B-590.10.026 [2020-10] Stammwürze, Extrakt und Alkohol – Biegeschwinger und Schallmessung
Die Stammwürze ist definiert als Extraktgehalt (Summe der gelösten nichtflüchtigen Bestandteile) der ungegorenen Anstellwürze in GG-%.
Zwischen dem scheinbaren Extrakt (Es) als Ausdruck der Dichte, dem wirklichen Extrakt (Ew), dem Alkoholgehalt (A) des Bieres und dem Extraktgehalt vor der Gärung (Würze) bestehen gewisse rechnerische Beziehungen, die Balling in seiner Attenuationslehre niedergelegt hat.
Zur Feststellung des wirklichen Extrakts muss der Alkohol durch Destillation entfernt und der Rückstand mit Wasser auf das ursprüngliche Gewicht aufgewogen werden. Das Saccharometer zeigt dann den wirklichen Extrakt an. Im Destillat lässt sich der Alkoholgehalt eines Bieres bestimmen.
Bei der Gärung entstehen aus 2,0665 g Extrakt durchschnittlich 1 g Alkohol, 0,9565 g Kohlendioxid und 0,11 g Hefe.
Die letzten beiden (zusammen 1,0665 g) werden vor der Destillation aus dem Bier entfernt.
Aus den im Bier ermittelten % mas bzw. GG-% für Alkohol (A) und wirklichen Extrakt (Ew) lässt sich der Stammwürzegehalt (p) berechnen:
Für jedes im Bier enthaltene Gramm Alkohol sind durchschnittlich 2,0665 g Extrakt vergoren worden, die vergorene Extraktmenge in g/100 g entspricht demnach
A × 2,0665
In 100 g Bier befanden sich vor der Gärung (Würze) zusammen mit dem unvergorenen Extrakt (Ew)
A × 2,0665 + Ew
Gramm Gesamtextrakt. Das Bier ist durch Entfernen von Hefe und Kohlendioxid leichter als die ursprüngliche Würze, daher müssen zu 100 g Bier für jedes Gramm Alkohol das Gewicht von beiden, nämlich
100 + A × (0,9565 + 0,11) = 100 + A × 1,06654
addiert werden, d. h.
100 + A × 1,0665
Gramm Würze enthielten
A × 2,0665 + Ew
Gramm Extrakt. Ins Verhältnis gesetzt gilt dann:
In zunehmendem Maße haben Bieranalysatoren die klassische, destillativ oder refraktometrisch ausgeführte Bieranalyse ersetzt. Oft als Automaten, die verschiedene Messungen kombinieren, können sie mit guter Reproduzierbarkeit nacheinander eine Vielzahl von Bierproben abarbeiten. Sie fassen entweder die zuvor beschriebenen Methoden zusammen (Biegeschwinger-Refraktometer-Kombination) oder führen neue Messprinzipien ein, wie nachstehend beschrieben. Bei Automatenbetrieb ist strikt darauf zu achten, Proben in der Warteposition in geeigneter Weise abzudecken, um Alkoholverluste durch Verdunsten zu vermeiden.
Stammwürze, scheinbarer Extrakt und Alkoholgehalt von Biermischgetränken werden analog zu den Methoden der Bieranalytik bestimmt. Es wird dabei keine Rücksicht darauf genommen, dass ein Teil des Extraktes über die beigefügte Limonade eingebracht wird. Ebenso ist es für die Analytik ohne Einfluss, wie die Limonade gesüßt wird, ob mit Zucker (Saccharose, Glucose, Fructose), Süßstoffen oder einem Zucker-Süßstoff-Gemisch (Mischsüßung).
Dadurch unterliegt bei einem Biermischgetränk mit Zuckersüßung auch der Limonadenanteil der Biersteuer, während dies bei einem mit Süßstoff versehenen Limonadenanteil aufgrund des sehr geringen Extraktgehaltes nicht der Fall ist.
Aufgabenstellung/Zweck
Bestimmung des Stammwürze-, Alkohol- und Extraktgehaltes durch Dichtebestimmung mittels Biegeschwinger und Schallgeschindigkeitsmessung in Bier bzw. Biermischgetränken.
Anwendungsbereich
Würze, Bier, Biermischgetränke
Prinzip
Die Schallgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit ist eine Funktion von Alkohol- und Extraktgehalt und der Temperatur. Über eine durch zwei parallele Flächen definierte Laufstrecke von 5 mm breitet sich die Schallgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration der gelösten Stoffe aus. Die Schallgeschwindigkeit ist definiert durch den Quotienten aus Laufstrecke s und gemessener Zeit t [1]. Die Dichte der Prüfflüssigkeit ist eine Funktion der Konzentrationen von Alkohol- und Extraktgehalt. Deshalb können aus der Schallgeschwindigkeit (ν) und der Dichte der wirkliche Extrakt, der Alkohol- und Stammwürzegehalt ermittelt werden.