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Mehr Nachhaltigkeit beim Bierbrauen

Non-Stop-Gärung spart Ressourcen

In dieser Anlage wird das neue Gärverfahren erprobt.
In dieser Anlage wird das neue Gärverfahren erprobt. (Foto: K. Müller-Auffermann/TUM)

Forschung

Wie lässt sich beim Brauen Energie sparen? Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) haben dafür ein neues Verfahren entwickelt. Dabei findet der Gärprozess schrittweise in mehreren Behältern statt, die miteinander verbunden sind. Da die Anlage kontinuierlich und über mehrere Monate betrieben werden kann, verringert sich der Energieverbrauch. Zudem lassen sich die eingesetzten Ressourcen effizienter nutzen. 

Die zeitintensivsten Schritte beim Brauen sind die Gärung und Lagerung. Hier bildet das Bier auch seine charakteristischen Aromen aus. „Geschmack und Qualität des Bieres hängen maßgeblich von der Art der eingesetzten Hefen und dem angewendeten Gärverfahren ab“, erklärt Konrad Müller-Auffermann vom Forschungszentrum Weihenstephan für Brau- und Lebensmittelqualität. 

Für die Gärung verwenden Brauereien üblicherweise große, zylinderförmige Edelstahlbehälter. Diese sind mit nur einem Zu- und Ablauf am Boden ausgestattet, über den das Bier und die Hefe ein- bzw. ausgeleitet werden. Nach der Gärung und Lagerung lassen die Brauereien das entstandene Kohlendioxid aus den Tanks ab und reinigen sie aufwändig über mehrere Stunden – erst dann können sie die nächste Charge einfüllen. 

Während der Füll-, Leerungs- und Reinigungsvorgänge lassen sich die Tanks nicht für die Produktion nutzen. Um diese Lücke zu schließen, hat ein TUM-Wissenschaftler ein Verfahren entwickelt, bei dem die Gärung kontinuierlich in mehreren, miteinander verbundenen Tanks stattfindet. „Dafür installieren wir in die üblichen Behälter eine zusätzliche Anlage mit einem Leitrohr“, sagt Müller-Auffermann. „Die Tanks werden dann in Reihe zu einer Reaktionskaskade geschaltet“.

Vorteile durch Dauerbetrieb 

Das neue Verfahren erlaubt es, die wertvolle Hefe und andere Bestandteile, die sich auf dem Tankboden absetzen, im laufenden Betrieb abzuleiten und bei Bedarf wiederzuverwenden. Müller-Auffermann: „Mit dem Einbau eines nach unten offenen Leitrohres entstehen zwei Reaktionsbereiche im Tank. Anders als beim klassischen Verfahren lassen sich die Behälter nun von oben befüllen und entleeren. Den unteren Ablauf können die Brauer nutzen, um die Hefezellen und Partikel zu entfernen.“

Mit dem Dauerbetrieb steigt die Effizienz der Anlage: „Bei kontinuierlichen Prozessen werden Energiespitzen reduziert. So können die Brauereien beispielsweise Strom sparen. Außerdem gehen weniger Produkte, also auch Bier, verloren – und die Brauereien brauchen weniger Wasser und Reinigungsmittel“, sagt Müller-Auffermann.

Derzeit wird die von der TUM zum Patent angemeldete Anlage erfolgreich im Kleinmaßstab am Forschungszentrum Weihenstephan betrieben. In der Brauindustrie gibt es jedoch bereits Bestrebungen, das effiziente und ökologische Konzept in naher Zukunft auch großtechnisch umzusetzen. 

Neue Lösung erfüllt lang gehegten Wunsch

An der Idee, die Gärung als kontinuierlichen Prozess durchzuführen, tüftelt das Brauwesen bereits seit mehr als 100 Jahren. Allerdings hat sich im Praxisbetrieb bisher kein Konzept durchgesetzt. Die Gründe dafür nennt Dr. Friedrich Jacob, Leiter des Forschungszentrums Weihenstephan für Brau- und Lebensmittelqualität: „Bier ist ein komplexes Produkt, da es aus hunderten verschiedener Komponenten besteht. Bereits kleinste Veränderungen können dazu führen, dass von einem Inhaltsstoff zu viel oder zu wenig gebildet wird – und das Bier nicht mehr schmeckt.“  

„Bei der Entwicklung haben wir Wert darauf gelegt, dass Anlage und Verfahren einfach einzurichten sind“, ergänzt Müller-Auffermann. „Da die Hefe eine wichtige Rolle für die Qualität des Bieres spielt, behandeln wir den sensiblen Organismus praktisch genauso wie beim herkömmlichen Verfahren. Das ist der Schlüssel zu einem konstant guten Produkt.“

Kontakt:
Technische Universität München
Forschungszentrum Weihenstephan für Brau- und Lebensmittelqualität
W: http://www.blq-weihenstephan.de/leistungen.html
Konrad Müller-Auffermann
T: +49.8161.71.3526
E: kma@wzw.tum.de
Dr. Fritz Jacob
T: +49.8161.71.4181
E: f.jacob@wzw.tum.de

 

In dieser Anlage wird das neue Gärverfahren erprobt.
In dieser Anlage wird das neue Gärverfahren erprobt. (Foto: K. Auffermann-Müller/TUM)
Herkömmliches Verfahren: Nach der Gärung/Lagerung wird der Fermenter komplett entleert, bevor die nächste Charge über die gleiche Zuleitung eingefüllt wird.
Herkömmliches Verfahren: Nach der Gärung/Lagerung wird der Fermenter komplett entleert, bevor die nächste Charge über die gleiche Zuleitung eingefüllt wird. (Illustration K. Auffermann-Müller/TUM)
Neues Verfahren: Durch die Installation eines Leitrohres können die Brauer kontinuierlich Flüssigkeiten von oben in den Tank einfüllen und entleeren. Hefe und andere Partikel werden dabei über die untere Öffnung abgezogen.
Neues Verfahren: Durch die Installation eines Leitrohres können die Brauer kontinuierlich Flüssigkeiten von oben in den Tank einfüllen und entleeren. Hefe und andere Partikel werden dabei über die untere Öffnung abgezogen. (Illustration K. Auffermann-Müller/TUM)
Kontinuierliche Gärung: Das Produkt fließt von links nach rechts. Alle Tanks sind somit während des mehrwöchigen Betriebes permanent befüllt, wobei z.B. Sedimente wie Hefe wiederverwendet werden können.
Kontinuierliche Gärung: Das Produkt fließt von links nach rechts. Alle Tanks sind somit während des mehrwöchigen Betriebes permanent befüllt, wobei z.B. Sedimente wie Hefe wiederverwendet werden können. (Illustration K. Auffermann-Müller/TUM)