Das Brauwasser

Hauptzutat beim Bierbrauen!

Dafür, dass Wasser die mengenmäßig größte Hauptzutat beim Bierbrauen darstellt, wird es nur allzu oft vernachlässigt. Denn Wasser mit guter Qualität ist bei uns einfach zur Selbstverständlichkeit geworden. Dass es beim Bierbrauen wesentlich mehr Faktoren der Wasserqualität gibt, als man auf den ersten Blick annehmen würde, wollen wir hier erläutern:

Chemie des Wassers

Chemisch reines Wasser (H2O) kommt in der Natur höchst selten vor. Meistens sind Stoffe, wie verschiedene Salze, darin gelöst. Dabei ist es egal, ob man Wasser aus der Trinkflasche, dem Wasserhahn oder aus Flüssen und Seen betrachtet. Blatt mit Tautropfen

Kreislauf des Wassers

Verdunstung

Sowohl auf dem Meer als auch an Land verdunstet Wasser. Dieser Wasserdampf entspricht dem chemisch reinen H2O. Durch Verbrennungs-, Atmungs- und Fäulnisprozesse an Land entstehen Kohlendioxid (CO2) und Schwefeldioxid (SO2). Beide können sich in Wasser, zum Beispiel Regen, lösen und ergeben so die schwachen Säuren Kohlensäure (H2CO3) und schweflige Säure (H2SO3). Dieses Phänomen ist bekannt als saurer Regen.

Regen

Fällt nun dieser saure Regen auf Land und dringt in das Erdinnere ein, so kann er beim Einsickern auf kalkhaltiges Gestein treffen (Kalk: CaCO3). Dies kann den Kalk aus dem Gestein herauslösen und ins Grundwasser weiter transportieren. Somit zeigt sich deutlich, welchen Einfluss geologische Gegebenheiten auf die Wasserqualität einer Region haben können.

Gelöste Stoffe im Wasser

Neben dem Kalk können noch eine Vielzahl anderer Stoffe im Wasser gelöst sein. Wie man auf den Etiketten von Mineralwasserflaschen entnehmen kann, ist dort eine Vielzahl von verschiedenen Ionen gelöst. Einerseits positiv geladene Kationen und dazu die negativen Anionen.

Wasserhärte

Als Gesamthärte des Wassers bezeichnet man die Karbonathärte (KH) zusammen mit der Nichtkarbonathärte (NKH).

Karbonathärte

Als KH werden die gelösten Magnesium- und Calciumsalze definiert, welche mittels der Kohlensäure gelöst wurden und einen Karbonat (HCO3-¬) Rest haben: Calciumhydrogenkarbonat - Ca(HCO3)2 und Magnesiumhydrogenkarbonat - Mg(HCO3)2. Die Karbonathärte hat den größten Einfluss auf die Bierqualität, da sie den pH-Wert erhöht, und so wichtige Enzyme hemmen kann.

Nichtkarbonathärte

NKH benennt die Kalzium- und Magnesium Ionen, welche an eine andere Säure gebunden sind, die schweflige oder die Salzsäure. Die genauen Bezeichnungen der Stoffe lauten Calciumsulfat - CaSO4, Magnesiumsulfat - MgCO4, Calciumchlorid - CaCl2 und Magnesiumchlorid - MgCl2. Diese Stoffe können bis zu einem gewissen Punkt die Karbonathärte aufheben.

Auswirkung auf das Bier

Die Konzentration dieser Härtebildner lässt sich zwar nicht direkt geschmacklich feststellen, jedoch haben sie eine große Auswirkung auf den Brauprozess und den geschmacklichen Gesamteindruck. Primär wirken sich diese Salze auf den pH-Wert des Wassers aus. Dieser spielt eine große Rolle sowohl bei der Maische – als auch bei der Würzebereitung. Während des Maischens laufen eine Vielzahl von enzymatischen Vorgängen ab. Diese beginnen beim Eiweißabbau und enden mit der Verzuckerung. Da die wirkenden Enzyme stets einen optimalen pH-Wert haben, bei dem sie am effektivsten arbeiten, verwundert es nicht, dass Teilschritte suboptimal ablaufen können, wenn dieser Wert nicht eingehalten wird. Dies kann bedeuten, dass jene Enzyme, die primär für Eiweiß- und Stärkeabbau benötigt werden, stark in ihrer Aktivität gehemmt werden. Der Maischprozess kann dadurch länger dauern und wird dadurch für die Brauerei kostspieliger. Vor allem ein ungenügender Abbau von Gerüststrukturen beim Maischen kann zu erheblichen Läuterproblemen führen, wodurch sich das Problem in die nächsten technologischen Schritte weiterzieht.
Aber nicht nur technologisch spielt der pH-Wert der Maische eine Rolle, sondern auch wirtschaftlich. Die Verminderung der Enzymaktivität kann die Ausbeute um 2-3% absenken und verlangt deswegen nach einer größeren Menge Malz, was wiederum mit Kosten verbunden ist. Auch beim anschließenden Würzekochen spielt der pH-Wert eine Rolle und zwar im Zusammenhang mit der Wirkung des Hopfens. Ein hoher pH-Wert führt zu einer eher kratzigen, unangenehmen Bittere. Man könnte zwar rechnerisch die Hopfendosage verringern, jedoch bliebe dabei der unangenehme, dumpfe Nachgeschmack des Hopfens erhalten und würde nicht der feinen, gewünschten Bittere entsprechen. Vor allem bei hellen Bieren wie dem Pils ist dies von großer Bedeutung.
Jedoch kann die Wasserhärte für bestimmte Bierstile auch zu niedrig sein. Die dunklere Farbe von Münchner oder Wiener Bierarten kommt zum einen durch die Verwendung entsprechender Malzsorten. Jedoch ist für die Ausbildung von malzigen Noten im Bier ein etwas höherer Härtegrad notwendig. Auch wird hier eine etwas breitere Hopfenbittere nicht als störend wahrgenommen.

Wasserbehandlung in der Brauerei

Was kann nun getan werden, um die Wasserhärte gezielt zu verändern? Als erstes stellt sich die Frage, wozu dies überhaupt nötig ist. Historisch betrachtet haben sich die Biertypen hauptsächlich nach der Qualität des örtlichen Wassers entwickelt. Das Pils als sehr Helles Bier mit feiner Hopfennote konnte zweifelsfrei so nur in Pilsen entstehen, da hier jene Voraussetzungen von niedriger Wasserhärte erfüllt waren. In anderen Regionen wie München oder Dortmund, wo die Wasserhärte erheblich höher war, haben sich folglich auch andere Biertypen entwickelt. Mittlerweile möchten jedoch Kunden aus allen Regionen, unabhängig der Wasserqualität, viele verschiedene Bierstile trinken. Demzufolge muss das Brauwasser stets behandelt werden, um die gewünschten Eigenschaften zu besitzen. Hierzu stehen mehrere Möglichkeiten zur Auswahl.
Kalk im Braukessel

Erhitzen


Beim Erhitzen des Wassers auf über 80°C scheiden die Karbonate aus. Das Calciumhydrogencarbonat zerfällt in Calciumcarbonat und Kohlensäure. Die Kohlensäure verdampft, das Calciumcarbonat setzt sich als weiße Schicht am Boden ab. Diesen Effekt kennt man von seinem Wasserkocher.
Kalk im Braukessel

Ionentauscher


Das Prinzip Ionentauscher ist Vielen auch aus dem Haushalt bekannt. In weiten Gegenden Deutschlands verwenden viele die sogenannten Wasserfilter. Dadurch schmeckt der Kaffee weicher und die Kaffeemaschine und der Wasserkocher müssen nicht so häufig entkalkt werden. Dabei passiert nichts anderes, als dass geladene Moleküle, die Ionen, sich gegeneinander austauschen. In einem solchen Ionentauscher befinden sich immer eine feste und eine flüssige Phase. Die feste Phase hat die Eigenschaft, Ionen mit positiver oder negativer Ladung durch andere Ionen gleicher Ladung aus ihrem Inneren zu ersetzen. So kann hier Calciumcarbonat mittels zwei Wasserstoffatomen in dem Inneren des Tauschers in Kohlensäure und zwei Calciumionen umgewandelt werden. Ca(HCO3)2 + 2 H+ ――→ Ca2+ + H2CO3 Dadurch entfällt ein großer Teil der Karbonathärte. Da jedoch immer Ionen aus der festen Phase des Ionentauschers eingesetzt werden, sind diese irgendwann aufgebraucht. Der Ionentauscher muss regeneriert werden. Beim Wasserfilter zu Hause tauscht man dazu die Kartusche

Umkehrosmose

Die Osmose bezeichnet den konzentrationsbedingten Stoffaustausch durch eine semipermeable Membran. Oder einfacher gesagt: die Tatsache, dass sich Salzkonzentrationen auf den beiden Seiten einer wasserdurchlässigen Trennwand aneinander angleichen.