Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2323
Main Title: Verfahrenstechnische Beeinflussungen des Maischens sowie dessen Auswirkungen auf den Brauprozess und die Bierqualität
Translated Title: Procedural Effects on Mashing and Its Impact on Brewing Process and Beer Quality
Author(s): Schneid, Ralph
Advisor(s): Methner, Frank-Jürgen
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Der Maischprozess stellt eine Weiterführung der beim Mälzen begonnenen Abbauvorgänge dar und wird maßgeblich durch die Qualität des Malzes beeinflusst. Jahrgangsbedingt werden die Maischverfahren entsprechend modifiziert und an die jeweiligen Bedingungen angepasst. Durch Weiterentwicklungen in der Sudhaustechnik wurde die Maischarbeit zum Engpass im Sudhaus. Neuartige Heizflächen (Dimple Plates) und im Gefäß installierte Vibrationseinheiten bieten nun neue Möglichkeiten zur Intensivierung und Verkürzung des Maischprozesses. Durch die Verwendung dieser Dimple Plates, welche sich durch eine strukturierte Oberfläche von den glatten Heizflächen klassischer Maischgefäße unterscheiden, konnte das Strömungsverhalten der Maische an den Grenzflächen in einen turbulenteren Zustand versetzt werden. Die damit verbundene Erhöhung des Wärmedurchgangskoeffizienten k wurde hypothetisch erklärt und konnte praktisch nachgewiesen werden. Eine Intensivierung der Lösungsprozesse sowie chemischen Reaktionen bei der Maischarbeit wurde durch die Erzeugung von Schwingungen in der Maische mit definierter Frequenz erreicht. Darüber hinaus konnte durch den Einsatz von Vibrationseinheiten der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in der Maische reduziert werden. Speziell die Stickstofffraktionen und Gerbstoffverbindungen zeigten aufgrund dessen Unterschiede in der molekularen Größenverteilung. Die Untersuchung des endogenen antioxidativen Potentials ergab zwar keinen Unterschied, jedoch war der Gehalt an radikalischen Verbindungen beim Einsatz der Vibrationseinheiten deutlich geringer als bei den Vergleichssuden. Die Zunahme an Alterungscarbonylen, welche unter anderem durch Radikalbildung ausgelöst wird, war demzufolge geringer. Des Weiteren wurde eine Verbesserung des Stofftransportes beim Einsatz von Vibrationen beim Maischen festgestellt. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl mehr Malzinhaltsstoffe aus den Partikeln gelöst werden, als auch eine leichtere Penetration des Maischwassers in die Malzpartikel erfolgt. Einen signifikanten Nachweis darüber lieferte die Bestimmung der organischen Radikale in den Trebern. Wahrscheinlich kommt es durch die Vibration bedingt zu einer Erhöhung der Enzymaktivität. Analytisch konnte dies durch eine Veränderung der Molekülgrößen-verteilung der Proteine nachgewiesen werden. Durch die gesteigerte Enzymaktivität einerseits und den intensivierten Stofftransport andererseits wurde ferner in den Würzen eine unterschiedliche Partikelgrößenverteilung nachgewiesen. Offensichtlich führt dies zu einer Verbesserung der Filtrierbarkeit von Würze und Bier. Mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie wurden sechs verschiedene Partikelformen im Bier gefunden, die aber noch nicht identifiziert werden konnten. Bei zwei Partikelformen waren deutliche Unterschiede in ihrer Größe und Häufigkeit des Vorkommens zu finden. Analog zur Würze wurde auch im Bier eine unterschiedliche Größenverteilung sowie Mengen an Proteinen nachgewiesen. Dies wurde besonders an der besseren Schaumstabilität deutlich, welche unter anderem auf den höheren Gehalt an Magnesiumsulfat-fällbaren Stickstoff zurück zu führen ist.
The process of mashing represents a continuation of the initiated decomposition during the malting procedure and is significantly influenced by malt quality. Induced by vintage the mashing processes are modified accordingly and adapted to the actual conditions. Due to further developments in brew house technology, mashing became the technical bottleneck in the brew house. New heating surfaces (Dimple Plates) and installed vibration units inside the mash kettle now offer new opportunities for intensification and shortening of the mashing procedure. By the use of these dimple plates, which by a structured surface differ from the smooth heating surfaces of conventional mash kettles, the flow properties of the mash could be transferred into a more turbulent state at the boundary layers. The associated increase of the heat transfer coefficient k was explained hypothetically and could be verified in practice. An intensification of the dissolution processes as well as chemical reactions in the course of mashing was achieved by generating oscillations of defined frequencies in the mash kettle. In addition, the content of dissolved oxygen in the mash could be reduced by the application of vibration units. As a result, especially the nitrogen fractions and tannin compounds revealed differences in particle size distribution. The assay of the endogenous antioxidant potential did not show any difference, however, the content of radical compounds was considerably lower than in comparative brews by applying the vibration units. Therefore the increase in aging carbonyls has been lower, which, among others, is initiated by radical formation. Besides, an improvement of the material transport has been ascertained by the application of vibrations on mashing. The results showed that more malt ingredients are divided from the particles and that an easier penetration of the mash water into the malt particle is effected. The determination of organic radicals in brewer's spent grain issued a significant proof for it. Probably the vibration causes a rise in enzyme activity. Analytically this could be verified by a modification of the particle size distribution of the proteins. Due to increased enzyme activity on the one hand and the intensified material transport on the other hand, a different molecular size distribution in brewing worts has been accounted for. Obviously this leads to an improvement of the filterability of wort and beer. By means of scanning electron microscopy six different particle shapes were detected in the beer, which, however, could not be identified yet. Distinct differences have been found in two particle shapes in terms of their size and frequency of occurrence. On the analogy of the wort, a differing particle size distribution in the beer has been attested also, as well as quantities of proteins. This became more explicit regarding the better foam stability, which is referable to the higher content of magnesium sulphate-precipitable nitrogen.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-24956
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2620
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2323
Exam Date: 23-Nov-2009
Issue Date: 18-Dec-2009
Date Available: 18-Dec-2009
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Enzymatik
Filtrierbarkeit
Maischen
Stofftransport
Vibration
Enzymology
Filterability
Mashing
Mass transport
Vibration
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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