Braurezept: alkoholfreies Bier mit WSL-17

Für viele Hobbybrauer ist es ein frevel, ein Bier herzustellen, das keinen Alkohol enthält. Ich gebe aber zu, dass ich sehr gerne, gerade im Sommer oder tagsüber ein alkoholfreies Bier trinke. Wobei die Kategorie alkoholfrei eher eine Definitionssache ist, bis zu welchen Alkoholgehalt ein Bier noch als alkoholfrei bezeichnet werden darf. Weiterer Vorteil von alkoholfreiem Bier, sind die geringeren Risiken, die von Alkohol ausgehen.

In Deutschland darf ein Bier alkoholfrei bezeichnet werden, wenn es weniger als 0,5%-vol Alkohol enthält. In anderen Ländern, wie Spanien, Italien und Frankreich darf es bis zu 1%-vol Alkohol sein, um als alkoholfrei bezeichnet werden zu dürfen.

Aber selbst  Apfelsaft darf 0,2% im geschlossenen Zustand und Traubensaft bis zu 1% haben, da bei letztere viele Hefen auf den Schalen sitzen. Sind diese Getränke bereits geöffnet, so steigt über den Tag hinweg deren Alkoholgehalt  noch deutlich an.

Kefir kann durch die Milchsäuregärung bis zu 2% enthalten. Auch bei Kombucha fermentieren die Teepilze den Zucker darin zu einen geringen Anteil von 0,5%-vol Alkohol. Malzbier darf auch bis zu 2%-vol-Alkohol enthalten und ein Malztrunk 0,5%.

Ebenfalls befindet sich durch die Milchsäurebakterien produzierter Alkohol in Sauerkraut. Dieser verdampft auch nicht volständig beim Erhitzen. Essig kann ebenfalls bis zu 1,5%-vol Alkohol enthalten und reife Bananen bis zu 0,6%.

Es ist also so ziemlich schwer in dieser Welt komplett ohne Alkoholzufuhr zurecht zu kommen, da überall um uns herum Hefepilze sind, die gerne Zucker zu Alkohol umwandeln. Trotzdem sagt man, dass ein Alkoholgehalt bis zu 0,5%-vol Alkohol keinerlei physiologische Auswirkung haben soll.

Die Hefezellen produzieren bei der Umwandlung von Zucker (C6H12O6) in Alkohol (Ethanol C2H5OH) und Kohlendioxid(CO2) das notwendige ATP zur Energieübertragung: C6H12O6 + 2 ADP + 2 P -> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP . C6H12O6  ist dabei ein Einfachzucker, wie Glucose, Fructose oder Galactose.

Viele Hefen besitzen aber unterschiedliche Enzyme, mit deren Hilfe sie bestimmte Mehrfachzucker in Einfachzucker zerlegen können. Einfachzucker (Monosaccharide) können alle Hefen verarbeiten. Zweifachzucker (Disaccharide), wie Maltose beherrschen auch die meisten Hefestämme. Bei Saccarose, ebenfalls Zweifachzucker, sind die meisten Hefestämme für die Bierherstellung, die diese Abbauen können. Hefen, die 4-9 Fachzucker (Dextrine) verarbeiten können sind schon seltener. Für die Verarbeitung von Pentosen hat man bisher noch keinen Hefestamm mit passenden Enzymen gefunden.

Eine Hefe, die lediglich Einfachzucker Glucose, Fructose und Zweifachzucker Saccarose verarbeiten kann ist die WSL-17 (Saccharomycodes ludwigii) aus der Hefebank Weihenstephan. Diese Zuckerbestandteile kommen in gängiger Bierwürze zwischen 9 – 16% vor. Dies entspricht dann auch dem durchschnittlichen Vergärungsgrad der Hefe von 15%. Der Vorteil gegenüber gestoppter Gäring ist, dass die Hefe ihren kompletten Zyklus durchläuft und Nebenprodukte wieder abbaut.

Unter der Annahme, dass aus 2,0665g Extrakt bei der Gärung 1g Alkohol,  0,11g Hefe und 0,9565g CO2 ergibt, lässt sich mit der Ballingformel aus dem Gewünschten Alkoholgehalt die Stammwürze berechnen:

Stammwürze = (2,0665 * m(Alkohol) + Ew) * 100% / (100 + (0,11 + 0,9565)*m(Alkohol))

Einfacher geht es, wenn man annimmt, dass bei 20°C 1°P = 1g Extrakt auf 100g Würze ist und aus dem Extrakt zu gleichen Teilen Alkohol und CO2 entstehen. Bei 0,5% Alkohol dürfen also nur 1% Extrakt zu 100% vergoren werden. Da aber nur 15% Extrakt vergoren wird, muss die 6,7 fache Menge Extrakt in der Würze enthalten sein, also 100% * 1% / 15% = 6,7°P Stammwürze.

Die verbleibenden Zucker ergeben eine nicht ungewollte Restsüsse. Besonders Maltose hat einen hohen Süssegrad. Deswegen sollte man die Bildung dieses Zuckers beim Maischen vermeiden und auch wenig süße Malze verwenden, wie Karamellmalze. Ein Erfrischungsgetrönk ist immer ein Spiel zwischen Süße und Säure. Hier kommt der säuerliche bittere Geschmack hauptsächlich dann über den Hopfen hinein. Die Daumenregel IBU = °P  * 2 gilt hier nicht. Eher das 4-5 der STammwürze sollte an Bitterstoffen der Alphasäure durchd en Hopfen hineingebracht werden. Auch die Säure sollte weiter nicht nur aus hygienischeren Gründen zwischen 4 – 5pH liegen.

Insgesamt ist beim Brauen generell auf Hygiene zu achten, da das typische Sterilisierungsmittel Alkohol einfach fehlt. Somit muss bereits bei der Hefevermehrung darauf penibel geachtet werden, um keine Fremdkeime und auch Fremdhefen hineinzubekommen. Alle Gärungsschritte finden somit direkt im abgeschlossenen KEG statt.

Zutaten für Hefepropagation:

Malzextraktpulver zur Potenzierung der Hefe.

Glucose (Traubenzucker) ein EInfachzucker als Nahrung für die Hefe zur Propagation

Hefenährsalze mit Diammonphosphat und Ammoniumsulfat ( (NH₄)₂HPO₄ )

 

Magnetrührer 122mm, 3000U/min und Erlenmeyerkolben 2000ml.

Kartuschenkocher für eine Keimfreie Umgebunsgluft

OXI Reinigungsmittel Aktivsauerstoff zum Desinfizieren. Tötet Keime durch Oxidation durch Freisetzung von Sauerstoffradikale.

Isopropanol mit Sprühflasche zur Desinfektion der Gerätschaften. Muss danach abgespühlt werden.

40ml WSL-17 Hefe von Weihnstephan Sie hält sich 2-4°C ein paar Wochen.

14.11.2019 – Hefe Propagationsschritt 1:

Hefe hat die Eigenschaft sich innerhalb von 24h bei 20°C im Idealfall zu verzehnfachen. Da ich eine 10L Würze fermentieren wollen, brauche ich also 10% Hefenahrung davon. Dies entspricht 1L Hefe WSL-17. Somit brauche ich zwei Propagationsschritte, von 40ml auf 400ml in den ersten 24h und dann von 400ml auf eigentlich 4L Hefemenge. So hat man die nötige Hefemenge von 30 * 10^6 Zellen/ml. Generell gilt bei untergärigen Bieren 1-1,2 * 10^6 Zellen/ml / °P und bei obergärigen 0,5-1 * 10^6 Zellen/ml / °P.

Als Starter zur Hefevermehrung (Propagation) erstelle ich eine 10°P Würze aus 8% Malzextrakt und 2% Glucos (Traubenzucker). Dazu kommt noch etwas Hefenährsalz.

Zur Herstellung einer 10°P Lösung zum Propagieren werden 40g Zucker in 360g Wasser eingerührt. Alternativ kann die Speise aus der 2% Glucose (Traubenzucker) und 8% Malzextrakt bestehen. Dazu kommt noch Hefenährsalze.

Mit dem Refraktometer kann der Wert von 10°P kontrolliert werden .

Danach wird die Lösung aufgekocht und 10min kochen gelassen.

Damit alles steril bleibt wasche ich den Kolben mit Ethanol oder Propanol aus. Die Luft wird keimfrei durch den ahen Gasbrenner gehalten, der jegliche Fremdhefen udn Keime in der Luft zerstört und einen Aufwärtsluftstrom erzeugt. Auch die Hände müssen desinfiziert sein und jegliche Gegenstände, die mit den Gerätschaften in Berührung kommen.

Hefenährsalz wird im Kolben schon einmal vorgelegt.

Anschließend kommt die heisse Starterwürze in den Kolben über einen desinfizierten Trichter.

Zwei Zellstofftücher werden mit Ethanol angefeuchtet.

Die so desinfizierten Tücher verschließen den Kolben, so dass beim Abkühlen keine Luftkeime hineinkommen.

Nachdem die Würze Starterwürze abgekühlt ist, kommen die 40ml WSL-17 Hefe aus dem Röhrchen dazu. Dabei wird wieder der Gaskocher weger der Sterilität angeschaltet.

Der Kolben wird wieder mit sterilen Zellstofftüchern verschlossen und kommt auf einen Magnetrührer mit dem darin liegenden desinfizierten Magnetrührer. Es wird für ein paar Minuten bei hoher Drehzahl die angesetzte Würze damit durchlüftet. Anschließend kommt der Kolben mit dem Hefestarter für 24h an einen Ort mit 17°C Raumtemperatur.

15.11.2019 – Hefe Propagationsschritt 2:

Bis jetzt hab ich ca. 300ml propagierte Hefe. Eigentlich sollte es 400ml sein, aber Wasser ist in der Zeit verdunstet. Für die 10L Würze brauche ich 10% Hefe, deswegen muss ich mindestens 1L Hefe haben und muss nun noch eine Propagationsschritt unternehmen.

Diesmal verwende ich aber keine 4L Nährwürze, sondern verwende lediglich nur 1L. Um wieder 10°P zu erhalten nehme ich 900g Wasser und 100g Zucker bestehend aus 80g Malzextrakt und 20g Glukose mit etwas Hefenährsalz.

Die bisher propagierte Hefe gebe ich kurzfristig in ein zweites steriliertes Glas um.

Die Hefenahrung wird wieder aufgekocht.

Und anschließend in den Erlenmeyerkolben abgefüllt.

Dieser wird dann wieder mit Spiritus getränktes Küchentuch verschlossen und zum Kühlen gestellt.

Nachdem Abkühlen wird die bisher propagierte Hefe aus dem zweiten Glas dazugegeben und anschließend auf den Magnetrührer gestellt. Dieser wird für 2 Stunden auf volle Leistung gestellt, so dass der Rührzapfen zu sehen ist . Danach nur noch auf leichtes Rühren zum CO2 austreiben gergelt.

16.11.2019 – Brautag

Zutatetn zum Brauen:

Ascorbinsäure (Vitamin C, E300) 10mg/L ist ein Antioxidationsmitteln und schützt damit vor Oxidation druch Sauerstoff oder freier Radikale.

Milchsäure 80% E270

1kg Münchner Malz, 30g Haferflocken und 25g Comet Hopfen Alpha 8,2%

Rezept für 10L Ausschlagwürze:

• Hauptguss 8L
• 50°C Einmaischen
• 72°C 20Min Verzuckerung bis Jodnormal
• 82°C Abmaischen
• Läutern auf 6,5°P, Nachguss ca 4L
• 90 Minuten kochen
• 10g Comet 8,2% 80Min
• 10g Comet 8,2% 15Min
• 5g Comet 8,2% 5Min
• Abkühlen auf 15°C und 100ml WSL-17 Hefe

Um auf die Schüttungsmenge für 6,5°P zu kommen, habe dafür die kurze Formel verwendet:
Schüttung[kg] = Würzemenge[kg] * Stammwürze[°P] / Sudhausausbeute[%]
1kg = 10kg*6,5°P / 65%

Die 3% Haferflocken sollen dabei für einen gute Schaumbildung sorgen.

Weil die Hefe WSL-17 nur einfache Zuckermoleküle verarbeiten kann, gilt es beim Brauverfahren auf die Maltoserast zu verzichten und gleich länger Kette Zucker über die alpha-Amylase bilden zu lassen. Deswegen wird gleich bei 72°C bis zu Jodnormal gemaischt.

Abgemaischt wird dann diesmal bei 80-82°C. Normalerweis versucht man beim Maischen das Auslaugen der Spelzen und damit einer Geschmacksveränderung zu verhindern und nicht die 80°C zu überschreiten, aber hier ist es extra erwünscht, um einen etwas kernigeren Geschmack zu produzieren.

Das Läutern geht bei der geringen Menge dafür relativ schnell.

Beim Läutern muss gemessen werden und genau auf die 6,5°P zu gelangen.

Bei ungefähr 4L Nachguss auf 82°C waren dann die 6,5°P auch erreicht.

Das refraktometer zeigt 6,9°Brix an, das in Plato 6,6°P sind. Hier ist es zwar sehr wichtig genau den Wert zu erhalten aber ich hab damit kein Problem, wenn es etwas mehr Alkohol am Ende werden.

Nachdem Einstellen des Alkoholgehaltes geht es zum 90 minütigen Kochen.

Weil sehr viel Restsüsse durch die Mehrfachzucker im Bier sein wird, die nicht von WSL-17 umgesetzt werden können, muss man mit einer höheren Hopfengabe 47 IBU entgegen zu treten. Bei normalen Bieren gilt ungefähr die Formel IBU = 2 * °P. Hier gilt fast schon IBU = 5 * °P.

Für Bitter-, Geschmacks- und Aromahopfen habe ich jeweils den Comet mit Alphasäure 8,2% verwendet. Hopfensorten mit weniger Alphasäure sind hier besser, da sie zu einem vollmundigen Bier noch weitere Bestandteile bei der höheren Menge mitbringen.

Durch das wenige Malz kommt es nicht zur gewünschten pH Absenkung. Damit die Hefe trotzdem die ideale Bedingung hat wird der pH Wert mit Milchsäure herabgesetzt. Die hab ich iterativ mit kleinen Milchsäuremengen pH von 4,5 erreicht. Dies hat auch den Vorteil, dass Keime weniger Chancen haben. Sauermalz sollte hier verzichtet werden, da wieder andere Zuckermengen gebildet werden.

Beim offenen Kochen sind in den 90Minuten 2L verdampft, die ich mit kochendem Wasser wieder zugeführt habe. Hier hab ich Füllmenge mit dem Meterstab gemessen. Der Topf hat einen Durchmesser von d=28cm und einer Höhe von 15cm. Somit ist das Volumen (d/2)^2*Pi * h = (0,28m/2)^2* 3,14159 * 0,15m = 0,00924m^3. Da 1000L = 1m^3 und so 1m^3/1000L = 0,001m^3/L ergibt sich 0,00924m^3 / 0,001m^3/L = 9,24L.

Nun muss schnell gefiltert und gleich gekühlt werden. Gekühlt habe ich mit der Kühlspirale auf 15°C.

Dabei kam noch ein kleiner Spatel Ascorbinsäure (Vitamin C) hinzu.

Danach wurde gleich in das KEG abgefüllt.

Dazu wurde auch der Gaskocher wieder angestellt, damit keine Fremdkeime und Hefen in das Fass gelangen.

Jetzt kommt auch die auf 1L propagierte WSL-17 Hefe hinzu.

Das Fass wird nun verschlossen und bei 20°C mit einem Spundventil aufgestellt.

Jetzt bleibt es dort für 7 Tage erstmal stehen.

23.11.2019 – Aufkarbonisieren und Reifung

Die Hefe konnte nun eine Woche lang ihr Werk erledigen. Es ist nicht viel CO2 dadurch entstanden. Somit musste ich auf 2Bar bei 21°C aufkarbonisieren. Anschließend hab ich das KEG bei 7°C zum Reifen in das Kühlfach gestellt. Jetzt heisst es warten. Ich denke, ich werde es mal nach 3 Wochen testen, auch wenn ich schon verdammt neugierig bin.

06.01.2020 – Test

Heute musste ich einmal das alkoholfreie Bier testen. Zunächst musste erstmal ein Glas Bier aus dem Fass rausgeschossen werden, da sich ziemlich viel abgesetzt hatte. Der Geruch ist sehr malzig. Eigentlich erinnert es fast eher an ein Malzbier. Ich hatte immer etwas Angst, dass das Bier durch Fremdkeime umgekippt ist, aber das war nicht der Fall. Der Geschmackstest war zwar anders als erwartet, aber das Bier an sich war in Ordnung. Dass es fermentiert wurde hat man deutlich heraus geschmeckt. Es ist eigentlich ziemlich süffig. Hat aber trotzdem eine sehr starke malzsüsse und ist trotzdem durch den Hopfen bitter. Eigentlich würde es als Malzbier vom Geschmack her eher durchgehen. Komischerweise war die Rezenz kaum vorhanden, obwohl der Druck im Fass auf 0,5Bar bei 5°C eingestellt war. Auch war die Schaumbildung kaum vorhanden. Ich werde nochmal das Fass bei 21°C für ein paar Tage stellen, nachkarbonisieren  und dann nocheinmal probieren. Ein gutes alkoholfreies Bier damit herzustellen bedarf aufjedenfall etwas Erfahrung damit.

Links:
https://www.hopfenhelden.de/stammwuerze-was-ist-das-eigentlich/
https://www.brewcraft.de/die-wahre-kunst-alkoholfreies-bier-zu-brauen
https://braumagazin.de/article/saccharomycodes-ludwigii/
https://www.doemens.org/fileadmin/user_upload/presseberichte/7BI_02-14_44-45_Doemens_News.pdf
https://brauen.de/wsl-17-fluessighefe-hefestarter-fuer-alkohlfreie-biere
https://www.hefebank-weihenstephan.de/produkte/hefe/spezialhefen/wsl-17/
https://www.brewcraft.de/produkt/wsl-17
https://braumagazin.de/article/hefebank-weihenstephan/

https://braumagazin.de/article/saccharomycodes-ludwigii/

https://www.brewcraft.de/wp-content/uploads/2017/03/Craft-Beer-Magazin-alkoholfreies-Bier-selbst-brauen.pdf
https://www.doemens.org/fileadmin/user_upload/presseberichte/7BI_02-14_44-45_Doemens_News.pdf
https://zwieselbrau.wordpress.com/2019/07/12/zucker-nahrung-der-hefe-saccharomyces-cerevisiae/