Geräte von meist deutschen Kleinbrauereien erstanden wurden. Durch die Möglichkeit des individuellen Etikettierens des Bieres zieht die Brauerei die unterschiedlichsten Kunden an. Unternehmen, Vereine und Privatpersonen können ab einer Abnahmemenge von 80 Litern die Flaschen mit ihren eigenen Etiketten versehen. Die Panimo-Pup Oy in Nokia ist ein anschauliches Beispiel einer gemütlichen Gasthausbrauerei, die den Übergang zu einer stattlichen Kleinbrauerei schaffte, vor allem aber ist sie ein treffliches Vorbild, wie man mit einfallsreichen Ideen neue Bierliebhaber an sich binden kann. A. Piendl und M. Kunert Weihenstephan aus Pilsner-, Münchner- und Farb-Malz hergestellte, unfiltrierte Paten Tumma Täysmallasolut (Patens dunkles Vollmalzbier) eine treue Anhängerschaft. Die Malze liefert die in Lahti ansässige Lahden Polttimo Oy. Die Proben werden mit einer Zwei-Walzen-Mühle geschrotet. Gewürzt wird mit Hersbrucker und Hallertauer Perle in Pellets sowie mit Hallertauer Magnum in extrahierter Form. Das Brauwasser kommt aus dem städtischen Wassernetz, während die untergärige Hefe den weiten Weg von Weihenstephan nach Finnland zurücklegte und nun in der staatlichen Forschungsanstalt VTT in Helsinki auf Abruf wartet. Das Sudwerk aus Edelstahl besteht aus vier Geräten: einem Maischbottich mit eingebauter Würzepfanne, einem Läuterbottich und einem Vorlaufgefäß. Das Sudprogramm läuft halbautomatisch ab. Die Würze wird mittels eines Infusionsverfahrens und einer Einmaischtemperatur von 45 C zubereitet, um schließlich über einen Plattenkühler im Gär- und Lagerkeller zu landen. Dort stehen sechs zylindrokonische Tanks à 340 hl zur Aufnahme bereit. Das Sudhaus und die Tanks wurden von Tankki Oy hergestellt, die auf diesem Gebiet in Nordeuropa führend ist. Jukka Lehto, Geschäftsführer von Tankki Oy: We build and deliver small brewery plants in all sizes from 30 up to litres per batch according to our customers needs. When we launched ourselves as a supplier of mini breweries we Abb. 3 Von Gesellschaften und Personen selbst entworfene Bieretiketten der Panimo-Pup Oy in Nokia: oben links: eine Textilfirma für Damenbekleidung; oben rechts: 20jähriges Jubiläum einer Landbaufirma; Mitte links: Konzertabend für Volksmusik; Mitte rechts: Hafenrundfahrt in Helsiniki; unten links: Jubiläum einer Kältetechnikfirma; unten rechts: Hochzeitsbier für Marianne und Juhani 2322 BRAUWELT Nr. 48 (1999)