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Neues Dry Hopping-Konzept
„One pound weight of the best hops, as taken from the pocket, should be infused into each barrel of ale” lautet eine Empfehlung aus der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts für das Brauen eines Pale Ales. Heutzutage sind auch extreme Bierstile zu finden, teilweise mit mehrfachen Hopfengaben von über 2 kg/hl.
Basierend auf den Erkenntnissen einer ursprünglich in der BrewingScience veröffentlichten Forschungsarbeit entwickelte die banke GmbH, Taufkirchen, eine großindustrielle Kalthopfungsanlage unter dem Namen LoopulEX und nahm diese im Jahr 2021 in Größenordnungen von 100 bis 3500 kg Hopfenpellets pro Charge in mehreren Brauereien in Betrieb.
Prozessschema des neuen Dry Hopping-Systems, beispielhaft dargestellt als Zweitankverfahren mit einem DekanterDreistufiger Prozess
Bei diesem System lässt sich der Dry Hopping-Prozess in drei Prozess-Schritte aufgliedern, die, wie in der nebenstehenden Abbildung veranschaulicht, entsprechend zeitlich nacheinander ablaufen:
- Dispergieren und Lösen der Hopfenpellets in Bier;
- Extraktion der Aromen aus den Hopfenpartikeln und Transfer der Hopfenaromen in das Bier;
- Abtrennen der Hopfenpartikel.
Übersichtsdarstellung des Dry Hopping-SystemsDispergieren und Lösen der Hopfenpellets
Das Ziel des ersten Schrittes ist es, die Pelletstruktur aufzulösen und die Hopfenpartikel für die Extraktion freizulegen, so dass die Aromen für die flüssige Phase vollständig zugänglich sind und extrahiert werden können. Die Hopfenmassenkonzentration einer solchen Suspension kann maximal gewählt werden, was zu einer kompakten Anlagengröße führt. Unter prozesstechnischen Gesichtspunkten haben sich hier Hopfenfeststoffkonzentrationen zwischen 6,5 – 8,5 mas.-% in der Praxis bewährt.
Um den Dispergiervorgang zu beschleunigen, wird zudem ein Rührorgan verwendet, welches hefeschonend arbeitet, aber gleichzeitig die Hopfenpellets schnell in Primärpartikel zerlegt. Hierdurch entfallen auf diesen ersten Schritt lediglich 30 – 60 min in Abhängigkeit der jeweiligen Hopfensorte und Pelleteigenschaften. In dieser hoch konzentrierten Hopfensuspension sind viele Hopfenaromen übersättigt und können nicht optimal extrahiert werden.
Dispergier- und Dosagesystem-Einheit mit automatischer Befüllung für Chargengrößen bis 1000 kgTransfer der Hopfenaromen
Im zweiten Schritt wird die Hopfen-Bier-Suspension in einen Bierstrom zudosiert, dadurch wird die Hopfen-Massenkonzentration lokal signifikant gesenkt. Durch diese Verdünnung und den dadurch erhöhten Konzentrationsgradienten ist eine ideale Extraktion der Hopfenaromen ins Bier möglich. Somit wird eine Extraktionseffizienz erreicht, wie bei Verwendung der gesamten Biermenge im Tank. Dieses neue ideale Extraktionsgleichgewicht stellt sich innerhalb einer Minute in der Halte- und Mischstrecke auf dem Weg zum Dekanter ein.
Wirkungsweise der RückverdünnungAbtrennen der Hopfenpartikel
Nach der Extraktion der Hopfenaromen werden im abschließenden dritten Schritt die Hopfenpartikel durch eine Fest-Flüssigtrennung abgeschieden. Hierzu können je nach Menge des produzierten Bieres zwei Technologien zum Einsatz kommen. Für kleinere Mengen kann ein spezielles hygienische Bogensieb verwendet werden, für größere Mengen eine Dekantier-Zentrifuge. Die Systeme unterscheiden sich durch den Abscheidegrad und den Trockensubstanzgehalt.
Mit der Dekanter-Technologie können bis zu 96 Prozent des Bieres aus dem Hopfenschlamm rückgewonnen werden bei Abscheideraten von 98 Prozent. Der abgetrennte Hopfen weist einen Trockensubstanzgehalt von 32 – 38 Prozent auf. Hierdurch können beispielsweise bei stark gehopften Bieren bis zu 15 Prozent mehr Verkaufsbier gewonnen werden. Ebenso werden die Kosten für Abwasser deutlich gesenkt.
Abgeschiedener Hopfenfeststoff nach der Extraktion mit einem Trockensubstanz-Gehalt von 35 ProzentPraxiserfahrungen
Durch diese seriell ablaufenden drei Inline-Prozessschritte außerhalb des Biertanks können Hopfenmengen von bis zu 1000 kg pro Zyklus innerhalb des LoopulEX-Systems unter idealen Dry Hopping-Bedingungen mit Prozesszeiten von weniger als 8 Stunden realisiert werden. Durch eine automatische Pelletbefüllung des Lösetanks können nahezu beliebig große Hopfenmengen verarbeitet werden.
So wurden 2021 und 2022 mehrere Projekte realisiert, bei denen die Gesamtchargengrößen zwischen 100 kg und 3500 kg Hopfenpellets liegen, bei Bier-Batchmengen zwischen 500 und über 6000 hl. Die Bierverluste konnten beispielsweise von mehr als 400 hl pro Tank auf weniger als 14 hl reduziert werden, was einer Einsparung von 96 Prozent des bislang verloren gegangenen Bieres entspricht.
Zudem wurde in allen Brauereien die Zeit für den Dry Hopping-Prozess von zwei bis vier Tagen auf teilweise weniger als 8 h reduziert.
Aufgrund der hohen Extraktionseffizienz konnte durch das System bei gleichbleibendem Aromaprofil die Hopfendosage zusätzlich reduziert werden. In allen Fällen konnte das gewünschte Aromaprofil des Bieres durch Anpassung der Prozessbedingungen vollständig so getroffen werden, dass bei den durchgeführten sensorischen Analysen keine Unterschiede zwischen neuer und alter Herstellungsmethode feststellbar waren.
Zudem wurde beobachtet, dass durch das schnelle Abscheiden der Hopfenpartikel der bekannte Hop Creep-Effekt deutlich reduziert wurde oder auch gar nicht mehr feststellbar war.
Der vorgestellte Inline-Prozess einer Hopfenextraktion, basierend auf einer Hopfen-Bier-Suspension mit hoher Feststoffkonzentration und zeitnaher Rückverdünnung mit Bier, ermöglicht es, das gesamte Dry Hopping an nur einem zentralen Ort in der Brauerei stattfinden zu lassen. Analog dem Cleaning-in-Place-Prinzip könnte es hier entsprechend Dry-Hopping-in-Place lauten.
