Bierbrauen

Brauwasser: Grundlagen und Aufbereitung

26. 09. 2015

Neben Hopfen, Hefe und Malz besteht Bier zu einem großen Teil aus einer weiteren Zutat: Wasser. Obwohl es in Österreich einfach so aus der Leitung kommt, hat es doch viele Eigenschaften, die man beachten sollte. In früheren Zeiten wurde versucht, das zu brauende Bier optimal an das jeweilige Wasser anzupassen. Heute hat man andere Möglichkeiten: Man kann das Wasser an das zu brauende Bier anpassen. Die Grundlagen dazu finden sich in diesem Artikel.

Überblick über die Wassereigenschaften

Wasser hat verschiedene Eigenschaften und Inhaltsstoffe. Einige davon können recht einfach gemessen werden, andere nicht. Es empfiehlt sich, beim lokalen Wasseranbieter im Internet nachzusehen. Beispielsweise finden sich die Daten zur Wasserqualität für das Burgenland unter www.wasserleitungsverband.at. Nach Auswahl der Gemeinde (in unserem Beispiel „Nickelsdorf“) erhält man folgende Tabelle:

Wasser_Nickelsdorf

Grundsätzlich ist hier nur die Spalte „16.9.2014“ interessant, die anderen Daten geben den Verlauf an. Doch was bedeuten die einzelnen Angaben? Hier die – für das Bierbrauen – wichtigsten:

Der ph-Wert

Der pH-Wert ist das Maß für den Säuregrad von Wasser. Meist bewegt er sich bei Trinkwasser im neutralen bis schwach alkalischen Bereich (pH 7,0 bis 8,5).

Das grundsätzliche Ziel des Maischvorganges ist es, die Stärke des Getreiderohstoffes in vergärbare Zucker umzuwandeln. Diese Umwandlung übernehmen die im Malz enthaltenen (oder zugesetzten) Enzyme fast immer besonders wirkungsvoll in einem leicht sauren Milieu, das sich zwischen einem pH-Wert von etwa 5,5 und 6,5 bewegen sollte. Dies kann aber durchaus auch vom Malz selbst erreicht werden, wenn man mit einem möglichst neutralen Wasser startet. Als Faustregel gilt: Je dunkler das verwendete Malz, desto höher darf (und bisweilen sollte) der pH-Wert des Wassers sein, da dunkle Malze immer zu einer etwas saureren Maische führen.

Die Wasserhärte

Wasser besteht u. a. aus gelösten Salzen, wie Kalzium, Magnesium und Natrium, die ph-Wert-senkend wirken. Die Salze zerfallen dabei in ihre Bestandteile, Ionen. Die Gesamthärte von Wasser wird vom Gehalt an Kalzium- und Magnesium-Ionen bestimmt.:

Wasser_01

Die Härte wird in „deutschen Härtegraden“ (°dH) angegeben. Höhere Wasserhärten haben einen gesundheitlichen Vorteil, führen aber zu stärkeren Kalkablagerungen. Für die Gesamthärte gilt in Österreich dabei folgende Einteilung:

 0 ° – 4 °  5 ° – 10 ° 11 ° – 15 ° 16 ° – 20 ° 21 ° – 30 ° über 30 °
 sehr weich  weich  mäßig hart  mittelhart  hart  sehr hart

Für den Brauprozess haben diesen Ionen folgende Eigenschaften:

  • Kalzium (Ca2+): Die Anwesenheit von Kalzium-Ionen verbessert die Arbeit der stärkespaltenden Enzyme während des Maischprozesses.
  • Magnesium (Mg2+): Die Magnesiumionen führen in höherer Konzentration zu einem bitteren Geschmack.
  • Natrium (Na+): Natrium führt in zu hoher Konzentration zu einem salzigen und/oder sauren Geschmack. Ein solcher Wert wird aber aus rechtlichen Gründen durch das Trinkwasser in Österreich nicht erreicht. Auf englisch heisst es übrigens „Sodium“ (zur Info, da dies im englischsprachigen Wasser-Rechner später benötigt wird).

Die Karbonathärte und die Nichtkarbonathärte (Mineralsäurehärte)

Unter Kar­bo­nathärte (KH) versteht man den­je­ni­gen Teil der Kalzium- und Magne­si­um­io­nen, der an Hydro­gen­car­bo­nat (HCO3) gebun­den ist.  Die Karbonathärte heißt auch „temporäre Härte“, weil die Hydrogencarbonate durch einfaches Kochen aus dem Wasser entfernbar und somit nur vorübergehend enthalten sind. Sie lagern sich dann als Kalk ab, auch als Kesselstein bekannt.

Der überige Teil ist die Nicht­kar­bo­nathärte (NKH), hier sind Cal­cium und Magne­sium an andere Ionen gebun­den, inter­es­sant beim Brauen sind hier­un­ter vor allem Chlo­ride (Cl) und Sul­fate (SO4). Die NKH ist nicht durch Kochen entfernbar und heißt deshalb auch permanente Härte.

Wasser_02

Karbonhärte ist von entscheidender Bedeutung für die Bierbereitung, da die Hydrogencarbonationen „Säurevernichter“ sind, d. h. sie führen zu einem höheren pH-Wert. Damit erschweren sie nicht nur den Enzymen die Maischarbeit, sondern führen auch zu einer kratzigen Bittere insbesondere in hellen, stärker gehopften Bieren.

Auch die Karbonathärte wird in °dH ausgewiesen. Sie errechnet sich aus der Säurekapazität multipliziert mit 2,8.

Chlorid (Cl) gilt bei Auftreten höherer Werte als Zeichen einer Verunreinigung durch Abwässer oder Straßenstreusalze. Stark erhöhte Werte können korrosionsfördernd sein.

Sulfat (SO4-2) kommt in verunreinigtem Wasser (Jauche, Harn und Deponieabflüsse) vor. Höhere Sulfatgehalte können aber auch geologisch (z.B. natürliche Gipslagerstätten) bedingt sein. Stark erhöhte Werte können korrosionsfördernd sein.

Nitrat (Hydrogencarbonat HCO) im Trinkwasser tritt bei landwirtschaftlicher Intensivnutzung, wie zB Überdüngung, sowie bei Abwasserversickerungen auf. Trinkwasser mit einem Nitratgehalt von mehr als 50 mg/l ist für Säuglinge bis zum 4. Lebensmonat nicht geeignet. Das Abkochen des Wassers hilft in diesem Fall nicht.

Gewünschte Wasserprofile für’s Bierbrauen

Nachdem im vorigen Kapitel beschrieben wurde, woraus sich das Wasser zusammensetzt, wird im nächsten Schritt geklärt, welches Wasser sich als Brauwasser eignet. Hier kommt es stark auf die Biersorte an. Zwei wichtige Faktoren sind die Restalkalität und der Salzgehalt.

Leider gibt es keine algemeingültige Regel – aus historischer Sicht empfiehlt es sich, sich die Zusammensetzung des Wassers vom Herkunftsort eines bestimmten Bierstils anzusehen. So beispielsweise der Salzgehalt: Wäh­rend das wei­che, sal­z­arme Pil­se­ner Was­ser in sel­bi­gem Bier­stil für des­sen legen­dä­ren, wei­chen Cha­rak­ter sor­gen kann, nutzt man etwa salzreiche Wasserprofile zur Unter­stüt­zung der Kom­ple­xi­tät und des Hop­fen­cha­rak­ters in einem English-IPA.

Ein wichtiger Begriff soll jedoch erläutert werden:

Restalkalität

Nachdem man das Malz in das Wasser gibt, verschiebt die entstehende Reaktion – sofern es sich um salzfreies Wasser handelt – den ph-Wert auf einen Wert von circa 5,2 und 5,8.

Je nach Zusam­men­set­zung der im Wasser enthaltenen Mine­ra­lien kann die saure Reak­tion des Mal­zes verringert oder verstärkt werden. Man bezeich­net diese Eigen­schaft des Brau­was­sers als des­sen Restal­ka­li­tät mit der Ein­heit °dH. Ist die Restal­ka­li­tät ein posi­ti­ver Wert, was in Österreich so gut wie immer der Fall ist, dann erhöht sie den pH-Wert in der Mai­sche. Ist sie nega­tiv, kann sie ihn hingegen sen­ken. Ist die Restal­ka­li­tät genau 0 °dH, dann ver­hält sich das Brau­was­ser wie­der wie völ­lig salz­freies Wasser.

Für die Praxis empfiehlt es sich, ein passendes Wasserprofil zum jeweils gewünschten Bierstil in div. Tabellen im Internet nachzuschlagen. Eine Auflistung findet sich beispielsweise im Braumagazin oder im Brewers‘ Friend Water Calculator. Hier kann man je nach Bierstil einfach das gewünschte Wasserprofil heraussuchen. Oder – wenn man „sicher“ sein möchte, nimmt man ein „Balanced“-Profil vom Water Calculator:

Wasser_03

Wasseraufbereitung, oder: Wie komme ich zu meinem gewünschten Wasser?

Wenn die Werte zwischen dem vorhandenen Wasser und dem gewünschten Wasserprofil für die eigene Biersorte nicht zusammen passen, gibt es verschiedenste Möglichkeiten, diese anzupassen. Manche davon sind komplexer und im „normalen“ Haushalt nicht verfügbar (weil die technischen Gerätschaften nicht vorhanden sind oder es sich um hochkonzentrierte Chemikalien handelt); andere sind auch für kleine Hobbybrauer nutzbar. Wir möchten hier auf die wichtigsten und einfachen Methoden eingehen, da jederman zuhause durchführen kann.

Hinzufügen von Kochsalz NaCl

Mit Speisesalz (Natrium) kann relativ einfach der Natriumgehalt im Wasser erhöht werden.

Hinzufügen von Kalziumcarbonat CaCo3

Wird auch zum Backen als Triebmittel verwendet und wirkt sich direkt auf den Kalziumgehalt des Wassers aus.

Mischen mit destiliertem Wasser

Eine Möglichkeit, um Wasser weicher zu machen (also die Gesamthärte zu senken), ist das Mischen mit destiliertem Wasser. Die Berechnung, wie viel davon zu mischen ist, ist recht einfach: Da destilliertes Wasser eine GH von (näherungsweise) Null hat, ändert sich bei einem Wechsel von x Prozent des ursprünglichen Wassers die Wasserhärte wie folgt: (100-x)/100 * Ursprungswert

Feststellen, was zu tun ist

Wenn man durchrechnen möchte, wie sich die gewählte Behandlung auf das Wasser auswirkt, oder noch andere Behandlungsmethoden „durchspielen“ möchte, eignet sich der oben bereits erwähnte Wasser-Rechner. Hier kann man sehr komplex genau festlegen, wie sich das Ausgangswasser zusammen setzt; welches Wasserprofil man erreichen möchte und welche Methoden man anwendet bzw. welche Zugaben man beigiebt:

Dies sieht beispielsweise so aus:
Wasser_04

Schlussbemerkung

Die Zusammensetzung von Wasser und die Behandlung desselben ist sehr komplex. In diesem Artikel war das Ziel auch nicht, alle Details komplett abzuhandeln – sondern soll lediglich einen kleinen Einblick geben, wie wichtig Wasser für den Brauprozess ist und wie sehr es sich auf das fertige Produkt auswirkt. Nicht umsonst heisst es ja: „Hopfen, Wasser, Malz“.

Quellen

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Author

Manuel

Ich bin Manuel Wurm, IT-Consultant und Blogger. Ich mag es, verschiedenste Dinge auszuprobieren. Vor allem mit Retro-Computern, Bierbrauen, Bogenschießen und Schlagzeug spielen verbringe ich gerne meine Zeit. Kochen zählt zu meinen größten Hobbys - das spiegelt sich auch auf wurmweb.at wieder, wo ich gerne Rezepte teile und hilfreiche Tipps für Interessierte festhalte.

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