Steirisches glutenfreies Kastanienbier - TECHNISCHE UMSETZBARKEIT & LEBENSMITTELRECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN - STERZ

2020

 Steirisches glutenfreies
 Kastanienbier
TECHNISCHE UMSETZBARKEIT & LEBENSMITTELRECHTLICHE
 RAHMENBEDINGUNGEN

 AUFTRAGSPROJEKT FÜR DAS STEIRISCHE ERNÄHRUNGS- UND TECHNOLOGIEZENTRUM

 RENÉ REHORSKA, MELANIE KREUZER & SIMON BERNER

FH JOANNEUM UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES GRAZ, AUSTRIA - INSTITUT ANGEWANDTE
 PRODUKTIONSWISSENSCHAFTEN - NACHHALTIGES LEBENSMITTELMANAGEMENT

 GRAZ, 31. DEZEMBER 2020

IMPRESSUM
FH JOANNEUM Gesellschaft mbH
Alte Poststraße 149A
8020 Graz
T: +43 316 5453 -0
E: info@fh-joanneum.at; www.fh-joanneum.at

REDAKTION
René Rehorska | Melanie Kreuzer | Simon Berner

Ein Auftragsprojekt für
STERTZ – Steirische Ernährungs- und Technologiezentrum GmbH in liqu.
Krottendorferstraße 112
8052 Graz
E: office@stertz.at www.stertz.at

Danksagung
Das Team des Food Processing Lab der FH JOANNEUM möchte sich an dieser Stelle herzlich bei den
folgenden Personen, Unternehmen, Institutionen und Vereinen bedanken, die uns maßgeblich bei
der Umsetzung dieses Projektes unterstützt haben:

Herrn Gebhard Sauseng und der Anton Paar Sudhaus GmbH möchten wir für die Möglichkeit danken,
den PBA-B M Packaged Beverage Analyzer für Bier für spezielle Fragestellungen nutzen zu dürfen.
Weiterer Dank gebührt ihnen für die großartige Zusammenarbeit, auch in anderen Projekten.

Herr Gebhard Sauseng hat uns ebenfalls mit seiner Expertise und seinem umfangreichen Fachwissen
als Diplom-Biersommelier und Messtechniker unterstützt – auch dafür ein herzliches Dankeschön!

Unseren Interview-Partnern in alphabetischer Reihenfolge, die sich bereit erklärt haben, ihr
Fachwissen mit uns zu teilen:

Herrn Dr. Christian Lechner (AGES), Herrn Dr. Michael Löscher (Flamberger Bier), Herrn Hannes
Meißel, BSc. (Der Meißelhof) und Herrn Stefan Pichler (D’Kaestnklauba - Verein zur Erhaltung und
Förderung der Edelkastanie im Burgenland.

Folgenden Personen und Institutionen wollen wir für das Bereitstellen von Rohstoffen und
Materialien danken:

Erneuter Dank gilt hier Herrn Stefan Pichler und Herrn Hannes Meißel für die steirischen und
burgenländischen Kastanien, beziehungsweise für den Kastanienbruch.

Herrn Georg Pock (Pock Bier / Landwerkstatt und Genusslabor) und Herrn Ewald Fröhlich (SO
Fröhlich KG) danken wir für Brauhefe und für das erste „Reismalz aus steirischem Reis“.

Herrn Georg Moser (SUDKRAFT GmbH) danken wir für das Bereitstellen der Hopfensau 50 L-
Brauanlage.

Dem Verein BrauCampus (Verein zur Förderung der Brauwissenschaft und Bierkultur in Österreich)
gebührt ein Dankeschön für das Bereitstellen des EasyDens-Biegeschwingers und weiterer spezieller
Braugerätschaften und Sonderanfertigungen.

Das größte Dankeschön gebührt an dieser Stelle dem Steirischen Ernährungs- und
Technologiezentrum (STERTZ). Das STERTZ hat dieses Projekt überhaupt erst ermöglicht.

 1

Inhaltsverzeichnis
Einleitung ................................................................................................................................................. 1
 Zöliakie ................................................................................................................................................ 1
 Weizenallergie ..................................................................................................................................... 2
 Nicht-Zöliakie-Nicht-Weizenallergie-Weizensensitivität..................................................................... 2
 Gluten – Begriffsdefinitionen, Kennzeichnung & Biochemie .............................................................. 3
 Gluten – Definition des Gesetzgebers ............................................................................................. 4
 Gluten – Glutengehalt in Lebensmitteln und Kennzeichnungsvorgaben........................................ 4
 Gluten - Biochemie .......................................................................................................................... 5
 Standardmethode für den Nachweis von Gluten............................................................................ 7
 Glutenfreies Bier.................................................................................................................................. 7
 Problemstellung, Ziele und Forschungsfragen .................................................................................... 8
 Forschungsfrage technologische Umsetzbarkeit ............................................................................ 9
 Forschungsfrage rechtliche Rahmenbedingungen .......................................................................... 9
Material und Methoden - Umsetzung................................................................................................... 10
 Recherche gesetzliche Rahmenbedingungen ................................................................................... 10
 Recherche des State of the Art ......................................................................................................... 10
 Überprüfen der technologischen Umsetzbarkeit.............................................................................. 11
 Maischversuche und Experimentalsude ....................................................................................... 11
 Würzekochen und Kühlen ............................................................................................................. 17
 Gärführung .................................................................................................................................... 19
 Analyse der Endprodukte im Sudhaus Anton Paar mit dem PBA-B M Packaged Beverage
 Analyzer for Beer ........................................................................................................................... 20
Ergebnisse und Diskussion .................................................................................................................... 21
 Gesetzliche Rahmenbedingungen ..................................................................................................... 21
 State of the Art .................................................................................................................................. 23
 Glutenfreie Biere und Biere mit Anteilen an Esskastanien ........................................................... 23
 Brautechnisch relevante Inhaltsstoffe der Edel- oder Esskastanie ............................................... 29
 Technologische Umsetzung............................................................................................................... 29
 Qualitätsbeurteilung und die Festlegung qualitätsbestimmender Parameter ................................. 31
Zusammenfassung................................................................................................................................. 36
 Kritische qualitätsbestimmende Parameter – Beobachtungen & Herausforderungen ................ 36
Literaturverzeichnis ............................................................................................................................... 39
 Websites ............................................................................................................................................ 43

Einleitung
Die Österreichische Gesellschaft Für Ernährung (ÖGE) gibt die Prävalenz für Zöliakie in Europa mit bis
zu einem 1 % an. Die von dieser Autoimmun-Erkrankung betroffenen Personen können das in
verschiedenen Getreide-Arten vorkommende Speicherproteingemisch Gluten nicht verdauen und
erleiden bei Aufnahme der Gluten-Proteine in weiterer Folge Entzündungen der
Dünndarmschleimhaut, damit einhergehende Zottenatrophie und weitere schwerwiegende
Symptome (ÖGE, 2020).

Die Zöliakie ist sicher eine der schwerwiegendsten Erkrankungen innerhalb des Formenkreises der
sogenannten Glutenassoziierten Erkrankungen. Sie ist allerdings nicht die einzige Form dieser
Erkrankungen, die die Betroffenen zwingt, größtenteils auf glutenfreie Lebensmittel zurückzugreifen.

Innerhalb des Überbegriffes der Glutenassoziierten Erkrankungen (engl.: gluten-related disorders) wird
aus medizinischer Sicht zwischen der Zöliakie, der Weizenallergie und der „Nicht-Zöliakie-Nicht-
Weizenallergie-Weizensensitivität“ unterschieden (Stallmach & Schuppan, 2015). Auf die einzelnen
Formen dieser Erkrankungen wird nachfolgend eingegangen und es werden die Unterschiede
herausgearbeitet.

Zöliakie
Zöliakie ist eine gluteninduzierte Autoimmunerkrankung des Menschen. Sie betrifft hauptsächlich den
Dünndarm und äußert sich in einer chronischen Entzündung der Darmschleimhaut. Dabei entstehen
serologisch nachweisbare Antikörper unter anderem gegen Gliadin und Gewebetrans­glutaminase
(IgA-anti-TG2-Antikörper). Die häufigsten Symptome sind Erschöpfungszustände, abdominales
Unwohlsein, Blähungen und Durchfall. Unbehandelt führt die Krankheit langfristig zu einem erhöhten
Risiko, an Non-Hodgkin-Lymphomen zu erkranken. Im Kindesalter kann die Zöliakie, sofern sie
unentdeckt bleibt und nicht therapiert wird, zu Entwicklungsstörungen und neurologischen Defiziten
führen. Die Prävalenz liegt bei 0,5 bis 1 % (Pschyrembel & Dornblüth, 2012).

Der Zöliakie liegt folglich eine fehlgerichtete Immunantwort auf Gluten und verwandte Proteine
zugrunde, die in Weizen, Dinkel, Roggen, Gerste und anderen Getreiden vorkommen. Die Zöliakie ist
eine Diagnose, die sich medizinisch von einer Weizenallergie und der Nicht-Zöliakie-Nicht-
Weizenallergie-Weizensensitivität unterscheidet (Stallmach & Schuppan, 2015).

Die Diagnose der Zöliakie kann serologisch durch den Nachweis von Autoantikörpern im Blut erfolgen.
Sie kann aber auch histologisch durch eine Biopsie der Dünndarmschleimhaut oder genetisch durch
den Nachweis der Genvarianten HLA-DQ2 und -DQ8 festgestellt werden (Pschyrembel Online, 2020).

Mögliche Differentialdiagnosen der Zöliakie sind nach Pschyrembel Online (2020) unter anderem:

  Nicht-Zöliakie-Nicht-Weizenallergie-Weizensensitivität (auch Weizensensitivität),
  Weizenallergie (IgE gegen Weizen),
  Histamin-Intoleranz,
  FODMAP-Intoleranz und
  Colon irritabile oder Reizdarmsyndrom (Pschyrembel & Dornblüth, 2012).

Die Therapie der Zöliakie besteht nach Pschyrembel & Dornblüth (2012) in einer lebenslangen, strikt
glutenfreien Diät.

 1

Eine detaillierte Auflistung über Getreidesorten, die Gluten enthalten sowie Lebensmittel, die
glutenfrei sind, findet sich auf der Homepage des Öffentlichen Gesundheitsportals Österreichs
(2018a). Sie werden hier Tabelle 1 wiedergegeben und durch Angaben aus Pschyrembel Online (2020)
ergänzt. Die Ergänzungen sind entsprechend gekennzeichnet.

Tabelle 1 Glutenhaltige Getreide und glutenfreie Kohlenhydratquellen. Quellen: Öffentliches Gesundheitsportal Österreichs
(2018) - Bundesministerium für Soziales, Gesundheit, Pflege und Konsumentenschutz, verfügbar unter
https://www.gesundheit.gv.at/krankheiten/allergie/nahrungsmittelallergie/glutenunvertraeglichkeit [14.12.2020] und
Pschyrembel Online (2020) – Verlag Walter de Gruyter GmbH, Berlin, verfügbar unter
https://www.pschyrembel.de/Z%C3%B6liakie/K0PD5 [14.12.2020].

 Auflistung glutenhaltiger Getreidesorten und glutenfreier Kohlenhydratqellen
 Quellen: Öffentliches Gesundheitsportal Österreichs (2018) und Pschyrembel Online (2020)
 Glutenhaltige Getreide Glutenfreie Kohlenhydratquellen
 Weizen Mais
 Roggen (Natur-)Reis
 Hafer Hirse
 Dinkel Amaranth
 Grünkern Quinoa
 Ein- und Zweikorn Buchweizen
 Emmer* Erdäpfel*
 Urkorn Soja*
 Kamut Maniok*
 Triticale
 Wildreis (schwarzbraun)
*) ergänzt mit Angaben aus Pschyrembel Online (2020): https://www.pschyrembel.de/Z%C3%B6liakie/K0PD5/doc/ [14.12.2020]

Weizenallergie
Die Weizenallergie ist eine Immunglobulin E (igE) vermittelte Lebensmittelallergie gegen
Weizenproteine. Es handelt sich hierbei also um eine durch Antikörper vermittelte
Hypersensitivitätsreaktion. Die Symptome sind Urtikaria (Hautreizungen, Hautausschläge und starker
Juckreiz) Atemnot und eine Reizung der Mund- und Rachen-Schleimhäute, es können aber auch
Krämpfe und Durchfall auftreten. Das Risiko einer direkten Sensibilisierung, und damit der Ausbildung
einer Hypersensitivität, besteht bei Berufsgruppen im getreideverarbeitenden Bereich
(Getreidemühlen, Bäckereien). Ebenso sind Kreuzreaktionen bei bestehenden Graspollenallergien auf
Weizenprodukte und andere Getreide möglich. Die Diagnose kann durch Hauttestungen (Prick-Test
auf Weizenallergen) oder aber durch Laboruntersuchungen (Bestimmung allergenspezifischer IgE-
Antikörper im Blut) erfolgen. Die Therapie besteht in einer weizenfreien Diät (Öffentliches
Gesundheitsportal Österreichs, 2018b).

Nicht-Zöliakie-Nicht-Weizenallergie-Weizensensitivität
Darunter werden intra- und extraintestinale Symptome verstanden, die nach dem Konsum von
glutenhaltigen Lebensmitteln auftreten, die aber nicht auf eine Zöliakie oder eine Weizenallergie
zurückgeführt werden können. Eine Überlappung mit Symptomen des Reizdarmsyndroms ist
feststellbar, jedoch gestaltet sich die Diagnose als sehr schwierig, da entsprechende Biomarker fehlen.
Charakteristisch ist auch bei dieser Form der Glutenassoziierten Erkrankungen eine entzündliche

 2

Reizung der Darmschleimhaut nach der Ingestion von glutenhaltigen Lebensmitteln (Catassi et al.,
2013).

Die Ursachen der Nicht-Zöliakie-Nicht-Weizenallergie-Weizensensitivität sind noch nicht geklärt. Es
gibt aber die Vermutung, dass nicht Gluten selbst, sondern die mit glutenhaltigen assoziierten
Amylase-Trypsin-Inhibitoren (ATIs) eine Rolle spielen. Eine weitere Hypothese geht davon aus, das
nicht resorbierbare Fermentierbare Oligo-, Di- und Monosaccharide und Polyole (sogenannte
FODMAPs) ursächlich sein könnten. Als gesichert wird lediglich angesehen, dass die Nicht-Zöliakie-
Nicht-Weizenallergie-Weizensensitivität weder eine Autoimmunerkrankung noch eine Allergie
darstellt. Als Therapie wird auch hier eine glutenfreie Diät empfohlen (Felber et al., 2014).

Abschließend werden an dieser Stelle in einer Übersicht (Abbildung 1) die wichtigsten
Glutenassoziierten Erkrankungen und ihre jeweilige Pathogenese nach Czaja-Bulsa (2015) dargestellt.

 GLUTENASSOZIIERTE
 ERKRANKUNGEN

 AUTOIMMUN- NICHT-AUTOIMMUN
 ALLERGIEN
 ERKRANKUNGEN NICHT-ALLERGIE

 NICHT-ZÖLIAKIE-
 NICHT-
 ZÖLIAKIE WEIZENALLERGIE
 WEIZENALLERGIE-
 WEIZENSENSITIVITÄT

 DERMATITIS
 HERPETIFORMIS

 GLUTEN-ATAXIE

Abbildung 1 Die wichtigsten Glutenassoziierten (Erkrankungen und ihre jeweilige Pathogenese. Nach Czaja-Bulsa (2015), S. 5.
Verfügbar unter https://www.researchgate.net/publication/265170812_Non_Coeliac_Gluten_Sensitivity_-
_A_New_Disease_with_Gluten_Intolerance [14.12.2020]. Eigene Abbildung, FH JOANNEUM.

Gluten – Begriffsdefinitionen, Kennzeichnung & Biochemie
Bevor weiter auf das Thema glutenfreier Lebensmittel eingegangen wird, soll hier ein kurzer Abriss
relevanter Begriffsdefinitionen gegeben werden. So erfolgt zunächst einmal die Betrachtung, was
konkret unter Gluten verstanden wird. Dies erfolgt an dieser Stelle zunächst auf der Ebene des
Gesetzgebers.

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Gluten – Definition des Gesetzgebers
Die VERORDNUNG (EG) Nr. 41/2009 DER KOMMISSION definiert Gluten wortwörtlich wie folgt:

 „Gluten“ bezeichnet eine Proteinfraktion von Weizen, Roggen, Gerste, Hafer oder ihren
 Kreuzungen und Derivaten, die manche Menschen nicht vertragen und die in Wasser und 0,5 M
 Natriumchloridlösung nicht löslich ist;
 (VERORDNUNG (EG) Nr. 41/2009 Artikel 2, Absatz b; L 16/4 verfügbar unter https://eur-
 lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:016:0003:0005:DE:PDF)

Gluten – Glutengehalt in Lebensmitteln und Kennzeichnungsvorgaben
Die VERORDNUNG (EG) Nr. 41/2009 liefert ebenfalls die entsprechenden Regelungen für die
Kennzeichnung von Produkten mit dem Terminus „glutenfrei“.

Entsprechend der VERORDNUNG (EG) Nr. 41/2009 (Artikel 3, Abs. 1 und Abs. 2) dürfen Lebensmittel
dann als glutenfrei gekennzeichnet werden, wenn ihr Glutengehalt höchstens 20 mg/kg Lebensmittel
beträgt. Produkte, die einen Glutengehalt von höchstens 100 mg/kg aufweisen, dürfen die
Bezeichnung „sehr geringer Glutengehalt“ tragen.

Die Bezeichnung „glutenfrei“ mag zunächst als solche irreführend erscheinen, da selbst bei als
„glutenfrei“ deklarierten Erzeugnissen noch bis zu 20 ppm Gluten enthalten sein dürfen. Der Grund
dafür liegt jedoch in der maximal möglichen Auflösung der zur Verfügung stehenden analytischen
Methoden. Werte unter 3 ppm können kaum festgestellt werden, die Messtoleranz selbst beträgt
hierbei jedoch noch 3 ppm. Das bedeutet im Klartext: Ein Erzeugnis, bei dem ein Gehalt von 3 mg/kg
Gluten analytisch festgestellt wurde, kann theoretisch 0 mg/kg Gluten oder aber auch 6 mg/kg Gluten
enthalten (DZG, o. D., verfügbar unter https://www.dzg-online.de/files/codex-standard_dek2.pdf)

Aus Sicht des Gesetzgebers ist diesbezüglich auch die VERORDNUNG (EU) Nr. 1169/2011 DES
EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES und die sogenannte Allergeninformationsverordnung
von Bedeutung. Die VERORDNUNG (EU) Nr. 1169/2011 bestimmt, dass Stoffe oder Erzeugnisse, die
Allergien oder Unverträglichkeiten auslösen können, verpflichtend auszuweisen sind und definiert dies
in Anhang II näher wie folgt:

 Glutenhaltiges Getreide, namentlich Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Dinkel, Kamut oder
 Hybridstämme davon, sowie daraus hergestellte Erzeugnisse, ausgenommen:
 a) Glukosesirupe auf Weizenbasis einschließlich Dextrose (1);
 b) Maltodextrine auf Weizenbasis (1);
 c) Glukosesirupe auf Gerstenbasis;
 d) Getreide zur Herstellung von alkoholischen Destillaten einschließlich Ethylalkohol
 landwirtschaftlichen Ursprungs;
 (1) und daraus gewonnene Erzeugnisse, soweit das Verfahren, das sie durchlaufen haben, die
 Allergenität, die von der EFSA für das entsprechende Erzeugnis ermittelt wurde, aus dem sie
 gewonnen wurden, wahrscheinlich nicht erhöht. (VERORDNUNG (EU) Nr. 1169/2011 DES
 EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES, Anhang II, L 304/43, verfügbar unter
 https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2011:304:0018:0063:de:PDF)

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Einen direkten Bezug auf die Bereitstellung von Informationen für Verbraucher über das
Nicht­vorhandensein oder das reduzierte Vorhandensein von Gluten in Lebensmitteln nimmt die
DURCHFÜHRUNGSVERORDNUNG (EU) Nr. 828/2014 DER KOMMISSION. Diese
Verordnung definiert in Artikel 2 „Begriffsbestimmungen“ Gluten zunächst wie folgt:
 …„Gluten“ eine Proteinfraktion von Weizen, Roggen, Gerste, Hafer oder ihren Kreuzungen und
 Derivaten, die manche Menschen nicht vertragen und die in Wasser und in 0,5 M
 Natriumchloridlösung nicht löslich ist;“ (DURCHFÜHRUNGSVERORDNUNG (EU) Nr.
 828/2014 DER KOMMISSION, Artikel 2, Absatz a), L 228/7, verfügbar unter https://eur-
 lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32014R0828&from=LV)

Die DURCHFÜHRUNGSVERORDNUNG (EU) Nr. 828/2014 tritt dabei an die Stelle der VERORDNUNG
(EG) Nr. 41/2009 und ist seit 2016 in Kraft. Sie gibt für die Bezeichnungen „glutenfrei“ und „sehr
geringer Glutengehalt“ wortwörtlich die folgenden Vorgaben:

 Zulässige Hinweise auf das Nichtvorhandensein oder das reduzierte Vorhandensein von
 Gluten in Lebensmitteln und Bedingungen für die Verwendung dieser Hinweise

 A. Allgemeine Anforderungen
 GLUTENFREI
 Der Hinweis „glutenfrei“ darf nur verwendet werden, wenn ein Lebensmittel beim
 Verkauf an den Endverbraucher einen Glutengehalt von höchstens 20 mg/kg
 aufweist.

 SEHR GERINGER GLUTENGEHALT
 Der Hinweis „sehr geringer Glutengehalt“ darf nur verwendet werden, wenn ein
 Lebensmittel, das aus einer oder mehreren — zur Reduzierung ihres Glutengehalts in
 spezieller Weise verarbeiteten — Zutaten aus Weizen, Roggen, Gerste, Hafer oder
 Kreuzungen dieser Getreidearten besteht oder diese enthält, beim Verkauf an den
 Endverbraucher einen Glutengehalt von höchstens 100 mg/kg aufweist.

 B. Zusätzliche Anforderungen an haferhaltige Lebensmittel
 Der Hafer in einem Lebensmittel, das mit dem Hinweis „glutenfrei“ oder „sehr
 niedriger Glutengehalt“ versehen ist, muss so hergestellt, zubereitet und/oder
 verarbeitet sein, dass eine Kontamination durch Weizen, Roggen, Gerste oder
 Kreuzungen dieser Getreidearten ausgeschlossen ist; der Glutengehalt dieses Hafers
 darf höchstens 20 mg/kg betragen. (DURCHFÜHRUNGSVERORDNUNG (EU)
 Nr. 828/2014 DER KOMMISSION, Anhang, L 228/8, verfügbar unter
 https://eur-lex.europa.eu/legal-
 content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32014R0828&from=LV)

Gluten - Biochemie
Biochemisch betrachtet versteht man unter Gluten ein Stoffgemisch aus Proteinen, das in einigen
Getreidesamen vorkommt und in Kontakt mit Wasser bestimmte technofunktionelle Eigenschaften
aufweist und als Kleber oder auch Klebereiweiß bezeichnet wird. Letztere Eigenschaften sind wichtige
Qualitätsparameter für Weizen, der für die Backwarenerzeugung verwendet wird. Da ein gewisser
Prozentsatz der Bevölkerung diese Proteine nicht verstoffwechseln kann, ruft es bei den betroffenen

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Personen eine Entzündungsreaktion in der Schleimhaut des Dünndarms hervor (AGES, 2020, verfügbar
unter https://www.ages.at/themen/lebensmittelsicherheit/allergene/gluten/).

Gluten selbst, das Hauptspeicherprotein des Endosperms von Gerste-, Roggen- und Weizensamen, ist
aus hunderten verschiedenen monomeren, oligomeren und polymeren Proteinen zusammengesetzt.
Die polymeren Proteine sind dabei über Disulfidbrücken miteinander vernetzt. Das besondere an
Gluten-Proteinen ist ihr Aminosäureprofil, das einen hohen Anteil an Glutamin und Prolamin aufweist
und letztlich für die schwere Verdaulichkeit verantwortlich ist (Scherf et al., 2020).

Die Gluten-Proteine aus Weizen können, basierend auf ihrer Löslichkeit in wässrigem Ethanol (70 bis
80 % vol.) oder Isopropanol (55 % vol.), in zwei große Fraktionen unterteilt werden (Ternes, 2005;
Wieser, 2007):

  Die lösliche Gliadin-Fraktion (Molekulargewichte zwischen 28.000 und 55.000) und
  Die unlösliche Glutelin-Fraktion (Molekulargewichte zwischen 500.000 bis 10.000.000)

Speicherproteine mit ähnlichem Aufbau kommen jedoch nicht nur in Weizen, sondern auch in anderen
Getreiden (hauptsächlich aus der Familie der Süßgräser) vor. Sie weisen aber aufgrund ihrer
unterschiedlichen Struktureigenschaften nicht alle dieselbe Problematik für Menschen auf, die von
Glutenassoziierten Erkrankungen betroffen sind (Dewar et al., 2006; Wieser, 2007).

Prolamine sind dabei stets der Überbegriff für die lösliche Fraktion der Speicherproteine, Gluteline die
Bezeichnung für die nicht lösliche Fraktion (Ternes, 2005).

Die genauere Bezeichnung erfolgt nach Ternes (2005) in weiterer Folge abgeleitet von den
betreffenden Getreidesorten (siehe Tabelle 2).

Tabelle 2 Bezeichnung der Prolamin- und Glutelin-Fraktionen in Getreiden. Nach Ternes (2005) und Dewar et al. (2006).
Tabelle: FH JOANNEUM.

 Bezeichnung der Prolamin- und Glutelin-Fraktionen in Getreiden
 Proteinfraktion Bezeichnung Getreide Botanische Familie
 Prolamin (löslich) Gliadin Weizen
 Secalin Roggen
 Avenin Hafer
 Poaceae (Süßgräser)
 Hordein Gerste
 Zein Mais
 Oryzin Reis
 Kafirin Hirse Poaceae (Unterfamile Panicoideae)
 Glutelin (nicht-löslich) Glutenin Weizen
 Secalinin Roggen
 Avenalin Hafer Poaceae (Süßgräser)
 Hordenin Gerste
 Zeanin Mais
 Oryzenin Reis
 k. A. Hirse Poaceae (Unterfamile Panicoideae)

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Standardmethode für den Nachweis von Gluten
Der Codex Alimentarius International Food Standards (2008) nennt als Standardmethode zur Analyse
des Glutengehaltes das Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA), und zwar im Detail die Enzyme-
linked Immunoassay (ELISA) R5 Mendez Method. Es handelt sich dabei um eine antikörperbasierte
Nachweismethode. Die empfohlene Nachweisgrenze (limit of detection, LOD) sollte dabei bei 10 mg
Gluten pro Kilogramm oder noch unterhalb dieses Wertes liegen.

Glutenfreies Bier
Betroffene, die auf glutenfreie Lebensmittel angewiesen sind, sind auch hinsichtlich der
Auswahlmöglichkeiten an verträglichen Getränken eingeschränkt. Die Herstellung glutenfreier
Lebensmittel an sich ist bereits sehr anspruchsvoll. Die Kontamination mit glutenhaltigen
Getreidemehlen in verschiedensten lebensmittelverarbeitenden Betrieben ist nur durch einen
entsprechenden produktionstechnischen Mehraufwand zu bewerkstelligen (Rai et al.,2018).

Zusätzlich sind die technofunktionellen Eigenschaften von Gluten in der Erzeugung bestimmter
Lebensmittel entscheidend – und zwar für eine Vielzahl an qualitätsbestimmenden Parametern in der
Textur und Sensorik (Scherf & Köhler, 2016).

Die Bedeutung der technofunktionellen Eigenschaften von Gluten für den typischen Charakter eines
Bieres aus Gerstenmalz ist freilich eine sehr geringe. Ungeachtet dessen stammt der größte Teil des
vergärbaren Extraktes der gängigsten Bierstile aus Malzen, die aus Gerste, Weizen, Roggen oder
Hafer hergestellt werden. Der überwiegende Teil der im Handel erhältlichen Biere ist somit per
definitionem glutenhaltig (Kerpes et al., 2017).

Zur Herstellung von glutenfreiem Bier haben sich dieselben zwei grundlegenden Strategien etabliert,
die nach Buckenhüskes (2016) auch für die Erzeugung glutenfreier Lebensmittel befolgt werden:

  Die Verwendung glutenfreier Rohstoffe
  Die Verwendung glutenhaltiger Rohstoffe mit nachträglicher Entfernung des Glutens

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In Anlehnung an Buckenhüskes (2016) werden die technologischen Möglichkeiten der beiden
Strategien in Abbildung 2 präzisiert.

Abbildung 2 Strategien zur Erzeugung von glutenfreiem Bier. In Anlehnung an Buckenhüskes (2016). Zur Erstellung der Grafik-
Inhalte wurden folgende Quellen herangezogen: Zarnkow et al. (2010); Buckenhüskes (2016); Knorr et al. (2016); Tanner et
al. (2016); Haber et al. (2017); Kerpes et al. (2017); Garzón et al. (2018); Gumienna et al. (2020).

Problemstellung, Ziele und Forschungsfragen
Herstellungsverfahren zur Erzeugung von glutenfreiem Bier sind seit mehreren Jahren Gegenstand
intensiver Forschungsarbeiten an renommierten internationalen Instituten, wie zum Beispiel des
Forschungszentrum Weihenstephan für Brau- und Lebensmittelqualität der Technischen Universität
München (Zarnkow et al., 2020). Forschungsarbeiten zu dieser Fragestellung haben aber auch an der
Karl-Franzens-Universität in Graz (Steiermark) stattgefunden (Jamnig, 2020).

Castanea sativa MILL. ist eine regional in der Steiermark vorkommende und auch genutzte Art, die
auch potentiell vom Klimawandel profitieren kann (Zimmermann & Burgmann, 2008).

In Europa sind über 200 Sorten vertreten, die in der Steiermark am häufigsten sind die Sorten Ecker I
und II, Bouche de Betziac, Südtiroler Gelbe, Marsol, Maraval, H2 und Epine (Herr Hannes Meißel, BSc.,
persönliche Kommunikation, 27.11.2020).

Die stärkehaltigen Nussfrüchte der Spezies enthalten kein Gluten. Es liegt folglich nahe, die
Edelkastanie als glutenfreien Rohstoff für die Erzeugung von glutenfreiem Bier zu verwenden. Die
meisten relevanten wissenschaftlichen Arbeiten zur Erzeugung von glutenfreiem Bier befassen sich mit
enzymatischen Verfahrensweisen und gängigen Pseudocerealien, wie zum Beispiel Buchweizen als

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Braustoffen. Zur Eignung von ebenfalls glutenfreien Edelkastanien gibt es hingegen nur wenige
wissenschaftliche Arbeiten. Zusätzlich dazu sind im Kontext der Bierherstellung rechtliche Normen und
Herstellungsstandards einzuhalten, insbesondere was die zu verwendenden Rohstoffe betrifft.

Diese Wissenslücken schließt der vorliegende Projektabschlussbericht ein Stück weit, mit den
nachfolgend beschriebenen und im Zuge dieses Projektes bearbeiteten Forschungsfragen.

Forschungsfrage technologische Umsetzbarkeit
Der Produkt-Prototyp eines glutenfreien Bieres auf Basis von regional angebauter Castanea sativa
MILL. (Edelkastanie) soll entwickelt werden. Dazu ist zunächst zu klären, ob die ersten grundlegenden
Produktionsschritte des Brauprozesses Maischen, Verzuckerung, Läutern mit dem Rohstoff
Edelkastanie überhaupt umsetzbar sind – und wenn ja, wie.

Hier sind zunächst die für den Brauprozess relevanten Eigenschaften von Castanea sativa MILL.
(Inhaltsstoffe, Zusammensetzung und Verkleisterungstemperatur der Stärke) zu recherchieren.

In Experimentalsuden muss darauffolgend geklärt werden, inwieweit die technologische Umsetzung
möglich ist, beginnend mit der Vorbereitung des Rohstoffes (Schroten) bis hin zur Vergärbarkeit des
gewonnenen Extraktes (Gärführung).

Abschließend sind die qualitätsbestimmenden Parameter der wichtigsten Zwischenschritte im
Erzeugungsprozess und jene des Endproduktes zu beurteilen:

  Extraktgehalt, pH-Wert und sensorische Eigenschaften der Würze sowie
  Vergärungsgrad und Restextrakt, pH-Wert, CO2-Gehalt und Farbe des Bieres

Forschungsfrage rechtliche Rahmenbedingungen
Zwar ist die Entwicklung eines marktfähigen glutenfreien Bieres nicht Ziel dieses Projektes und würde
deutlich den Rahmen sprengen, es sollen ungeachtet dessen trotzdem die wesentlichen
Rahmenbedingungen geklärt werden, die dazu erfüllt werden müssten.

Dazu werden die gesetzlichen österreichischen Rahmenbedingungen recherchiert.

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Material und Methoden - Umsetzung
Recherche gesetzliche Rahmenbedingungen
Die gesetzlichen Rahmenbedingungen in Österreich wurden recherchiert. Ein Interview mit Herrn Dr.
Lechner (AGES), Mitautor des Codex Kapitels B13 Bier (Codex Alimentarius Austriacus) wurde
durchgeführt. Dabei wurden die entscheidenden Vorgaben und Optionen zur Herstellung eines
glutenfreien Bieres auf Basis der steirischen Edelkastanie erfasst.

Recherche des State of the Art
Die wissenschaftliche Recherche zum State of the Art der technologischen Umsetzung
(Rohfruchtbehandlung im Brauverfahren, Maischverfahren, technische Enzyme) und zu den
relevanten Eigenschaften von Castanea sativa MILL. wurde durchgeführt.

Basierend darauf wurden die folgenden kritischen Prozessparameter zur technologischen Umsetzung
determiniert. Diese sind hier zusammengefasst wiedergegeben:

  Verkleisterungstemperaturbereich der Stärke aus Castanea sativa (60 °C – 70 °C)
  Erreichen und Halten der Dekoktionstemperatur zum Rohfruchtaufschluss (90 - 97 °C für
 mindestens 30 min.)
  Auswahl einer für das Rohfruchtaufschluss-Verfahren geeigneten Brauanlage (Sudkraft GmbH,
 St. Peter a. O., Österreich)
  Auswahl einer geeigneten technischen Amylase (Hochtemperatur α-Amylase aus Bacillus
 licheniformis, bezogen von: Erbslöh, Erbslöh Geisenheim GmbH, Geisenheim, Deutschland)
  Einstellen des Brauwassers auf den benötigten sauren pH-Bereich (ca. pH 5.5 – 6.5)
  Durchführbarkeit des Läuterprozesses (vor Durchführung bisher unbekannt, da kaum
 wissenschaftliche Literatur oder Erfahrungswerte zu hohen Schüttungsanteilen und Standard-
 Brauverfahren von C. sativa existieren)

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Überprüfen der technologischen Umsetzbarkeit
Aufgrund der kurzen Laufzeit des Projektes wurden die Experimente zur technologischen
Umsetzbarkeit parallel zu den Recherchen der juristischen Rahmenbedingungen der Recherche des
State of the Art durchgeführt.

Maischversuche und Experimentalsude
Hierzu wurden die in Tabelle 3 aufgelisteten folgenden vier Maischversuche auf der Basis glutenfreier
Rohstoffe durchgeführt (detaillierte Brauprotokolle liegen vor). Der Terminus „Schüttung“ bezeichnet
dabei die gesamte Einwaage an Malz, beziehungsweise an unvermälzten Rohstoffen, auch als
„Rohfrucht“ bezeichnet. Die Gesamtschüttung aller durchgeführten Experimentalsude betrug dabei
zwischen 6 und 10 kg, abhängig von der verfügbaren Menge an benötigter Rohfrucht. Die relative
anteilsmäßige Zusammensetzung der fünf unterschiedlichen Schüttungen ist in Tabelle 3
aufgeschlüsselt.

Tabelle 3 Durchgeführte Maischversuche mit Schüttungsanteilen an Malz und Rohfrucht sowie dem Schüttungs-zu-
Hauptguss-Verhältnis (für das Einmaischen verwendete Volumen an Wasser in L pro kg Einwaage an Malz oder Rohfrucht).
Tabelle: FH JOANNEUM.

 Maischversuch A B C D E
 Malz/Rohfrucht Gew. % Schüttungsanteil
 Bruchmaronen 100 50 50 0 50
 Reismalz - 50 - 100 -
 Buchweizen - - 50 - -
 Gerstenmalz (Pilsener) - - - - 27
 Diastase-Malz (Gerste) - - - - 20
 Sauermalz (Gerste) - - - - 3
 Verhältnis kg Schüttung/L Hauptguss 1:3

Der Bezug der Rohstoffe erfolgte nach Möglichkeit von regionalen Quellen. Grundlegend konnten,
bzw. können die folgenden Rohstoffe regional, bzw. aus österreichischer Produktion bezogen werden:

  Wasser (Graz, Trinkwasser bezogen von Holding Graz - Kommunale Dienstleistungen GmbH,
 Graz, Österreich)
  Castanea sativa, Bruchmaronen (Steiermark, Burgenland – bezogen von Meißelhof,
 Gundersdorf, Österreich und D’Kaestnklauba - Verein zur Erhaltung und Förderung der
 Edelkastanie im Burgenland, Mannersdorf an der Rabnitz, Österreich)
  Reismalz (Steiermark - bezogen von SO Fröhlich KG, Halbenrain, Österreich)
  Buchweizen (Steiermark)*
  Gerstenmalz (Steiermark, Niederösterreich – bezogen von Plohberger Malz GmbH,
 Grieskirchen, Österreich und STAMAG Stadlauer Malzfabrik GesmbH, Graz, Österreich)
  Hopfen (Steiermark, Niederösterreich – bezogen von Hopfenbaugenossenschaft eGen,
 Neufelden, Österreich)
  Hefe (Wien – bezogen von Lallemand GmbH, Wien, Österreich)
  Citronensäure zur Brauwasseraufbereitung (Oberösterreich – bezogen von Ed. Haas Austria
 GmbH, Traun, Österreich)

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Die folgenden Rohstoffe konnten nicht aus österreichischer Produktion bezogen werden oder.
mussten aufgrund knapper Verfügbarkeit aus dem Ausland bezogen werden:

  Hochtemperaturamylase (Erbslöh Geisenheim GmbH, Geisenheim, Deutschland)
  Diastase-Malz, Gerste (Mich. Weyermann® GmbH & Co. KG, Deutschland)
  Sauermalz, Gerste (Mich. Weyermann® GmbH & Co. KG, Deutschland)
  Buchweizen (Ludwigs Sudhaus, Moosburg an der Isa, Deutschland Deutschland)

 Buchweizen war in den benötigten Mengen und in der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit für die
 zeitlich getakteten Maischversuche nicht aufzutreiben, kann aber generell auch aus
 österreichischer Produktion (Steiermark, Kärnten, weitere Bundesländer) bezogen werden.

Zusätzlich dazu konnten für die technologische Umsetzung und die Messung der wichtigsten Prozess-
und Produktparameter die folgenden Systeme aus österreichischer Produktion verwendet werden:

  Patentierte Mikro-Dampfinfusions-Brauanlage „Hopfensau 50 L“ (Sudkraft GmbH, Steiermark)
  EasyDens Biegeschwinger für die Bestimmung des Extraktgehaltes der Würze (Anton Paar
 GmbH, Steiermark)

Die Umsetzung der Experimentalsude erfolgte mit Ausnahme von Sud E im sogenannten
Rohfruchtaufschlussverfahren, das eine spezielle Form der Dekoktion, dem Erhitzen der Maische auf
Kochtemperatur, darstellt (Narziß & Back, 2009b, S. 354 - 377).

Bei den verwendeten Edelkastanien handelt es sich brautechnisch um sogenannte Rohfrucht. Das
bedeutet, ein Mälzungsprozess, der zur Keimung und damit zur Bildung von stärkeverzuckernden
Enzymen (Amylasen) führt, hat nicht stattgefunden. Um die Stärke der Edelkastanien dennoch in
vergärbare Zucker spalten zu können, sind zwei vorbereitende Prozessschritte nötig:

  Die Gabe von exogenen (nicht in den Edelkastanien vorhandenen) Amylase-Enzymen
  Die Verkleisterung der Edelkastanien-Stärke

Unter Verkleisterung wird, vereinfacht ausgedrückt, die Wasseraufnahme der Stärkesubstanz
verstanden. Die Verkleisterung der Stärke ist essentiell für die Verzuckerung durch die Amylase-
Enzyme. Der Temperaturbereich, in dem die Stärke verkleistert, ist von der jeweiligen Pflanze, der
Größe der Stärkekörner, dem Amylopectin-Gehalt und weiteren speziesspezifischen
technofunktionellen Eigenschaften der Stärke abhängig (Narziß & Back, 2009b, S. 234 - 237).

Die Experimentalsude B und D mussten ebenfalls im Rohfrucht-Aufschlussverfahren mit Gabe
exogener Hochtemperatur-Amylase durchgeführt werden, da sich die Enzymaktivität des Reismalzes
in Experimentalsud D als zu gering für die Eigenverzuckerung erwies.

Der Rohfruchtaufschluss erfolgte in der Mikro-Dampfinfusions-Brauanlage „Hopfensau 50 L“ (Sudkraft
GmbH, St. Peter a. O., Österreich). Der Hauptguss von jeweils 30 L Gesamtvolumen an Brauwasser
(Holding Graz - Kommunale Dienstleistungen GmbH, Graz, Österreich) wurde mit 1,5 g
lebensmittelechter Citronensäure (bezogen von Ed. Haas Austria GmbH, Traun, Österreich) auf einen
pH-Bereich von ca. 6.5 bis 6.7 eingestellt; bei geringeren Mengen an Hauptguss wurde entsprechend
weniger Citronensäure eingewogen. Der pH-Wert des Hauptgusses von Experimentalsud E (50 %
Kastanien/50% Gerstenmalz) wurde statt mit Citronensäure mit Sauermalz (Gerste) abgesenkt.

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Die Zusammensetzung des Brauwassers wird von der Holding Graz unter https://www.holding-
graz.at/graz-wasserwirtschaft/wissenswertes/wasserqualitaet.html zur Verfügung gestellt und ist in
Tabelle 4 wiedergegeben.

Tabelle 4. Messwerte und Parameter des Trinkwassers von Graz, das als Brauwasser verwendet wurde. Daten von: Holding
Graz - Kommunale Dienstleistungen GmbH, verfügbar unter https://www.holding-graz.at/graz-
wasserwirtschaft/wissenswertes/wasserqualitaet.html. Tabelleninhalte der Website wurden abgeändert inhaltlich
übernommen. Tabelle: FH JOANNEUM.

 Indikator-
 Parameterwert
 Parameterwert (ggf.
 Bezeichnung Einheit Messwert (zulässige
 Maßnahmen bei Über-
 Höchstkonzentrationen)
 /oder Unterschreitung)
 pH-Wert - 7,4-7,7 - 6,5-9,5
 Gesamthärte °dH 14-16 - -
 Karbonathärte °dH 11-14 - -
 Calcium mg/L 70-90 - -
 Magnesium mg/L 15-20 - -
 Natrium mg/L 5-10 - 200
 Kalium mg/L 1,5-2,5 - -
 Chlorid mg/L 6-12 - 200
 Nitrat mg/L 5-7 50 -
 Sulfat mg/L 34-61 - 250
 Fluorid mg/L 0,05-0,08 1,5
 Pestizide µg/L Nicht 0,1 Einzelwirkstoff
 nachweisbar 0,5 Pestizide gesamt

Das Hochtemperatur-α-Amylase Präparat Beerzym® AMYL-HT (Erbslöh Geisenheim GmbH,
Geisenheim, Deutschland) wurde im Überschuss im Hauptguss gelöst. Die Dosage erfolgte wie in
Tabelle 5 angegeben und entsprach einem Vielfachen der vom Hersteller empfohlenen Menge, um
die Verzuckerung und die damit einhergehende Verflüssigung der verkleisterten Stärke
sicherzustellen. Das Produktdatenblatt ist verfügbar unter:
https://erbsloeh.com/fileadmin/user_upload/pdf/Beer/technical_data_sheets/DE/beerzym_amyl_ht
-bier-datenblatt-deutsch-erbsloeh.pdf.

Tabelle 5. Dosagen an thermostabiler bakterieller α-Amylase. Präparat: Beerzym® AMYL-HT (Erbslöh Geisenheim GmbH).
Tabelle: FH JOANNEUM.

 Dosagen thermostabile bakterielle α-Amylase Beerzym® AMYL-HT (Erbslöh Geisenheim GmbH)
 Experimental-Sud Volumen Hauptguss in Schüttung gesamt in Zugesetzte α-Amylase in
 [L] [g] [ml]
 A 18 6.000 18
 B 24 8.000 36
 C 24 8.000 36
 D 30 10.000 36
 E 30 10.000 0

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Die Aktivitätsbereiche und Optima der α-Amylase Beerzym® AMYL-HT sind aus Tabelle 6 ersichtlich

Tabelle 6. Aktivitätsbereiche und Optima des thermostabilen α-Amylase-Präparats Beerzym® AMYL-HT aus Bacillus
licheniformis bezüglich des pH-Wertes und der Temperatur. Daten von Erbslöh Geisenheim GmbH, 2018. Verfügbar unter
https://erbsloeh.com/fileadmin/user_upload/pdf/Beer/technical_data_sheets/DE/beerzym_amyl_ht-bier-datenblatt-
deutsch-erbsloeh.pdf. Tabelle: FH JOANNEUM.

 pH- und Temperatur-Aktivitätsbereiche/Optima von Beerzym® AMYL-HT
 Aktivitätsbereich Optima
 Temperatur [°C] 30 – 100 90 - 95
 pH-Wert 5,0 – 9,0 6,5
 Richtwert Dosage Enzymlösung in [ml]/[kg] Rohfrucht 0,08 – 0,3

Der Temperaturbereich der Stärkeverkleisterung in Edelkastanien wird von Cruz et al. (2013) mit 56,1
°C bis 79,5 °C angegeben. Die Einmaisch-Temperatur der Experimentalsude A bis D erfolgte basierend
auf dieser Angabe bei circa. 70 °C. Die Temperatur der Maische nach dem Einmaischen betrug 60 °C.
Eingemaischt wurde in den mit Enzymlösung versetzten Hauptguss. Anschließend wurde die Maische
mittels Sattdampf-Infusion auf 95 °C aufgeheizt, in diesem Temperaturbereich erfolgte die
Verzuckerungsrast für 40 Minuten. Die Läuterruhe erfolgte bei ca. 90 °C für 25 Minuten, die
Temperatur betrug dabei circa 90 °C. Der Rohfrucht-Aufschluss von Sud A, B, C und D erfolgte
entsprechend eines modifizierten Maischdiagramms nach Narziß und Back (2009b; S. 370 - 371) ist in
Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3. Schematisches Maischdiagramm für das eingesetzte Rohfruchtaufschluss-Verfahren in den Experimentalsuden
A, B, C und D mit Angabe der Rastdauern in Minuten. Modifiziert nach Narziß & Back, (2009b; S. 370-371). Abbildung: FH
JOANNEUM (2020).

Die Würze für den Sud E (nicht glutenfreie Rohstoffe) wurde im Doppelmaischverfahren erzeugt,
(modifiziert nach Annemüller & Manger, 2013a, S. 120 - 121). Dazu wurden 5 kg grob geschrotete
Kastanien in einer 36 L fassenden Würzepfanne in 10 L entionisiertem Brauwasser mit 70 °C
eingemaischt. 5 L von entionisiertem Wasser wurden mit Kochtemperatur zugebrüht (Infusion), um

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die Phase der restlichen direkten Beheizung auf die angestrebte Koch-Temperatur mittels Induktion
möglichst kurz zu halten. Das Heizen mittels Induktion erfolgte auf einem 2 x 3,5 KW Induktions-
Kochfeld (Berner-Kochsysteme GmbH & Co. KG). Parallel dazu wurde in der Dampfinfusions-
Brauanlage eine Gerstenmalz-Schüttung vorgelegt. Die Schüttungszusammensetzung der
Malzmaische (bezogen auf die gesamte Schüttungsmenge von 10 kg inklusive der 5 kg Esskastanien)
war dabei wie folgt:

  Pilsner Malz 27 % (bezogen von Plohberger Malz GmbH, Grieskrichen, Österreich)
  Gersten-Diastasemalz 20 % (Mich. Weyermann® GmbH & Co. KG, Bamberg, Deutschland)
  Sauermalz (Gerste) 3 % (Mich. Weyermann® GmbH & Co. KG, Bamberg, Deutschland)

Das Absenken der Restalkalität des Brauwassers erfolgte hierbei nicht mit Citronensäure, sondern
durch die Gabe von Sauermalz. Das Maischen erfolgte nach einem modifizierten
Doppelmaischverfahren für Sorghum (Hirse), angelehnt an Annemüller & Manger (2013a; S. 120 - 121).
Das Einmaischen erfolgte dabei bei 60 °C, resultierend in einer Maischtemperatur von ca. 55 °C. Die
aufgeschlossene Rohfrucht (Esskastanien) wurden mit ca. 92 °C zugebrüht. Dies resultierte in einer
Temperatur der Gesamtmaische von ca. 70 °C. In diesem Temperaturbereich erfolgte schließlich die
Verzuckerungsrast für 80 min (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4. Schematisches Maischdiagramm des Doppelmaischverfahrens modifiziert nach Annemüller & Manger (2013a;
S. 120 - 121). Der Rohfruchtaufschluss (Esskastanien) wurde der Malzmaische (Pilsener Malz, Gersten-Diastasemalz und
Gersten-Sauermalz) zugebrüht, dies erhöht die Temperatur der Malz-Maische auf die benötigte Temperatur für die
Verzuckerung. Diagramm: FH JOANNEUM (2020).

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Die Überprüfung der Verzuckerung erfolgte mittels Jodprobe. Dazu wurde ein Aliquot an Maische nach
Ende der Verzuckerungsrast entnommen, mit ca. 500 µl Jod-Kaliumiodid-Lösung (Lugolsche Lösung,
bezogen von MashCamp, Wien, Österreich) vermengt.

Das Läutern erfolgte mittels in der Brauanlage integriertem Läutersieb (Maische-/Läuterkessel). Die
Würze wurde zusätzlich durch einen nachgeschalteten Nylon-Monofilamentfilter mit einer
Maschenweite von 150 µm (bezogen von MashCamp, Wien, Österreich) filtriert, um größere Partikel
und Schwebstoffe abzutrennen. Als Nachgussmenge (auch „Anschwänzwasser“) zum Auswaschen des
Restzuckers aus dem Treber wurde jeweils das 1,25fache des Schüttungsgewichtes in Litern mit der
jeweiligen Läutertemperatur gegeben (ca. 90 °C bei den Experimentalsuden A, B, C und D). Der
Nachguss bei Schüttungen mit 10 kg betrug somit 12,5 Liter. Bei 8 kg eingesetzter Schüttung belief sich
der während des Läuterns aufgetragene Nachguss auf 10 Liter. Bei der geringsten eingesetzten
Schüttungsmenge von 6 kg betrug das Volumen an Nachguss 7,5 L.

Der Maischversuch für den Experimentalsud C wurde abgebrochen. Grund war eine hochviskose und
kompakte Maische, die nicht läuterfähig und jodpositiv war, also nicht verzuckerte Stärke enthielt. Dies
war aufgrund des hohen Schüttungsanteils an Buchweizen und des auf maximal 40 L limitierten
Hauptgussvolumens zwar zu erwarten, der Überschuss an eingesetzter thermostabiler Amylase und
die geringere Viskosität des Kastanienanteils der Maische erbrachten dennoch die Entscheidung,
diesen Maischversuch durchzuführen.

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Würzekochen und Kühlen
Die gewonnene Würze der Experimentalsude A, B, D und E wurde für 80 bis maximal 90 Minuten
wallend gekocht. Der Würzebruch wurde abgeschöpft. Für die Sude A bis D erfolgte jeweils eine
Hopfengabe zu Kochbeginn, mit einer Kochdauer von ca. 60 bis 70 Minuten. Es wurden Hopfenpellets
Typ 90 der Sorte „Aurora“ mit einem Alphasäuregehalt von 7,3 % verwendet (Anbaugebiet:
Mühlviertel, Österreich, bezogen von MashCamp, Wien, Österreich). Für den Sud E (50 % Gerstenmalz,
50 % Esskastanien) wurden Pellets der Sorte „Malling“ mit einem Alphasäuregehalt von 7,3 %
verwendet. Die Kochzeit betrug 40 Minuten. Dieser Hopfen stammt ebenfalls aus dem
österreichischen Anbaugebiet im Mühlviertel. Der für alle Sude angestrebte IBU-Bereich (IBU:
International Bitterness Units) war eine Konzentration an Iso-alpha-Säuren zwischen minimal 18 und
maximal 30 mg/L (entspricht 18 und 30 IBUs). Berechnet wurden die IBUs mittels der Formel nach
Tinseth (Wright et al., 2013). Die Würze aus Maischversuch C (50 % Esskastanien/50 % Buchweizen)
wurde verworfen. Diese Würze war hockviskos, jodpositiv und wies eine intensiv rotbraune Färbung
auf. Die Gesamtkochzeit, Hopfengaben, und die nach der Tinseth-Formel berechneten IBUs sind in
Tabelle 7 wiedergegeben.

Tabelle 7. Gesamtkochzeit, Würzevolumen und Hopfengaben (Aurora AUT) der Sude A bis E. Die verwendete Hopfensorte
war Aurora (AUT), die Gabeform Pellets vom Typ 90. Tabelle: FH JOANNEUM.

 Gesamtkochzeit, Würzevolumen und Hopfengaben (Aurora AUT) der Sude A bis E
 Iso-alpha-
 Gesamtkochzeit Volumen der Kochzeit IBU
 Hopfengabe Säure-
 Sud der Würze Kochwürze Hopfengabe Anstellwürze
 in [g] Gehalt
 [min] [L] [min.] [mg/L]
 Hopfen [%]
 A 80 17 25 7,3 70 27,3
 B 85 27 25 7,3 60 18,4
 C abgebrochen - - - - -
 D 90 30 40 7,3 65 27,7
 E 80 25 50 6,6 40 29,9

Die Kühlung der Würzen auf die jeweiligen Anstelltemperaturen erfolgte mittels durchflussregulierter
Edelstahl-Kühlschlange (11m, DN 10 Milchgewindeanschluss, bezogen von Sudkraft GmbH, St. Peter a.
O.). Für die untergärigen Hefen wurde die Würze nachgeschaltet in einem zylindrokonischen Gärtank
mit Doppelmantel und externer Glykolkühlung (Grainfather Conical Fermenter, Grainfather Glycol
Chiller, bezogen von MashCamp, Wien, Österreich) auf die benötigte Anstelltemperatur gekühlt.

Es wurden zusätzlich die folgenden entscheidenden Parameter zu den einzelnen Herstellungsschritten
während des gesamten Bauprozesses gemessen: Temperatur, Extraktgehalt, pH-Meter. Für die pH-
Messungen wurden Proben in 50 ml Falcons gezogen, in Wasser gekühlt, um enzymatische Reaktionen
zu verlangsamen und bei ca. 20 °C Probentemperatur gemessen.

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Die Messgeräte wurden vor jeder Messreihe kalibriert, beziehungsweise justiert. Die Justierung der
Biegeschwinger und des analogen Handrefraktometers zum Nullabgleich erfolgte mit nicht
aufbereitetem Brauwasser. Die Herstellungsschritte, die dabei durchgeführten Messungen, die Anzahl
der Messungen pro Probe (aus denen die jeweiligen Mittelwerte gezogen werden) und die
verwendeten Messgeräte sind in Tabelle 8 gelistet.

Tabelle 8. Durchgeführte Messungen und Messparameter der einzelnen Brauprozess-Schritte, inklusive der verwendeten
Messinstrumente. J = Messung durchgeführt, - = keine Messung. Tabelle: FH JOANNEUM.

 Durchgeführte Messungen und Messparameter der einzelnen Brauprozess-Schritte
 Messparameter
 Spezifische
 Extrakt % in Dichte Extrakt % in
 Beprobt Temperatur pH-Wert Dichte
 °P [g/cm³] °B
 [g/cm³]
 Brauwasser J J J J J J
 Brauwasser J J J J J J
 aufbereitet
 Maische J J - - - -
 (Einmaischen)
 Maische vor J J - - - -
 Läutern
 Vorderwürze - - J J J J
 Anstellwürze J J J J J J
 Jungbier J J J J J J
 Fertiges J J J J J J
 Erzeugnis
 Messgerät PT 100 WTW pH EasyDens; EasyDens; EasyDens; Refraktometer
 (Sudkraft 3110 (WTW (Anton Paar (Anton (Anton ORA 32BA
 GmbH, St. GmbH, GmbH, Graz Paar Paar (KERN &
 Peter a. O., Weilheim, Österreich); GmbH, GmbH, SOHN GmbH,
 Österreich); Deutschland) Tilt TM
 Graz Graz Balingen,
 Testo 108 Hydrometer Österreich) Österreich) Deutschland)
 werkskalibriert V 2.0
 (Testo GmbH, (Baron
 Wien, Brew
 Österreich); Equipment
 TiltTM LLC, Santa
 Hydrometer V Rosa, U. S.
 2.0* (Baron A.)
 Brew
 Equipment
 LLC, Santa
 Rosa, U. S. A.)
 Messwerte Laufende Laufende Laufende Laufende Laufende
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 pro Probe(n) Messungen Messungen Messungen Messungen Messungen
*Bluetooth-Hydrometer, Messgerät befindet sich während Messung im Gärtank und schwimmt im Medium

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Gärführung
Die Gärführung erfolgte unter- und obergärig. Folgende Hefestämme wurden dazu verwendet:

  Lallemand LalBrew® Nottingham High Performance Ale Trockenhefe - obergärig
  Lallemand LalBrew® Verdant IPA Ale Trockenhefe - obergärig
  Lallemand LalBrew® Diamond Lager Trockenhefe - untergärig
  Weihenstephan-W 34/70 dickflüssige Hefesuspension bezogen von der Brauerei Pockbier
 (Landwerkstatt & Genusslabor, Pichla bei Mureck, Österreich) - untergärig

Für die Gärführung wurden nach Möglichkeit die Empfehlungen der European Brewery Convention
berücksichtigt (Anderson et al., 2000). Die Anstelltemperatur der untergärig geführten Sude lag jeweils
ca. 2 °C unterhalb der als optimal angegebenen Gärtemperatur und wurde sukzessiv auf diese erhöht
(1 °C innerhalb von 24 h). Die Messung der Gärtemperatur und des Extraktes erfolgte in regelmäßigen
Abständen mit den bereits in Tabelle 8 angeführten Messinstrumenten. Aus den aufgezeichneten
Werten wurden mittels Microsoft Excel (Microsoft Office Professional Plus 2016)
Temperaturverlaufskurven und Kurven zum Verlauf des Extraktabbaus erstellt. Das Geläger,
beziehungsweise das Hefesediment wurde dabei in folgenden Zeitintervallen nach dem Anstellen über
den Totalablauf des zylindrokonischen Gärtanks (ZKG) abgeschossen:

  Erstes Abschießen des Gelägers: 5 Tage nach Anstellen
  Zweitens Abschießen des Gelägers: 14 Tage nach Anstellen
  Drittes Abschießen des Gelägers: unmittelbar vor Abfüllen

Das Abfüllen des Jungbieres erfolgte über den Klarablauf des ZKG. Die Karbonisierung erfolgte durch
Flaschengärung, als Speise wurde Saccharose (Haushaltszucker) verwendet. Dazu wurden pro Liter
Jungbier 4 bis 5 g Saccharose gegeben, um eine Zielkonzentration von circa 4 bis 5 g CO2/L Bier zu
erzielen. Von jedem Batch wurden zwecks Vergleiche ebenfalls nicht karbonisierte Proben in Flaschen
abgefüllt.

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Analyse der Endprodukte im Sudhaus Anton Paar mit dem PBA-B M Packaged Beverage
Analyzer for Beer
Eine umfassende Gesamtanalyse der erzeugten Endprodukte dieser Versuche erfolgte im Sudhaus
Anton Paar mit dem PBA-B M Packaged Beverage Analyzer for Beer (PBA-B M). Im Rahmen dieser
Analysen wurden zahlreiche weitere Parameter messtechnisch erfasst und die an der FH JOANNEUM
durchgeführten Messungen auf ihre Reproduzierbarkeit hin überprüft. Folgende Parameter wurden
mit dem PBA-B M in den Endprodukten (je drei technische Replikate pro Batch) analysiert:

  Alkohol (% v/v)
  Dichte, CO2-korrigiert (g/cm³)
  Alkohol (% w/w)
  Ew - Tatsächlicher Extrakt (% w/w)
  Es - Scheinbarer Extrakt (% w/w)
  Stammwürze, °Plato - (% w/w)
  Vw - Tatsächlicher Vergärungsgrad (% w/w)
  Vs - Scheinbarer Vergärungsgrad (% w/w)
  Kalorien (kJ/100mL)
  CO2-Konzentration (ppm | g/L)
  O2-Konzentration (ppm | g/L)
  Farbwert (EBC, European Brewery Convention Colour Scale)
  Trübung (EBC, European Brewery Convention Colour Scale)
  pH-Wert (CO2-korr.)

Der Farbwert und die Trübung können nur als Näherungswerte betrachtet werden, da die vorliegenden
Sude nicht filtriert sind. Nicht sedimentierte Hefezellen und Feststoffe beeinflussen die genannten
Messparameter erheblich.

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