Extract efficiëntie en brouwzaalrendement van bier brouwen. Hoe storting berekenen?

Er bestaat helaas veel spraakverwarring over de begrippen extract efficiëntie en brouwzaalrendement met betrekking tot het brouwen van bier. In de Engelse literatuur wordt extract efficiëntie meestal berekend als een verhouding tussen de extract efficiëntie behaald in de praktijk vergeleken met de theoretisch hoogst mogelijk haalbare extract efficiëntie bepaald in het labo.

Als de hoogst mogelijk haalbare extract efficiëntie bepaald in het labo 80% is, en als een brouwer in de praktijk 75% extract rendement bekomt dan wordt dat bij deze benadering een extract efficiëntie van 75/80 = 94%.

Het probleem met deze manier is dat de hoogst mogelijke haalbare extract efficiëntie bepaald in het labo gebeurd met een brouw methode, het Congres van Salzburg brouwproces uit het gezegende jaar 1907, dat ver afwijkt van de huidige manier van brouwen (bijlage 1).

In de Duitse en Belgische brouw literatuur wordt daarom de extract efficiëntie bepaald met betrekking tot de hoeveelheid gebruikte mout. Men beoogt immers te weten hoeveel extract de brouwer, door zijn manier van brouwen en met zijn apparatuur, heeft gehaald uit de hoeveelheid gebruikte mout. Dit extract is opgelost in een hoeveelheid volume. Men kan dus de extract efficiëntie bepalen na elke stap van het brouwproces door meten van het extract in gram/liter (via densiteit of graden Plato tabel) en het volume en dit vergelijken met de hoeveelheid mout die is gebruikt bij de storting.

Ter herinnering: het extract is de som van alle oplosbare bestanddelen die men tijdens het maischen uit het mout kan halen, aangevuld met oplosbare hop bestanddelen tijdens het koken.

Een extract uit 100% Pils mout storting heeft volgende gemiddelde samenstelling:Prof. Ludwig Narziss, handboek bierbrouwerij (2004) :

Fructose en Glucose ( C6H1206 ) 7-9 % vergistbaar Saccharose (=sucrose) ( C12H22011 ) 2-4 % vergistbaar Maltose ( C12H22011 ) 43-47 % vergistbaar Maltotriose ( C36H32016 ) 11-13 % vergistbaar Dextrines (Glu-4 tot Glu-27) 25-36% niet vergistbaar Eiwitten 3-5 % niet vergistbaar Smaak&bitterstoffen&mineralen < 1% niet vergistbaar

Om de spraakverwarring te vermijden, eerst enige afspraken (definities) over wat we bedoelen met extract efficiëntie en brouwzaalrendement. Een eenvoudig brouwschema kan daarbij helpen.

1) Extract efficiëntie (enkel voor congres wort labo bepaling)

Dit is het % extract bekomen uit het mout via het congres van Salzburg brouwproces, vastgelegd door de Europese Brouwers Associatie ( zie bijlage 1). Het is de standaard labo maisch methode die in Europa wordt gebruikt door alle mouterijen. Deze extract efficiëntie % waarden worden vermeld op alle kwaliteit analyses van mout. Meestal worden de extract % resultaten berekend op droge stof (mout bevat steeds vocht tussen 2-6%) en bepaald voor een fijne en een grove schroting (zie bijlage 3)

Kwaliteit mout (Pils, Pale, Crystal) moet minstens 80,5 % extract efficiëntie halen waarbij het verschil tussen een fijne en grove schroting een goede aanduiding is voor de maat van modificatie van het mout. Voor kwaliteits mout moet het verschil fijn/grof kleiner zijn dan 1,8%. Kleiner verschil geld als beter.

2) Brouwzaalrendement

Dit is het % extract bekomen uit de mout storting gemeten in de brouwzaal bij het volume einde koken. Dit extract % is verschillend voor elke brouwerij en

sterk afhankelijk van de gebruikte brouw apparatuur, filtratie methode, hop dosage en koelsysteem. Vandaar de naam brouwzaalrendement.

De brouwer wil namelijk weten hoeveel stamwort ( en later bier) hij kan maken met bijvoorbeeld een storting van 100 kg mout.

Omdat er verliezen zijn bij elke stap van het brouwproces moet men beslissen waar precies het extract (en het volume) wordt gemeten. Klassiek, en in de meeste brouwerijen, wordt dat gedaan op het einde van het kookproces. Duitse brouwerij handboeken spreken van “Sudhausausbeute”, of vertaald “brouwzaalrendement”.

Het brouwzaalrendement, BZR, wordt als volgt berekend (formule 1):

BZR = (Stamwort Volume * °Plato * densiteit* korrectie-factor ) / storting

Stamwort Volume = volume stamwort einde koken °Plato en densiteit van staal genomen einde koken, gemeten bij 20°C Korrectiefactor =0,96 ( uitzetting kokend wort)

Als voorbeeld nemen we twee brouwsels met een storting van 5 kg mout.

Resultaat Stamwort A = 25 liter met °Pt = 14,0; densiteit = 1,057

Resultaat Stamwort B = 20 liter met °Pt = 17,2 ; densiteit = 1,071

BZR-A = (25 * 14,0 * 1,057 * 0,96) / 5 = 71% (afgerond) BZR-B = (20 * 17,2 * 1,071 * 0,96) / 5 = 71% (afgerond)

De factor 0,96 is een correctie factor voor het volume verschil van kokend water met water op 20°C.

Beide brouwsel hebben hetzelfde BZR omdat ze beide evenveel extract hebben gehaald uit een storting van 5kg. Hoeveel extract? Aflezen in Plato tabel van bijlage 2.

Via de Plato-extract tabel ( bijlage 2 ):

Plato = 14,0 °Pt komt overeen met ongeveer 148 gram extract/liter

Plato = 17,2 °Pt komt overeen met ongeveer 184 gram extract/liter

Extract stamwort-A = 25 liter * 148 gram/liter *0,96 = 3,5 kg (afgerond) Extract stamwort-B = 20 liter * 184 gram/liter * 0,96 = 3,5 kg (afgerond)

Bij professionele brouwerijen is het volume van de kookketel via een meettoestel gegradueerd voor de accijnzen en kan het volume vrij nauwkeurig worden afgelezen. Voor hobbybrouwers is dat niet altijd het geval.… Als alternatief kan men dan het wort volume meten dat na de koeling naar de gist tank gaat. Gezien het te verwachtte extra verlies bij deze extra stap, zal zulk een rendement meting-berekening per definitie lager uitvallen.

Voorbeeld XYZ: ik wil 20 liter stamwort met 15 °Plato ( densiteit = 1,061)

Hoeveel mout storten in hoeveel brouwwater en hoeveel spoelwater ???

De antwoorden op die 3 vragen zijn afhankelijk van de brouw apparatuur en de manier van brouwen ( verlies van volume en extract in de verschillende stappen van het brouwproces) en het brouwzaalrendement.

Een goede benadering is om te beginnen met BZR = 62% en de veronderstelling dat voor 20 liter stamwort men ongeveer 30-35 liter water nodig heeft. Te verdelen over brouwwater en spoelwater.

BZR = 62% ( een eerste benadering) = 0,62 Formule 1: Storting = (20*15*1,061*10)/ 0,62 = 5134 gram

o De factor 0,96 valt weg omdat we volume meten na koeling.

o De factor10 komt van de eenheden ( 100 gram omzetten naar kg)o 62% = 0,62

Hoeveel brouwwater en spoelwater ??o Verdeling brouw-spoelwater is afhankelijk van apparatuuro Een “optimale” verhouding brouwwater/mout = 4 (tussen 2,5-5)

Dus brouwwater = 5,13 * 4 = 20,5 liter o Einde maischen geeft dit ongeveer 5130*0,8/20,5 = 200 gram

extract/liter of densiteit = 1,077 of 18,6°Pt (controleren) o Einde masichen : hier kan je al een eerste controle doen

Spoelwater = 10 liter ( een gok op basis van te verwachte verlies) Verlies in draf is ongeveer 0,75*5,13 = 3,8 liter Verlies in al de brouwproces stappen = 2-4 liter Verlies door verdampen = 2-3 liter

Volume wort in kookketel, einde koken = 21 liter (meting) Volume wort dat naar gisttank gaat = 20 liter (meting) Densiteit meting van staal dat naar gisttank gaat bij 20°C = 1,061 kg/liter Tabel geeft hiervoor 159 gram extract/liter (afgerond) Brouwzaalrendement = (159 * 20 ) / 5130 = 62 %

Als men hetzelfde recept een aantal keren brouwt zal men de 3 onbekende factoren ( BZR, brouwwater, spoelwater) beter kunnen bepalen. Meten is weten.

Een algemene regel voor hobbybrouwers : voor het bekomen van 20 liter stamwort kan men best starten met ongeveer 30-35 liter water, te verdelen over brouwwater en spoelwater.

Een optimale verhouding brouwwater/mout storting voor een goede extractie = 4 (niet dik, niet dun). Men kan natuurlijk kiezen tussen dik ( 2/1, eerder voor donkere bieren) ) en dun (5/1, eerder voor blonde bieren) in-maischen naargelang het bier type dat men wil.

Het handboek over bierbrouwen van Briggs et al.” Brewing Science and Practice” (2009) vermeldt daarover het volgende :

Extract % in functie van brouwwater/mout verhouding

Water/mout 2/1 2,7/1 4/1 5,3/1Extract % 71,7% 77,0% 80,0% 79,9%Vergistbaar extract % 52,3% 56,3% 58,5% 57,8%Oplosbaar eiwit 3,6% 3,5% 3,4% 3,3%

Vandaar onze keuze voor verhouding brouwwater/mout = 4/1

Het volume stamwort en het % extract van dat volume wort na koeling is sterk afhankelijk van de brouw apparatuur en van de gevolgde brouwmethode zoals:

Hoeveelheid brouwwater en spoelwater Filtratie proces, verlies extract in draf kan aanzienlijk zijn Hoeveelheid water verdampt tijdens maischen en koken Verlies (volume en extract) bij elke stap van het brouwen

Voor een storting van 5 kg mout kan men aannemen dat er ongeveer 3-4 liter water met extract zal achterblijven in de draf (afhankelijk van filtratie proces met hevelfilter of filterkuip met of zonder persen van de draf). De hoeveelheid extract aanwezig in die 3-4 liter is afhankelijk van de hoeveelheid spoelwater dat men heeft gebruikt.

Hevelfilters, filterplaat en filterkuip:

Het volume verlies tijdens maischen en koken is afhankelijk van de gebruikte techniek. Voor de hobbybrouwer is de techniek meestal “spelen met het deksel van de ketel”. Men rekent op ongeveer minimum 5-10% verdamping om de ongewenste precursors (DMS, ...) te verwijderen.

Tijdens het koken (70-90 minuten) kan de brouwer het gewenste eind stamwort bereiken door al of niet meer water te verdampen, desnoods water toe te voegen indien nodig om het stamwort te verlagen.

Allemaal goed en wel, maar hoeveel brouw en spoel water heb ik nu nodig voor het bereiken van 20 liter stamwort van 15 °Pt (densiteit = 1,061) ?

Het is duidelijk dat het antwoord zal verschillen van brouwer tot brouwer en van de gebruikte apparatuur. Het juiste antwoord kan men pas weten nadat men een aantal keren hetzelfde recept op dezelfde manier heeft gebrouwen.

Dr.Ing ferdinand meeus

Voor vragen : mail naar ferdinand@kwantum.biz

Bijlage 1 (labo extract bepaling)

Congres van Salzburg brouwproces. “Congres wort“ EBC methode 4.5.1

Storting = 50 gram gemalen mout (grof en daarna fijn) 200ml gedistilleerd water bij 45°C gedurende 30 minuten Constant roeren met 80 toeren/minuut Temperatuur verhogen naar 70°C met 1°C/minuut Toevoegen van 100 ml gedestilleerd water aan 70°C 1 uur roeren bij 70°C Afkoelen naar 20°C in 10-15 minuten Breng inhoud van beker op 450 gram met gedestilleerd water Filtratie op plooifilter Breng eerste 100 ml wort filtraat terug op filter Filtratie stoppen als draf volledig is vrij gekomen of na max. 2 uur Het bekomen filtraat is het congres wort Bepaal densiteit van congres wort met pyknometer

Het resultaat van deze densiteit meting wordt uitgedrukt als extract efficiëntie berekend op droge stof mout storting.

Het resultaat wordt vermeld op de kwaliteitsanalyse van mout als “Extr. Rend D.s= 83,1% ” (zie bijlage 3), of de extract efficiëntie berekent op droge stof.

Commentaar:

tijdens maischen werkt men met verhouding water/mout = 6 tijdens filtratie is verhouding water/mout = 8

Besluit

Het brouwproces van het labo “Congres wort” wijkt sterk af van de huidige manier van brouwen.

Bijlage 2 : Tabel °Plato, gecorrigeerd door Goldiner&Klemann voor gebruik bij densiteit 20°C/20°C– gram extract/liter.

Deze tabel is de bijbel van elke brouwer, gebaseerd op de tabellen van Fritz Plato, gecorrigeerd door Goldiner&Klemann voor gebruik bij 20°C/20°C

De tabel is geldig voor gebruik met hydrometer die geijkt is door water bij 20°C en wordt gebruikt bij wort van 20°C. Vandaar 20°C/20°C. Opletten dat je niet werkt met hydrometer geijkt voor 20°C/4°C ( zoals originele tabel Plato).

De berekening voor mogelijk % vol. Alcohol is gebaseerd op 2 veronderstellingen :

% vergistbare suikers in stamwort = 64% Omzetting van vergistbare suikers in stamwort extract naar alcohol

is stoechiometrisch met gewichtsfactor = 0,51

Bijlage 3 : vb. extract efficiëntie gemeten op droge stof = 83,1 %