Quelltext der Seite Gärung

=Gärung=

'''Gärung''' bezeichnet eine Reihe mikrobieller Stoffwechselprozesse, bei denen Mikroorganismen organische Stoffe umwandeln. Bei der [[Bierherstellung]] ist insbesondere die '''alkoholische Gärung''' von Bedeutung.

Bei der alkoholischen Gärung wandelt [[Hefe]] vergärbare Zucker aus der [[Würze]] hauptsächlich in [[Alkohol]] und [[Kohlendioxid]] um. Gleichzeitig entstehen zahlreiche weitere Stoffe, die den Geschmack und das Aroma des Bieres beeinflussen.

Die Gärung ist damit einer der wichtigsten Schritte bei der Herstellung von [[Bier]].

== Alkoholische Gärung ==

Die alkoholische Gärung wird hauptsächlich durch Hefen der Gattung '''Saccharomyces''' durchgeführt.

Vereinfacht lässt sich die Reaktion folgendermaßen darstellen:

'''Zucker → Ethanol + Kohlendioxid + Energie'''

Für Glucose lautet die vereinfachte Reaktionsgleichung:

'''C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> → 2 C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH + 2 CO<sub>2</sub>'''

In der tatsächlichen Biergärung handelt es sich um einen komplexen biochemischen Prozess mit zahlreichen Zwischen- und Nebenprodukten.

== Bedeutung für das Bier ==

Während der Gärung entstehen die wesentlichen Bestandteile, die Bier von einer unvergorenen Würze unterscheiden.

Die Gärung beeinflusst unter anderem:

[[Alkoholgehalt]]
[[Kohlensäure]]
Restextrakt
[[Vergärgrad]]
Körper
Süße
Säure
Aroma
Mundgefühl
Die Auswahl und Führung der Hefe hat daher einen entscheidenden Einfluss auf das fertige Bier.

== Hefe ==

Die wichtigste Voraussetzung für die alkoholische Gärung beim Bier ist eine geeignete [[Hefe]].

Für Bier werden vor allem zwei große Gruppen unterschieden:

[[Obergärige Hefe]] werden überwiegend mit '''Saccharomyces cerevisiae''' in Verbindung gebracht.

[[Untergärige Hefe]] gehören überwiegend zur Gruppe '''Saccharomyces pastorianus'''.

Daneben können bei bestimmten Bieren weitere Hefen und Mikroorganismen beteiligt sein.

== Obergärige Gärung ==

Bei der [[Obergäriges Bier|obergärigen]] Gärung werden Hefen eingesetzt, die typischerweise bei höheren Temperaturen arbeiten.

Typische Gärtemperaturen liegen häufig ungefähr zwischen '''15 und 24 °C''', wobei der optimale Bereich vom jeweiligen Hefestamm abhängt.

Obergärige Hefen können während der Gärung vergleichsweise viele Ester und andere Aromastoffe bilden.

Dadurch entstehen häufig fruchtige und würzige Aromen.

Typische obergärige Bierstile sind:

[[Weizenbier]]
[[Kölsch]]
[[Altbier]]
[[IPA]]
[[Pale Ale]]
[[Stout]]
[[Porter]]
[[Saison]]
== Untergärige Gärung ==

Bei der [[Untergäriges Bier|untergärigen]] Gärung werden Hefen eingesetzt, die typischerweise bei niedrigeren Temperaturen arbeiten.

Typische Gärtemperaturen liegen häufig ungefähr zwischen '''7 und 13 °C'''.

Untergärige Hefen erzeugen bei geeigneter Führung häufig ein sauberes und relativ neutrales Aromaprofil.

Typische untergärige Bierstile sind:

[[Pils]]
[[Helles]]
[[Exportbier]]
[[Märzen]]
[[Kellerbier]]
[[Bockbier]]
== Hauptgärung ==

Die '''Hauptgärung''' beginnt nach dem Anstellen der Hefe.

Die Hefe vermehrt sich zunächst und beginnt anschließend, die vergärbaren Zucker der Würze umzusetzen.

Dabei entstehen große Mengen Kohlendioxid und Alkohol.

Während der Hauptgärung verändert sich die Würze deutlich:

Zuckergehalt sinkt
Alkoholgehalt steigt
Kohlendioxid entsteht
pH-Wert verändert sich
Aromastoffe entstehen
Hefe vermehrt sich
Die Hauptgärung dauert je nach Bierstil, Hefestamm und Temperatur typischerweise mehrere Tage.

== Anstellen ==

Als '''Anstellen''' bezeichnet man das Einbringen der Hefe in die gekühlte Würze.

Vor dem Anstellen wird die Würze normalerweise auf die für den Hefestamm geeignete Temperatur gebracht.

Die Menge der eingesetzten Hefe wird als [[Anstellrate]] beziehungsweise Pitching Rate bezeichnet.

Eine ausreichende Menge vitaler Hefe ist wichtig für eine kontrollierte Gärung.

== Gärtemperatur ==

Die Temperatur gehört zu den wichtigsten Einflussfaktoren der Gärung.

Sie beeinflusst unter anderem:

Gärgeschwindigkeit
Hefevermehrung
Esterbildung
Phenolbildung
Schwefelverbindungen
Vergärgrad
Alkoholproduktion
Eine zu hohe Temperatur kann bei bestimmten Hefen zu einer stärkeren Bildung unerwünschter oder stilistisch unpassender Aromastoffe führen.

Eine zu niedrige Temperatur kann die Gärung verlangsamen oder zum vorzeitigen Stillstand führen.

Die optimale Temperatur hängt deshalb immer vom Hefestamm und Bierstil ab.

== Gärgeschwindigkeit ==

Die Geschwindigkeit der Gärung wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst.

Dazu gehören:

Hefestamm
Hefemenge
Temperatur
Stammwürze
Sauerstoffversorgung
Nährstoffversorgung
pH-Wert
Druck
Eine aktive Gärung kann innerhalb weniger Stunden beginnen, während die vollständige Vergärung mehrere Tage dauern kann.

== Stammwürze ==

Die [[Stammwürze]] beschreibt den Gehalt an gelösten Stoffen in der Würze vor Beginn der Gärung.

Sie besteht hauptsächlich aus:

Zucker
Aminosäuren
Mineralstoffen
weiteren löslichen Bestandteilen
Je höher die Stammwürze, desto mehr Extrakt steht grundsätzlich für die Gärung zur Verfügung.

Eine hohe Stammwürze bedeutet jedoch nicht automatisch einen entsprechend hohen Alkoholgehalt.

Entscheidend ist, welcher Anteil des Extrakts tatsächlich vergärbar ist.

== Vergärbare Zucker ==

Hefe kann nicht alle Bestandteile der Würze gleichermaßen verwerten.

Zu den wichtigsten vergärbaren Zuckern gehören:

Glucose
Fructose
Saccharose
Maltose
Maltotriose
Der größte Teil der vergärbaren Zucker in einer typischen Bierwürze stammt aus der Stärke des Malzes.

== Restextrakt ==

Nach Abschluss der Hauptgärung verbleiben nicht vollständig vergorene Bestandteile im Bier.

Dieser Anteil wird als '''Restextrakt''' bezeichnet.

Der Restextrakt beeinflusst:

Süße
Körper
Mundgefühl
Vollmundigkeit
Ein hoher Restextrakt kann zu einem volleren und süßeren Eindruck führen.

Ein niedriger Restextrakt führt häufig zu einem trockeneren Bier.

== Vergärgrad ==

Der '''Vergärgrad''' beschreibt, welcher Anteil des Extrakts während der Gärung umgesetzt wurde.

Man unterscheidet unter anderem zwischen:

scheinbarem Vergärgrad
tatsächlichem Vergärgrad
Der Vergärgrad wird stark durch den Hefestamm und die Zusammensetzung der Würze beeinflusst.

Ein hoher Vergärgrad führt häufig zu einem trockeneren Bier.

== Alkoholbildung ==

Während der Gärung wandelt die Hefe Zucker in Ethanol um.

Der entstehende Alkohol ist einer der wichtigsten Bestandteile des fertigen Bieres.

Der endgültige Alkoholgehalt hängt unter anderem ab von:

Stammwürze
Anteil vergärbarer Zucker
Hefestamm
Vergärgrad
Stärkere Biere werden daher meist mit einer höheren Stammwürze hergestellt.

== Kohlendioxid ==

Bei der alkoholischen Gärung entsteht [[Kohlendioxid]].

Ein Teil des Kohlendioxids entweicht während der Gärung.

Ein anderer Teil löst sich unter geeigneten Bedingungen im Bier.

Kohlendioxid ist verantwortlich für:

Prickeln
Frische
Schaumbildung
einen Teil des Mundgefühls
Viele Biere werden nach der Gärung zusätzlich karbonisiert.

== Gärungsnebenprodukte ==

Neben Alkohol und Kohlendioxid produziert die Hefe zahlreiche weitere Stoffe.

Dazu gehören:

Ester
höhere Alkohole
organische Säuren
Schwefelverbindungen
Aldehyde
Phenole
Diese Stoffe sind teilweise erwünscht und teilweise unerwünscht.

Die Konzentration hängt stark von Hefe, Temperatur und Gärführung ab.

== Ester ==

[[Ester]] sind wichtige Aromastoffe der Biergärung.

Sie können fruchtige Aromen erzeugen.

Je nach Verbindung können beispielsweise Eindrücke von:

Banane
Birne
Apfel
Ananas
Steinfrüchten
entstehen.

Bei vielen obergärigen Bieren sind Ester ein wichtiger Bestandteil des Aromaprofils.

== Höhere Alkohole ==

Während der Gärung entstehen neben Ethanol auch sogenannte '''höhere Alkohole'''.

In geringen Mengen tragen sie zur Komplexität des Bieres bei.

In zu hohen Konzentrationen können sie jedoch alkoholisch, scharf oder lösungsmittelartig wirken.

Die Bildung höherer Alkohole wird unter anderem durch Hefestamm, Temperatur und Würzezusammensetzung beeinflusst.

== Schwefelverbindungen ==

Hefen können während der Gärung Schwefelverbindungen bilden.

Dazu gehört beispielsweise [[Schwefelwasserstoff]].

In höheren Konzentrationen kann dieser nach faulen Eiern riechen.

Viele Schwefelverbindungen können während der weiteren Reifung teilweise abgebaut oder ausgetrieben werden.

Bei einigen Lagerbieren können schwefelartige Noten während bestimmter Phasen der Gärung vorübergehend auftreten.

== Diacetyl ==

'''Diacetyl''' ist ein Stoff, der während der Gärung entstehen kann.

Er wird häufig mit einem Aroma von Butter oder Butterscotch beschrieben.

In vielen Bierstilen ist ein deutlicher Diacetylgeschmack unerwünscht.

Bei bestimmten traditionellen Bierstilen können geringe Mengen jedoch akzeptabel oder sogar stiltypisch sein.

Die Hefe kann Diacetyl während einer späteren Phase der Gärung wieder aufnehmen und abbauen.

Dieser Prozess wird häufig als '''Diacetylrast''' bezeichnet.

== Diacetylrast ==

Bei einer '''Diacetylrast''' wird die Temperatur gegen Ende der Gärung gezielt erhöht oder auf einem geeigneten Niveau gehalten.

Dadurch kann die Hefe verbliebenes Diacetyl und bestimmte Vorstufen weiter abbauen.

Die Diacetylrast ist insbesondere bei der Herstellung untergäriger Biere von Bedeutung.

== pH-Wert ==

Während der Gärung sinkt der [[pH-Wert]] der Würze typischerweise.

Der pH-Wert beeinflusst:

Hefeverhalten
Geschmack
mikrobiologische Stabilität
Gärungsverlauf
Das fertige Bier besitzt deshalb einen deutlich niedrigeren pH-Wert als die ursprüngliche Würze.

== Sauerstoff ==

Sauerstoff spielt zu Beginn der Hefevermehrung eine wichtige Rolle.

Die Hefe benötigt Sauerstoff unter anderem für den Aufbau bestimmter Zellbestandteile.

Nach Beginn der aktiven Gärung sollte unnötiger Sauerstoffeintrag jedoch vermieden werden.

Sauerstoff kann insbesondere nach der Gärung zu Oxidation führen und dadurch Aroma und Haltbarkeit des Bieres beeinträchtigen.

== Druck ==

Der Druck im Gärgefäß kann die Eigenschaften der Gärung beeinflussen.

Bei modernen Brauverfahren kann die Gärung unter kontrolliertem Druck durchgeführt werden.

Höherer Druck kann unter anderem:

die Bildung bestimmter Aromastoffe beeinflussen
die Kohlensäurebindung erhöhen
die Gärcharakteristik verändern
Die Wirkung hängt vom Hefestamm und den konkreten Prozessbedingungen ab.

== Gärung im offenen und geschlossenen Behälter ==

Traditionell wurden Biere teilweise in offenen Gärgefäßen vergoren.

Moderne Brauereien verwenden überwiegend geschlossene Gärtanks.

Geschlossene Tanks ermöglichen eine bessere Kontrolle von:

Temperatur
Druck
Kohlendioxid
Hygiene
Sauerstoffeintrag
Offene Gärverfahren existieren weiterhin bei bestimmten traditionellen Bierstilen.

== Hauptgärung und Nachgärung ==

Nach der Hauptgärung kann eine weitere Reifephase folgen.

Diese wird je nach Bierstil und Verfahren als:

Nachgärung
Reifung
Lagerung
Konditionierung
bezeichnet.

Bei der Nachgärung kann weiterhin eine geringe Menge Zucker vergoren werden.

Dadurch kann zusätzlich Kohlendioxid entstehen.

== Flaschengärung ==

Bei der [[Flaschengärung]] findet die abschließende Gärung direkt in der Flasche statt.

Dazu wird dem bereits weitgehend vergorenen Bier eine geeignete Menge vergärbarer Zucker und gegebenenfalls Hefe zugesetzt.

Die Hefe produziert erneut Kohlendioxid.

Da die Flasche verschlossen ist, löst sich das Kohlendioxid im Bier.

Flaschengärung wird beispielsweise bei bestimmten Weizenbieren und Spezialbieren eingesetzt.

== Spontangärung ==

Bei der [[Spontangärung]] wird keine definierte Reinzuchthefe als alleinige Gärquelle eingesetzt.

Stattdessen gelangen Hefen und andere Mikroorganismen aus der Umgebung in die Würze.

Diese Methode ist besonders mit traditionellen belgischen Bieren wie [[Lambic]] verbunden.

Die Gärung kann wesentlich länger dauern als bei einer kontrollierten Reinzuchtgärung.

== Mischgärung ==

Bei der '''Mischgärung''' werden mehrere Mikroorganismen gezielt miteinander kombiniert.

Zum Einsatz können beispielsweise kommen:

Bierhefen
Brettanomyces
Lactobacillus
Pediococcus
Durch das Zusammenspiel verschiedener Mikroorganismen können komplexe Aromen und Säureprofile entstehen.

Mischgärungen werden häufig bei speziellen [[Sauerbier|Sauerbieren]] eingesetzt.

== Milchsäuregärung ==

Bei bestimmten Bieren spielen [[Milchsäurebakterien]] eine wichtige Rolle.

Bakterien wie '''Lactobacillus''' und '''Pediococcus''' können Zucker beziehungsweise Zwischenprodukte zu Milchsäure umsetzen.

Dadurch entsteht eine charakteristische Säure.

Diese Prozesse unterscheiden sich von der klassischen alkoholischen Gärung durch Bierhefe.

== Sauerbier ==

Bei [[Sauerbier|Sauerbieren]] können Hefe und Milchsäurebakterien gemeinsam für das Aromaprofil verantwortlich sein.

Je nach Verfahren werden unterschiedliche Methoden eingesetzt:

kontrollierte Säuerung
Mischgärung
Spontangärung
Fassreifung
Zu den bekannten Sauerbiertraditionen gehören:

[[Berliner Weisse]]
[[Gose]]
[[Lambic]]
[[Sour Ale]]
== Gärung und Bierstil ==

Die Gärung ist ein wesentliches Merkmal eines Bierstils.

Bierstil !! Typische Gärung
[[Pils]]
-
[[Helles]]
-
[[Märzen]]
-
[[Bockbier]]
-
[[Weizenbier]]
-
[[Kölsch]]
-
[[Altbier]]
-
[[IPA]]
-
[[Pale Ale]]
-
[[Stout]]
-
[[Porter]]
-
[[Saison]]
}

Die tatsächliche Wahl des Hefestamms und die Gärführung können je nach Brauerei erheblich variieren.

== Gärführung ==

Als '''Gärführung''' bezeichnet man die gezielte Steuerung des Gärprozesses.

Dazu gehören unter anderem:

Temperatur
Hefemenge
Sauerstoffversorgung
Druck
Nährstoffversorgung
Dauer
Zeitpunkt der Temperaturänderungen
Eine kontrollierte Gärführung ermöglicht es, das gewünschte Aromaprofil und den gewünschten Vergärgrad zu erreichen.

== Gärkontrolle ==

Während der Gärung überwachen Brauereien verschiedene Parameter.

Dazu gehören beispielsweise:

Stammwürze beziehungsweise Extrakt
Temperatur
pH-Wert
Druck
Vergärgrad
Kohlendioxid
sensorische Eigenschaften
Dadurch kann erkannt werden, ob die Gärung normal verläuft.

== Gärstockung ==

Eine '''Gärstockung''' liegt vor, wenn die Hefe die Gärung deutlich verlangsamt oder vollständig einstellt, obwohl noch vergärbare Zucker vorhanden sind.

Mögliche Ursachen können sein:

zu niedrige Temperatur
zu wenig Hefe
geschwächte Hefe
Nährstoffmangel
ungeeignete Würzez
usammensetzung
hoher osmotischer Druck
hoher Alkoholgehalt
ungeeignete Gärbedingungen
Eine Gärstockung kann die gewünschte Bierqualität beeinträchtigen.

== Hefeernte ==

Nach der Gärung kann die Hefe aus dem Gärgefäß entnommen werden.

In Brauereien wird diese Hefe teilweise für weitere Sude wiederverwendet.

Vor der Wiederverwendung werden unter anderem:

Reinheit
Vitalität
Alter
Geruch
Aussehen
kontrolliert.

== Gärung bei starken Bieren ==

Starkbiere stellen besondere Anforderungen an die Hefe.

Eine hohe Stammwürze bedeutet eine hohe Zuckerkonzentration und später einen hohen Alkoholgehalt.

Beides kann die Hefe belasten.

Bei Bieren wie [[Doppelbock]], [[Eisbock]] oder starken [[IPA]]-Varianten ist daher eine geeignete Hefeführung besonders wichtig.

== Gärung bei alkoholfreiem Bier ==

Auch bei [[Alkoholfreies Bier|alkoholfreiem Bier]] spielt Gärung eine wichtige Rolle.

Je nach Herstellungsverfahren wird entweder:

die Alkoholbildung begrenzt
die Gärung frühzeitig beendet
der Alkohol nachträglich entfernt
Verfahren zur Alkoholreduzierung umfassen unter anderem Membranverfahren und Vakuumdestillation.

== Geschichte der Gärungsforschung ==

Lange Zeit wussten Menschen aus Erfahrung, dass bestimmte Getränke durch Gärung entstehen.

Die Ursache des Prozesses war jedoch unbekannt.

Im 19. Jahrhundert wurde die Gärung wissenschaftlich untersucht.

Die Arbeiten von [[Louis Pasteur]] zeigten die Bedeutung von Mikroorganismen für die Gärung und trugen wesentlich zum modernen Verständnis des Prozesses bei.

== Moderne Gärtechnik ==

Moderne Brauereien können die Gärung sehr präzise steuern.

Computergestützte Systeme überwachen unter anderem:

Temperatur
Druck
Extrakt
pH-Wert
Kühlung
Tankbedingungen
Dadurch können reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden.

== Bedeutung der Gärung für Bierpedia ==

Die Gärung verbindet zahlreiche zentrale Themen der Bierherstellung.

Sie steht in direktem Zusammenhang mit:

[[Hefe]]
[[Würze]]
[[Malz]]
[[Hopfen]]
[[Stammwürze]]
[[Alkohol]]
[[Kohlendioxid]]
[[Obergäriges Bier]]
[[Untergäriges Bier]]
[[Lagerbier]]
[[Sauerbier]]
Das Verständnis der Gärung ist deshalb eine wichtige Grundlage für das Verständnis von Bier und Bierstilen.

== Kurzüberblick ==

{| class="wikitable"
! Eigenschaft !! Gärung
|-
| Wichtigster Mikroorganismus beim Bier || Hefe
|-
| Hauptprodukte || Alkohol und Kohlendioxid
|-
| Ausgangsprodukt || Würze
|-
| Wichtige Zucker || Maltose, Maltotriose, Glucose und weitere Zucker
|-
| Wichtige Einflussgrößen || Temperatur, Hefestamm, Anstellmenge, Würze
|-
| Aromawirkung || Sehr hoch
|-
| Typische Gärungsarten || Obergärig, untergärig, spontan, gemischt
|}

== Siehe auch ==

[[Bier]]
[[Bierherstellung]]
[[Biergeschichte]]
[[Bierstile]]
[[Biersorten]]
[[Bierlexikon]]
[[Hefe]]
[[Obergärige Hefe]]
[[Untergärige Hefe]]
[[Obergäriges Bier]]
[[Untergäriges Bier]]
[[Würze]]
[[Stammwürze]]
[[Vergärgrad]]
[[Alkohol]]
[[Kohlendioxid]]
[[Malz]]
[[Gerstenmalz]]
[[Hopfen]]
[[Lagerbier]]
[[Sauerbier]]
[[Spontangärung]]
[[Flaschengärung]]
[[Brauerei]]
[[Brautechnik]]
[[Bierherstellung]]
== Kategorien ==

[[Kategorie:Bierherstellung]]
[[Kategorie:Gärung]]
[[Kategorie:Hefe]]
[[Kategorie:Bierwissen]]
[[Kategorie:Bierlexikon]]
[[Kategorie:Bierstile]]