Hopfen will eigentlich nicht ins Bier. Das grüne Gold ist wie ein Fremdling, ein Feststoff im Flüssigen, der nicht nur ins Bier rein sondern auch wieder raus muss und dessen vielfältige Aromasubstanzen sich in ihrer Unlöslichkeit geradezu überbieten. Die Hindernisse für den Aromatransfer zu überwinden und die Extraktion ohne Zeit- und Bierverluste zu fördern, ist die große prozesstechnische Herausforderung der Kalthopfung. Eine Studie von Dezember 2021 hat gezeigt, dass Rückverdünnung die Effizienz der Kalthopfung steigert und für manche Brauer die neue Methode der Wahl werden könnte.
Probleme der Kalthopfung
Wissenschaftliche Untersuchungen haben längst bewiesen, dass bei einer statischen Kalthopfung die Extraktion von Aromastoffen um so mehr gehindert ist, je höher die Hopfengabe ausfällt. Deshalb wurden zunehmend dynamische Hopfungstechniken, entwickelt und angewandt, um die Ausbeute zu steigern, wie beispielsweise die Hop Gun oder die Hop Rocket. Auch dabei zeigte sich, dass Turbulenzströmungen die Extraktion zwar verbessern, die Stoffübertragung aber nachlässt, wenn sich die Hopfengabe erhöht und die Konzentration der Substanzen zunimmt. Man könnte meinen, dass sich die Aromasubstanzen des Hopfens gegenseitig im Weg stehen und eine Verbindung mit dem Bier verhindern.
Allen voran ist es die Substanzgruppe der Sesquiterpene, die sich gegen eine Verbindung mit dem Bier sträubt. Dabei handelt es sich um Aromastoffverbindung, die kräuterige, holzige und gewürzige Aromen ins Bier bringen. Sesquiterpene bestehen nur aus Kohlestoffatomen und besitzen keine funktionellen Gruppen. Dies bedeutet, dass sie sehr wasserunlöslich sind und erst in oxidierter Version sich etwas lösen wollen. Im Vergleich zu den schwerfälligen Sesquiterpenen lösen sich andere Substanzgruppen mit funktionellen Gruppen aus dem Hopfenöl besser im Bier, wie beispielsweise die Ester, Terpenalkohole und Thiole, die für die fruchtigen, zitrusartigen und blumigen Aromen zuständig sind. Je länger die Extraktion dauert, desto stärker treten die harzigen und grün-grasige Aromen in den Vordergrund.
Externe Kalthopfung?
Den Parameter der „Konzentration von Hopfen im Bier“ hat eine Studie vom Dezember 2021 in den Fokus gerückt, an der Michael Kohles, Ferdinand Gutsch, Martin Zarnow, Fritz Jacob sowie Roland Novy und Christina Schönberger von BarthHaas beteiligt waren. Im Labormaßstab wurde ein besonders hochgehopftes Bier mit einer Konzentration von 6,5 Prozent Hopfen zu Bier (w/w) hergestellt, das dann mit normalem Bier auf eine Konzentration von 1,5 Prozent rückverdünnt wurde. Der Gehalt der verschiedenen Aromasubstanzgruppen wurde gemessen und mit einem nicht rückverdünnten Bier mit gleich hoher Hopfenkonzentration (1,5 %) verglichen. Zudem wurden beide Biere von einem Taster-Panel sensorisch ausgewertet und verglichen.
Es ging den Betreibern der Studie darum, herauszufinden, ob Kalthopfung extern, also außerhalb des Gär- oder Lagertanks, ausgeführt werden kann, indem man in einem ersten Schritt einen Hop Slurry, also eine dicke Suspension, herstellt, die man in einem zweiten Schritt umgehend verdünnt und schließlich von den Hopfenpartikeln befreit, ohne dabei wertvolle Aromastoffe einzubüßen. Für den letzten Schritt wurde ein Dekanter eingesetzt, eine rückläufige Schnecke, die die Feststoffe vom Bier trennt, sehr trockene Partikel und damit keine nennenswerten Bierverluste hinterlässt.
Kräftigere Aromen
Die Messungen der Aromasubstanzgruppen ebenso wie die sensorische Auswertung haben ergeben, dass es keine signifikanten Unterschiede zwischen dem rückverdünnten und dem nicht rückverdünnten Bier gibt – mit Ausnahme der Thiole sowie den Caryophyllenen und Humulene, die beide zur Gruppe der Sesquiterpene gehören. Es zeigte sich sensorisch, dass beim rückverdünnten Bier die fruchtigen Aromen besser herauskamen – dank der Thiole, und beim nicht rückverdünnten Bier die kräuterig, gewürzigen und holzigen Aromen – dank der Caryophyllen und Humulen.
Obwohl im ersten Prozessschritt eine maximale Extraktion aufgrund der hohen Konzentration nicht erreicht wird, kann dies durch die unmittelbar darauffolgende Rückverdünnung kompensiert werden. Die gesamte Prozessdauer dieses Versuchs betrug etwas mehr als zwei Stunden – die Extraktion geht also sehr schnell von statten.
Die Zukunft der Kalthopfung?
Alles in allem, gestaltet sich die Extraktion in diesem Prozess vielfach effizienter als bei der bisher üblichen Methode der dynamischen Kalthopfung: Mit nur ein paar Stunden statt mehrerer Tage verkürzt sich die Kontaktzeit wesentlich. Die Tankbelegung kann dadurch ebenso gekürzt werden. Bierverluste treten kaum auf. Sensorisch fallen die eher unerwünschten kräuterigen, holzigen und gewürzigen Aromen schwächer aus zugunsten der favorisierten fruchtigen Hopfennoten. Das Potenzial zur Biotransformation der Hopfenaromastoffe bleibt erhalten, weil die Aromastoffe auch bei dieser Methode vollumfänglich verfügbar sind. Hingegen sind die Enzyme, die für den Hop-Creep-Effekt zuständig sind, zusammen mit den Hopfenpartikeln entfernt worden.
Laut Friedrich Banke (Banke GmbH) lassen sich diese Investitionen für Jahresproduktionsmengen von über 100.000 hl mit durchschnittlich 400 g/hl in unter 2 Jahren amortisieren. Bei größeren Hopfen- und Biermengen entsprechend schneller.
Der wissenschaftliche Beitrag über die Studie ist in der Brauwissenschaft erschienen: „An approach to develop an external dry hopping method by restoring the aroma transfer through dilution”, M. Kohles, F. Gutsch, M. Zarnkow, F. Jacob, R. Novy and C. Schönberger, Brewing Science, November/December 2021 (Vol. 74).
HOPFENKLANG
… der Podcast von BarthHaas und BRAUWELT: Jeden Monat sprechen Hopfen-Experten aus dem Haus BarthHaas gemeinsam mit BRAUWELT-Chefredakteurin Dr. Lydia Junkersfeld über praxisrelevante technologische Neuigkeiten rund um das grüne Gold.
