Das Brauen ist ein lebensmittelchemischer Prozess zur Herstellung von Bier. Er findet in einer Brauerei statt.

Die frühesten Nachweise für Bier gibt es aus dem mesopotamischen Raum. Bei den Römern hieß das Bier Cervisia, nach der Göttin der Feldfrüchte, Ceres. Klosterbrauereien führten im Mittelalter zu einem geregelten Braubetrieb. Im Mittelalter galt Bier auch als geeignetes Getränk für Kinder, da es damals einen geringeren Alkoholgehalt als heute hatte und das Bier durch das Kochen des Hopfens weitgehend keimfrei war, was man vom Wasser damals nicht behaupten konnte. Es war ebenfalls wegen seines hohen Kaloriengehalts eine wichtige Ergänzung der oft knappen Nahrung. Zu jener Zeit legten die Brauer auch oft Kräuter um den Sudkessel, um böse Geister fern zu halten. Die Herstellung brachte wegen mangelender Erfahrung und schlechten Fertigungstechniken oftmal nur ein ungenießbares Getränk. Der Aberglaube schob die Schuld dann den "Bier-" oder "Brauhexen", die nach alten Quellen 1591 ausgerottet wurden. Angesichts des hohen Bierkonsums im Mittelalter und in der frühen Neuzeit war Bier für den städtischen Fiskus und die seit etwa 1500 entstehenden Landessteuerbehörden von großem Interesse. Während dieser Zeit wurden in vielen Gegenden im Durchschnitt 20 Prozent des Lohnes für den Bierkonsum ausgegeben. Bereits im Spätmittelalter wurden fast überall im Reich Produktions- und Verkaufssteuern auf Bier erhoben. In Deutschland darf Bier bis heute grundsätzlich nur nach dem Reinheitsgebot von 1516 gebraut werden, nach dem es nur aus Wasser, Hopfen und Malz bestehen darf.

Grundverfahren

Malzherstellung

Keimung und Grünmalz

Beim Mälzen werden in einer Mälzerei Gerstenkörner oder bei Weißbier zusätzlich (mit mindestens 50% Anteil) Weizenkörner unter Zugabe von Wasser zum Keimen gebracht. Der Keimprozess sorgt dafür, dass die zur Stärkeaufspaltung notwendigen Enzyme im Korn gebildet beziehungsweise angereichert werden.

Nach der etwa 6- bis 8-wöchigen Keimruhe, bei der das Keimgut seine volle Keimfähigkeit ausbildet, wird es in Weichgefäßen circa 2 Tage lang eingeweicht. Dabei erhöht sich der Wassergehalt auf etwa 45 Prozent und leere Schalen sowie tote Körner werden aufgeschwemmt. Diese sogenannte Schwimmgerste wird abgeschöpft.

Nach der Weiche kommt das Korn in den Keimkasten. Unter genau eingestellter Temperatur und Frischluftzufuhr beginnt jetzt die Keimung, die sich in verschiedene Phasen unterteilt.

• Phase 1: Am ersten Keimtag durchbricht der Wurzelkeim das Korn. Das Keimgut heißt jetzt in der Fachsprache Brechhaufen.
• Phase 2: Nach 3 Tagen teilt sich die Wurzel. Das Keimgut heißt jetzt Gabelhaufen.
• Phase 3: Etwa am fünften Tag sind die Wurzeln der einzelnen Körner soweit gewachsen, dass sie ineinandergreifen. Das Keimgut heißt jetzt Greifhaufen.

Mit dem fünften Tag ist die Keimung abgeschlossen. Das Ergebnis der Keimung nennt man Grünmalz.

Darren

Beim Darren wird der Keimvorgang durch Erhitzen des Grünmalzes auf 85° bis 100° Celsius beendet, das Malz getrocknet. Das Darren gliedert sich in die zwei Teile Schwelken und Abdarren.

Beim Schwelken erfolgt weitgehend die Festlegung der späteren Farbe des fertigen Malzes, da in Abhängigkeit vom Wassergehalt des Darrgutes vermehrt Ausgangsprodukte für die beim späteren Abdarren ablaufenden Maillard-Reaktionen gebildet werden. Je höher die Darrgutfeuchte beim Schwelken ist, desto dunkler wird das spätere Darrmalz ausfallen. Im zweiten Teilprozess, dem Abdarren, wird der gewünschte Trocknungsgrad des fertigen Malzes eingestellt. Die Inaktivierung der Malzenzyme verläuft bei geringeren Feuchtegraden schonender, dunkles Malz besitzt daher gegenüber hellem geringere Enzymaktivitäten.

Das Ergebnis dieser Vorgänge ist das Malz. Dessen Eigenschaften beeinflussen den Geschmack des später gebrauten Biers bereits wesentlich: Je nach verarbeiteter Getreidesorte, Dauer und Temperatur der Keimung, Wassergehalt vor dem Abdarren sowie Dauer und Temperatur des Abdarrens entstehen ganz verschiedene Malzsorten. So ergibt zum Beispiel durch sehr hohe Temperaturen beim Abdarren teilweise karamellisiertes oder verkohltes Malz dunkles, sehr aromareiches Bier mit karamelligem oder rauchigem Geschmack.

Schroten

Das Malz wird mit einer Schrotmühle zerkleinert (geschrotet), um die spätere Lösung der darin enthaltenen Stoffe im Brauwasser zu erleichtern. Dabei kommt es darauf an, dass die Spelzen (Schalen der Getreidekörner) erhalten bleiben. Sie dienen als Filterschicht während des Läutervorgangs. Der Rest des Malzes sollte in Grieße und Mehle zerkleinert werden.

Man unterscheidet zwischen Schrotmühlen mit 2 Walzen, 4 Walzen oder 6 Walzen und mit oder ohne Siebung. Weiterhin kann zur Verbesserung des Spelzenvolumens eine Konditionierschnecke mit Abstehbehälter über der Schrotmühle installiert werden.

Maischen

Das geschrotete Malz wird in einem Sudkessel mit etwa 45° Celsius (318 K) heißem Wasser vermischt - man spricht vom Einmaischen. Die so entstandene Maische wird unter stetigem Umrühren auf Temperaturen um 45 °C gehalten. Dabei löst sich die Stärke aus dem Malz im Wasser auf. Anschließend wird die Temperatur im Sudkessel auf knapp über 70° Celcius erhöht. Währenddessen sorgt das Enzym Amylase aus dem Malz dafür, dass aus der Getreidestärke vergärbarer Malzzucker (Maltose) entsteht. Das im Korn vorhandene Eiweiß wird beim Maischen in Aminosäuren zerlegt. Über 80° Celsius darf nicht erhitzt werden, da dann die wertvollen Enzyme zerstört werden würden.

Auch bei diesem Produktionsschritt kann der Geschmack des späteren Biers stark beeinflußt werden: Die Wahl des Brauwassers etwa entscheidet über den Mineralien- und Salzgehalt des Biers. So ist beispielsweise weiches, kalkarmes Brauwasser besser geeignet für herbe Biere wie etwa Pilsener oder Kölsch. Werden beim Erhitzen der Maische von 45° auf knapp über 70° Celcius eine oder mehrere sogenannte Rasten eingelegt (das sind Zeiträume, in denen die Temperatur nicht weiter erhöht sondern auf einer Stufe zwischen 45° und 70° Celcius eine Zeit lang konstant gehalten wird) löst sich mehr Stärke im Wasser, was zu süßeren, malzigeren Bieren führt. Der Maischprozess ist also ausschlaggebend für die später entstehende Biersorte und dauert 2 bis 4 Stunden.

Prinzipiell unterscheidet man beim Maischen zwischen Infusionsverfahren (der gesamte Inhalt des Sudkessels wird erhitzt) und Dekoktionsverfahren (es werden aus dem hier Maischebottich genannten Behälter Teilmaischen in eine Maischepfanne gezogen und dort gekocht, es kommt zum thermischen Aufschluss der Stärkemoleküle; anschließend wird die Teilmaische zurückgepumpt und erhöht so die Temperatur im Maischebottich zur nächsten Rast). Letzteres Verfahren gilt als das ursprüngliche, denn als man die Pfannen im Sudhaus noch direkt befeuerte war ein genaues Einstellen der Temperatur nicht möglich.

Jodprobe

Am Ende des Maischens führt der Brauer die sogenannte Jodprobe durch. Er entnimmt der heißen Maische dazu einige Tropfen, um sie mit Jod zu versetzen. Da die Maischeflüssigkeit bräunlich ist, nimmt man dafür idealerweise einen weißen Teller. Verfärbt sich die Jodprobe dunkelblau, so enthält die Maische noch Stärke. Dann muss man den Enzymen noch ein wenig mehr Zeit geben, die Stärke in Malzzucker umzuwandeln. Erst wenn die Jodprobe gelb bleibt und anzeigt, dass in der Maische keine oder kaum noch Stärke enthalten ist, kann zum nächsten Schritt übergegangen werden: dem Läutern.

Läutern

Das Malz hat nun seinen Zweck erfüllt und kann von der sogenannten Bierwürze, also die Flüssigkeit, die vor dem Zugeben der Hefe im Brauprozess während des Maischvorgangs entsteht, getrennt werden. Dazu wird der heiße Sud in einen sogenannten Läuterbottich umgefüllt. Wenn man danach ein wenig wartet, kann man die Eigenschaft der Maische nutzen, dass sie "selbstfiltrierend" ist: Am Boden des Läuterbottichs bildet sich durch nach unten sinkende Malzreste (in erster Linie die Spelzen der Getreidekörner) eine Art Malzkuchen. Nun läßt man die Flüssigkeit langsam aus dem Läuterbottich laufen und fängt sie in einem geeigneten Behälter auf. Schließlich soll daraus später das Bier entstehen. Dabei fließt der Sud durch den Malzkuchen am Boden des Läuterbottichs, der wie ein Filter wirkt und die darin enthaltenen Schwebstoffe aus dem Sud herausfiltert. Alle Feststoffe aus der Maische scheiden sich als sogenannter Treber ab, der meist als Viehfutter verwendet wird. Die so gewonnene, klare Flüssigkeit ist die Würze.

Die Bezeichnung "Vorderwürze" deklariert den aus dem Läutergefäß gewinnbaren flüssigen Teil der Maische. Nachgüsse mit heißem Wasser erfolgen nach Ablauf der Vorderwürze als chargenweise oder permanente Wasserzugabe in das Läutergefäß und dienen zum Auswaschen des beim Maischen aufgeschlossenen Extraktes (im Wesentlichen der Eiweiß- und Stärkeabbauprodukte) aus dem Treber. Auch hier entscheidet sich der Biergeschmack: Je nach Menge der Nachgüsse verändern sich die Konzentrationen von Stärkeabbauprodukten und Malzzucker in der Würze. Dies ist wichtig für den späteren Alkoholgehalt und die Stammwürze des Biers.

Würzekochen

In der Würzepfanne oder auch "Sudpfanne" wird die Würze gekocht (bis zum Sieden). Dabei wird Hopfen (ursprünglich in Form von Hopfendolden, mit zunehmender Industrialisierung des Bierbrauens jedoch immer öfter in Form von Pellets oder Extrakt) zugegeben und mitgekocht. Durch das Kochen entstehen Temperaturen von über 80° Celsius, wodurch die ursprünglich im Sud enthaltenen Malzenzyme zerstört werden. Sie gerinnen und setzen sich als sogenannter Heißtrub an der Oberfläche der kochenden Würze ab.

Sorte und Menge des Hopfens steuern Geschmack und Haltbarkeit des Biers: Mehr Hopfen ergibt eine längere Lagerfähigkeit aber auch einen herberen und bittereren Geschmack des Biers. Und durch das Kochen wird die Würze auf die für jede Sorte spezifische Stammwürze aufkonzentriert, indem man Wasser verdampfen läßt. Am Ende der Würzekochung erfolgt die Bestimmung der Stammwürze mittels einer Bierspindel (Saccharometer). Vor der Erfindung der Sudpfanne erfolgte das Erhitzen durch Einlegen heißer Steine in die Würze (Steinbier).

Ausschlagen

Anschließend werden die in der Würze vorhandenen nicht gelösten Hopfenbestandteile und ausgefallenes Eiweiß (zusammen heissen sie Heißtrub) aus der Würze entfernt. Dies geschieht im sogenannten Whirlpool (früher im Kühlschiff), in dem die Würze durch tangentiales Einleiten in Rotation versetzt wird und sich der Trub aufgrund der Zentripetalkraft wie ein Kegel in der Mitte des Gefäßes absetzt. Nun kann seitlich die blanke (klare) Würze abgezogen werden. Diese wird dann auch als Ausschlagwürze bezeichnet.

Abkühlen

In einem Wärmetauscher wird die klare Würze im sogenannten Gegenstromverfahren mit Eiswasser auf Anstelltemperatur heruntergekühlt und in steriler Luft zur Sättigung mit Sauerstoff begast und in einen Gärbottich geleitet. Bei belgischen Bierspezialitäten wie Kriek, Lambik und Gueuze ist die Verwendung eines sog. Kühlschiffes gebräuchlich.

Hefezugabe und Gären

Hat die Würze eine Temperatur von unter 10° Celcius erreicht, erfolgt die Zugabe der biologisch aktiven Bierhefe. Dieser Vorgang wird als Anstellen bezeichnet. Die Hefe sorgt für den Gärprozeß: In großen Gärtanks - in der Regel in entsprechend kühlen und dunklen Gärkellern - wird der Zucker in der Würze innerhalb von fünf bis acht Tagen zu Alkohol (Ethanol) vergoren. Etwa 60 bis 70 Prozent des Malzzuckers werden auf diese Weise umgesetzt. Das dabei entstehende Kohlenstoffdioxid wird in der Regel abgesaugt, um dem Bier am Ende des Brauprozesses (beziehungsweise beim Zapfen) wieder zugesetzt zu werden.

Je nach Hefesorte und Würzerezeptur ergibt die Gärung untergäriges oder obergäriges Bier. Früher hat man die Gärung dem Schicksal überlassen. Man spricht dann von Spontangärung. Die belgischen Flaschenbiere werden teilweise noch heute ohne Hefezugabe gebraut.

Lagerung

Das Jungbier wird anschließend in Lagertanks geschlaucht, wie der Brauer sagt. Hier wird nachgegoren: Der noch vorhandene Zucker wird in Alkohol umgesetzt. Die Lagertanks stehen in der Regel unter Druck, so dass das entstehende Kohlenstoffdioxid nicht mehr entweicht, sondern als Kohlensäure im Bier gebunden wird. Die Nachgärung kann ? je nach Biersorte ? zwei Wochen bis drei Monate dauern. Durch die Lagerung erhält das Bier seine Reife und den endgültigen Geschmack. Ausserdem setzen sich bei der Lagerung Trübbestandteile ab, womit die darauffolgende Filtration leichter von Statten geht.

Filtrieren

Bei der Mehrzahl der Biere wird das Bier nach der Lagerung gefiltert (Kieselgurfilter, Entkeimungsfilter). Dabei wird dann durch letztmalige Ausfilterung von Eiweißgerbstoff-Verbindungen, Hopfenharzen, toten Hefezellen oder bierschädlichen Bakterien die letztendliche Klarheit erreicht, die durch die normale Klärung bei der Lagerung nicht möglich wäre. Bei naturtrüben Bieren entfällt dieser Schritt.

Abfüllen

Anschließend wird das Bier in Flaschen oder Fässer abgefüllt. Dies erfolgt im Gegendruck-Verfahren (isobarometrisch), so dass die Kohlensäure erhalten bleibt. Wichtig ist, dass eine Aufnahme von Sauerstoff vermieden wird, der die Qualität beeinträchtigen würde. Das Bier ist nun fertig und trinkbar.

Sonderverfahren Flaschengärung

Bei einigen Biersorten (zum Beispiel Weißbier) kommt es in der Bierflasche noch mal zu einem letzten Gärprozess. Da die Lagerung beendet wird, bevor aller Zucker vergoren ist bzw. da das endvergorene Bier mit einer sogenannten Speisegabe versehen wird (meist gärende Würze im Hochkräusen-Stadium), verbleibt auch ein Rest Hefe im Bier. Auch von Hobbybrauern wird die Flaschengärung oft angewendet.