Wie der Hauptdarsteller bei einem Film spielt der pH-Wert in jeder Phase des Bierbrauprozesses eine wichtige Rolle. Auf dem Markt gibt es viele Möglichkeiten, den pH-Wert zu messen - von Teststreifen bis hin zu Messgeräten. Wir zeigen Ihnen, wann Sie den pH-Wert während des Brauprozesses testen sollten, und geben Ihnen einige Empfehlungen für den Einstieg. Weitere Informationen über pH-Sonden, Wartung und mehr finden Sie in unseren pH-Leitfäden.
Warum ist der pH-Wert beim Bierbrauen so wichtig?
Der pH-Wert, das Maß für die Wasserstoffionenkonzentration in einer Lösung, besagt im Wesentlichen, ob es sich bei der untersuchten Lösung um eine Säure oder eine Base handelt. Das Ablesen des pH-Werts ist in jeder Phase des Brauprozesses wichtig, angefangen vom Brauwasser über die Maische, die Würze und die Hefe bis hin zum gärenden Bier und dem fertigen Bier. Ein hoher pH-Wert kann zu hartem Fehlgeschmack und einer schlechten enzymatischen Umsetzung der Maische führen. Ein normaler Bier-pH-Wert [4,1-4,6] hemmt bestimmte Schadorganismen. Ein zu niedrigerer pH-Wert kann auf eine Infektion durch säurebildende Bakterien hinweisen. Ein solches Bier ist sauer und ungenießbar.
Ein konsistenter Prozess ist wichtig
Um ein Bier mit gleichbleibenden Eigenschaften und Geschmack zu erhalten, muss der Brauer den pH-Wert in jeder Phase des Prozesses kennen und einhalten. Trinkwasser wird beispielsweise für die allgemeine Verwendung aufbereitet und liegt normalerweise außerhalb des für das Brauen erforderlichen Bereichs. Die Bestimmung des richtigen pH-Bereichs für Brauwasser und Maische ist der erste Schritt zu einem konsistenten Brauprozess und stellt sicher, dass die Werte innerhalb der Spezifikationen bleiben (s. u.)
| Ziel-pH-Wert | |
| Brauwasser | < 6 |
| Maische | 5,2 - 5,6 |
| Nachguss | 5,5 - 6,0 |
| Würze | 5,2 - 5,6 |
| Hefe | 4,0 - 4,5 |
| Bier | 4,1 - 4,6 |
Überprüfung des Brauwassers
Das richtige Wasserprofil
Das von den meisten Gemeinden gelieferte Wasser ist neutral bis leicht basisch und muss für das Brauen auf den richtigen pH-Bereich eingestellt werden. Die Brauer sollten bei der Gemeinde, die ihr Brauwasser liefert, eine Wasseranalyse anfordern oder online abrufen. Wenn die Wasserprofile schwer zu erhalten sind oder sich häufig ändern, können Sie auch Tests auf Härte, Alkalinität und pH-Wert selbst durchführen. Dies ist der Ausgangspunkt für den Brauprozess und zeigt dem Brauer, inwieweit eine Anpassung des Brauwassers erforderlich ist. Möglicherweise sollen auch weitere Anpassungen vorgenommen werden, um das Quellwasser berühmter Brauereizentren wie Burton im Vereinigten Königreich, Dortmund in Deutschland und Pilsen in der Tschechischen Republik nachzuahmen.
(Tabelle 1) Palmer, John J. How to Brew: Everything You Need to Know to Brew Great Beer Every Time. Brewers Publications, a Division of the Brewers Association, 2017.
Im Internet finden sich vielfältige Quellen mit Umrechnungstabellen, aus denen Sie ersehen können, wie viel Kalzium, Magnesiumsulfat oder Chlorid dem Wasser zugesetzt werden muss, um verschiedenen Wasserprofilen zu entsprechen.
pH-Wert-Einstellung für das optimale Wasserprofil
Malz ist sauer und senkt den pH-Wert der Maische, aber die Wassermenge, die benötigt wird, um den vergärbaren Extrakt aus dem Getreide zu spülen, ist erheblich. Die Zugabe von Phosphorsäure, Milchsäure oder Calciumsulfat in Lebensmittelqualität kann dazu beitragen, den pH-Wert des Einmaischwassers zu korrigieren. Der pH-Wert des Brauwassers, der Maische und des Einmaischwassers sollte gemessen werden, um sicherzustellen, dass Maische und Würze im richtigen Bereich liegen.
Der pH-Wert während des Maischens
Optimale Temperatur und pH-Wert für die Enyzmtätigkeit
Gemahlene gemälzte Gerste und/oder andere Getreidesorten werden in einem Maischebottich mit heißem Wasser (62 - 69 ° C) in einem Prozess vermischt, der Maischen genannt wird. Beim Maischen kommt es zu einer proteolytischen und amylolytischen Enzymaktivität, die Aminosäuren bzw. Maltose erzeugt, Verbindungen, die später in der Gärungsphase von der Hefe verwertet werden. Man spricht hierbei vom „gärfähigen Extrakt“. Die Enzyme sind sehr wählerisch, wenn es um den pH-Wert geht. Im Internet gibt es viele Quellen, die pH-Empfehlungen für das zu brauende Bier geben.
Würzestabilisierung: Die Stabilisierung beginnt im Maischebottich
Die Temperatur des Einmaischwassers und der pH-Wert der Maische sind von entscheidender Bedeutung für die ordnungsgemäße Umwandlung von Stärke und Eiweiß während des Maischens. Die Einstellung des pH-Wertes im ersten Schritt des Brauens stellt sicher, dass das anschließende Brauen und die Gärung in die richtige Richtung gehen.
Der pH-Wert im Braukessel
Wie sich Hopfenausbeute und Heißtrub auswirken
Sobald der gärfähige Extrakt aus der Maische in die Kesselanlage abgeleitet wurde, wird er Würze genannt. Liegt die Würze im akzeptablen pH-Bereich, treten weitere wichtige Veränderungen ein. Für die Bitterkeit und das Aroma wird Hopfen zugegeben. Die Bitterstoffe (α-Säuren) werden beim Kochen verwertet. Die hohe Temperatur und der pH-Wert der Würze bilden aus den α-Säuren Isomere (Iso-α-Säuren). Dies wird durch einen leicht erhöhten pH-Wert (pH 5,8) begünstigt, was eine bessere Hopfenausbeute bedeutet.1
Der Heißtrub oder das koagulierte Eiweiß der Würze flockt nach dem Kochen aus, was die Herstellung von sauberem, klarem Bier nach der Gärung erleichtert. Während eine bestimmte Menge an Aminosäuren für das Hefewachstum und die Zellmembranproduktion notwendig ist, verursacht der Großteil der vom Kochen zurückbleibenden Proteine Probleme, wenn sie in Suspension bleiben. Sie können dann Trübungen verursachen, Hefe binden und schließlich im fertigen Bier ausfallen.
pH-Wert bei der Fermentation
Die Fermentation ist die kritischste Phase im
Bei der Phase der Fermentierung ist die Würze anfällig für Verderbniserreger und wilde Hefestämme. Sterile, sauerstoffhaltige Würze muss die richtige Temperatur und den richtigen pH-Wert aufweisen, damit die Bierhefe auf die während des Brauens entstandenen Nährstoffe reagieren kann. Ein pH-Wert, der während der Gärung niedriger ist als erwartet (pH < 3,6 - 3,7), kann auf ernsthafte Kontaminationsprobleme hinweisen.
Vitalität und Gärfähigkeit der Hefe
Sobald die Hefe der gekühlten, mit Sauerstoff angereicherten Würze zugesetzt wird, beginnt die Gärung. Die Hefe baut den Malzzucker in der Würze ab, wobei CO₂ und Alkohol entstehen. In Gegenwart von Würze und Sauerstoff wächst die Hefe exponentiell und verwertet dabei den größten Teil des Zuckers. Der pH-Wert sinkt ebenfalls, da die Hefe verschiedene organische Säuren produziert.2 Wie gut die Hefe arbeitet, hängt von den genannten Parametern und ihrer allgemeinen Vitalität ab. Es wird empfohlen, den pH-Wert der Hefe zu überprüfen, bevor sie in die Würze gegeben wird. Ein ermüdeter Hefeschlamm hat einen höheren pH-Wert als normal (> 4,5), was auf das von der autolysierten Hefe freigesetzte Zytoplasma zurückzuführen ist. Gesunde Hefe reagiert positiv auf saubere, kalte, sauerstoffhaltige Würze mit ausreichenden Nährstoffen und ohne Konkurrenz.
Der pH-Wert im fertigen Bier
Der richtige pH-Wert des fertigen Biers – wichtig für Haltbarkeit und Geschmack
Der pH-Wert in der letzten Phase der Herstellung ist ein Indikator für die Stabilität. Das fertige Bier sollte einen niedrigeren pH-Wert haben als die Würze vor der Gärung. Jede Abweichung des endgültigen pH-Werts, insbesondere ein deutlich niedrigerer Wert, kann auf eine Kontamination hinweisen, die zu saurem, trübem Bier führen kann. Ist der Wert in diesem Stadium zu hoch, liegt der Fehler vermutlich in den frühen Phasen des Brauprozesses, oder es ist etwas Alkalisches in das Bier gelangt.
Brauereiabwässer
Hoher oder niedriger pH-Wert und kommunale Abwassernormen
Der Säuregehalt von Bier und die Restlaugenqualität von Reinigungslösungen können sich für kommunale Wasseraufbereitungsanlagen als Problem erweisen. Viele Kläranlagen rechnen mit einem gleichmäßigen Abwasser ohne Säure- oder Laugenspitzen im Abwasserstrom. Die unteren und oberen pH-Grenzwerte für die Einleitung von Abwasser werden von den Kommunen festgelegt. In der Regel wird der pH-Wert des Zulaufs in Kläranlagen kontinuierlich überwacht.
Brauereiabwasser kann (und sollte) aufbereitet werden
Kleinere Brauereien müssen ihr Abwasser möglicherweise in einem Tank aufbewahren und den pH-Wert einstellen, bevor sie es in die Kanalisation einleiten. Die Überwachung des pH-Werts bedeutet in der Regel, dass Aufzeichnungen für die kommunale Abwasserbehörde geführt werden müssen. Auch Absetzbecken können erforderlich sein. Größere Brauereien müssen manchmal umfangreiche Wasseraufbereitungsanlagen installieren, die im Wesentlichen eine kommunale Abwasseranlage nachbilden.
Womit Sie den pH-Wert messen können
Wie bereits erwähnt, kann der pH-Wert auf verschiedene Weise getestet werden. Im Allgemeinen ist eine pH-Elektrode der effizienteste Weg, um den pH-Wert von Bier zu testen und Störungen zu vermeiden. pH-Elektroden bestehen aus einem Messgerät, einem Elektrodenkörper und einem pH-empfindlichen Glas. Der Vorteil einer pH-Elektrode ist, dass sie auf Ihre spezielle Anwendung (Bierbrauen) zugeschnitten werden kann. Diese Besonderheit ermöglicht Elemente wie ein verstopfungsfreies Diaphragma oder ein für die Brautemperatur geeigneter Titankorpus. Der kabellose HALO2 Bier-pH-Tester HI9810312 ist ein Beispiel für ein kompaktes Messgerät, mit hochaktueller Bluetooth®-Smart-Technologie. Es ist exakt auf die pH-Wert-Prüfung von Bier zugeschnitten und verwandelt jedes Smartgerät mit iOS oder Android-Betriebssystem in ein pH-Messgerät in Laborqualität.
Ein weiteres Beispiel ist der HI981031 Bier-pH-Tester, der sich ideal für schnelle, einfache Stichprobenkontrollen eignet. Für professionelle Ansprüche bewährt sich unser hochpräzises pH-Meter HI98167, ein präzises, wasserdichtes und tragbares Messgerät für pH-Wert und Temperatur im Brauprozess. Dieses Gerät wird mit einer applikationsspezifischen pH-Elektrode mit Titankorpus und eingebautem Temperatursensor geliefert. Sie ist perfekt für die Messung in Maische, abgekühlter Würze und im fertigen Produkt geeignet.
Im Zweifelsfall testen Sie Ihren pH-Wert!
Lassen Sie uns Ihnen bei Ihren Testanforderungen helfen. Wenn Sie Hilfe bei der Auswahl der besten pH-Option benötigen, kontaktieren Sie uns! Unsere Mitarbeiter beraten Sie gern!
Original-Artikel: „pH, Your Brew, and You; The Importance of pH and Brewing Beer“ von Tim Morse, Hanna Instruments, USA. Übersetzung aus dem Englischen von Sabrina Mesters-Wöll.
Literaturnachweise:
1 IMPROVING THE HOP UTILIZATION IN THE BEER BIOTECHNOLOGY, Bulletin UASVM, Agriculture 65(2)/2008].
2 FACTORS RESPONSIBLE FOR THE DECREASE IN pH DURING BEER FERMENTATIONS, J. Brew., May-June, 1976, Vol. 82, pp. 149-153