Der ideale Starter

Ein Tag in der Hefebank Weihenstephan

Ein paar Hobbybrauerkollegen vom Münchner Stammtisch hatten die seltene Gelegenheit, die Hefebank Weihenstephan einen Tag lang zu besuchen und deren technischen Leiter Ulrich Peise mit Fragen zu löchern. Und viele der dabei gewonnenen Erkenntnisse lassen sich bestens auch im Hobbymaßstab nutzen.

Zur Geschichte

Hefebuch

Fast schon eine Reliquie: Prof. Weinfurtners Hefebuch

Die Hefebank Weihenstephan, wohl die älteste und prestigeträchtigste Hefebank, steht in keiner wirtschaftlichen Verbindung zur TU München. Sie wurde in den 1940er-Jahren von Prof. Weinfurtner gegründet (daher kommt übrigens das W in den Bezeichnungen der Hefestämme!) und vom jeweiligen Weihenstephaner Lehrstuhlinhaber nebenberuflich betrieben, bis nach einer Vakanz sie Dr. Fritz Briem vor einigen Jahren erwerben konnte.

Ihr Auftrag ist es, die Brauindustrie weltweit mit einer Vielzahl von Hefestämmen zu versorgen, wobei das Alleinstellungsmerkmal in einem speziellen, geheim gehaltenen Konservierungs- und Propagationsverfahren besteht, das es erlaubt, auch nach Jahrzehnten die Originalstämme ohne Mutationen anbieten zu können. Während in der Brauindustrie in den letzten Jahrzehnten weltweit fast nur noch mit wenigen, an den Fingern abzuzählenden Hefestämmen gearbeitet wurde, ist die Hefebank Weihenstephan eine Arche für ca. 1000 unterschiedliche Kulturen, darunter ca. 400 Bierhefen. Etwa 180 Stämme davon sind aktuell in Verwendung.

Führung durch die Hefebank

Tabernakel

Blick ins Allerheiligste der Hefebank

Die Hefebank residiert in einem schlichten, modernen Büro- und Werkstattgebäude in einem Gewerbegebiet in der Hallertau. Kein Schild weist auf den Schatz hin, der sich dort befindet. Gewissermaßen das Allerheiligste ist eine Reihe großer Kühlschränke, in denen die einzelnen Stämme auf Schräg-Agar aufbewahrt werden. Ulrich Peise öffnet stolz einen dieser Kühlschränke für wenige Sekunden ehrfurchtsvoll wie einen Tabernakel, so dass wir einen Blick hinein erhaschen können. Ferner sehen wir zwei Reinraum-Werkbänke für sämtliche Manipulationsschritte zur Propagation sowie eine ganze Batterie von Magnetrührern, auf denen in großen Flaschen die Starter aufgezogen werden. Der Versand an die Kunden erfolgt in vier unterschiedlichen Formen:

Von Schrägagar, Watte oder von sog. Kryoperlen kann im jeweiligen Zielbetrieb unter Reinzuchtbedingungen die Hefe selbst hergeführt werden. Die Kryoperlen erlauben die tiefgefrorene Aufbewahrung der Kultur. Wer sich die ersten Propagationsschritte ersparen möchte, kann auch einen 500 ml-Flüssigstarter beziehen.

Propagation für Hobbybrauer

Vieles von Ulrichs enormen Expertenwissen über Hefepropagation ist auch für uns Hobbybrauer bestens nutzbar. Denn sehr oft stellen sich Fragen wie:

„ich habe hier das Geläger aus drei Weißbierflaschen/eine x Monate alte Erntehefe/einen Activator-Beutel Wyeast –Hefe und möchte damit y Liter Würze anstellen. Brauche ich dafür einen Starter?“

Grundlagen: Phasen der Hefevermehrung und Vergärung

Die zwei wichtigsten Kriterien sind die Hefequalität und die Hefemenge. Zunächst zur Hefequalität:

Um entscheiden zu können, welches Vorgehen bei der Hefepropagation zielführend ist, müssen wir ein paar Grundlagen über die Hefevermehrung verstehen. Betrachtet man die Menge der aktiven Hefezellen während der Gärung, kann man vier Phasen unterscheiden:

  • Die Lag-Phase oder Latenzphase: Die Hefe passt sich, stark vereinfachend gesprochen, an die Würze an. Sie analysiert die verfügbaren Nährstoffe und bereitet durch Aktivierung von Enzymen ihren Stoffwechsel vor. Innerhalb der Hefezelle findet dabei eine Unmenge an Stoffwechselprozessen statt, die aber noch keinen Einfluss auf die Würze haben. Wir warten auf das Ankommen der Gärung.
  • Die Log-Phase: Die Hefe ist voll aktiv, noch besteht ein gutes Angebot an Nährstoffen und Sauerstoff. Die Hefe vermehrt sich über mehrere Teilungszyklen hinweg mit konstanter Vermehrungsrate. Die Gärung setzt ein.
  • Die stationäre Phase: Der Sauerstoff ist verbraucht, die Nährstoffe nehmen ab, der Platz wird knapp. Es kommt zu einem Gleichgewicht zwischen Hefevermehrung und –Absterben. Für uns läuft die alkoholische Gärung verlangsamt weiter, der Extrakt wird abgebaut
  • Die letale Phase: Die Nährstoffe sind verbraucht, die Hefe verhungert oder geht an den eigenen Stoffwechselprodukten zu Grunde. Die Gärung kommt zum Erliegen.
Extraktabbau

Typischer Gärverlauf (Extraktabbau)

Für uns besser mess- und sichtbar ist der Gärverlauf am Extraktabbau: Zunächst das Warten auf das Ankommen, dann die einsetzende Gärung mit stärkstem Extraktabbau (steilster Gradient) während der Hochkräusen, dann immer weiteres Verflachen der Kurve, bis schließlich die Endvergärung asymptotisch erreicht wird.

Bezogen auf das Alter der Hefezellen lassen sich wiederum folgende vier Stadien unterscheiden:

  • „Kinder“, die gerade durch Sprossung gebildet wurden, aber noch nicht vermehrungsreif sind,
  • „Junge Erwachsene“, die in voller Blüte stehen und vermehrungsaktiv sind,
  • „Erwachsene“, deren Vermehrungsrate durch immer mehr Sprossnarben (inaktive Oberfläche) langsam zurückgeht,
  • „Senioren“ mit reduziertem Stoffwechsel, mit deren baldigem Absterben zu rechnen ist.
hefealter

Hefezellen sind unterschiedlich gesund

Nur die allerbeste Hefe

Was bedeutet das alles für uns? Wenn wir die optimale Hefe zum Anstellen oder zum Impfen des nächstgrößten Starters haben wollen, so ergeben sich daraus zwei Ziele:

  • In Bezug auf das Hefealter möglichst viele „Kinder“ und „junge Erwachsene“ (und dementsprechend möglichst wenige Senioren)
  • In Bezug auf die Hefeaktivität möglichst am Übergang zwischen Log- und konstanter Phase (größte Hefekonzentration mit höchster Aktivität), in der Graphik die rote „Blase“.
Hefeaktivitaet

Hefen sind unterschiedlich aktiv

Wollen wir unsere ideale Anstellhefe aus einem in Gärung befindlichen Sud gewinnen („Anstellen mit Kräusen“), so empfiehlt sich eine gerade voll angekommene Gärung (beginnende Hochkräusen), typischerweise nach 48 bis 72 Stunden. Bei untergärigem Bier sollte dafür ein Teil der gärenden Würze mit in Schwebe befindlicher Hefe genommen werden, bei obergärigem Bier die aufschwimmende Hefedecke. Die Hefezellzahl sollte sich idealerweise nach 24 Stunden etwa verdoppelt haben, so dass man einen Tag nach dem Ankommen der Gärung (Überweißen) einen weiteren Sud „drauflassen“ kann.

ulm-vergleich

Größenvergleich: Wären wir eine Hefezelle, wäre ein Millimeter höher als das Ulmer Münster

Damit wird auch klar, dass man auch bei einem Starter möglichst nicht auf das Absetzen der Hefe warten sollte und nicht, wie oft beschrieben, den Würzeüberstand abdekantieren sollte: Denn so richtig setzt sich die Hefe erst nach Endvergärung ab (vor allem bei einem belüfteten Starter)! Im Bodensatz würden wir dann einen hohen Anteil mittelalter und alter Hefen gewinnen, noch dazu am Ende ihrer Aktivität: Die „Blase“ im Diagramm würde deutlich breiter werden und nach hinten wandern. Außerdem entspricht die Schichtdicke jedes Millimeters Hefesediment über hundert Hefezellen übereinander: Wo wollte man darin die Hefe mit den besten Eigenschaften finden?

Ziehen wir den Starter aber auf einem Magnetrührer auf und überführen ihn gegen Ende der Log-Phase komplett in das nächstgrößere Würzevolumen, picken wir uns damit zielgenau die Hefen am Idealpunkt heraus.

Belüften ja oder nein?

Magnetrührer

Hefepropagation auf dem Magnetrührer

Bei diesem Vorgehen muss ein Starter auch nicht dauernd belüftet werden, zudem dies immer eine gewisse zusätzliche Infektionsgefahr birgt. Es genügt, wenn man einen Magnetrührer hat, zur Initialbelüftung anfangs so schnell zu rühren, dass der Strudel hörbar rauscht und damit Luft einzieht. Danach kann man den Rührer langsamer stellen, so dass ein z.B. nur noch 2 oder 3 cm tiefer Strudel eine gleichmäßige Durchmischung anzeigt.

Bei einem unbelüfteten Starter muss man auch nicht zwingend so genau den richtigen Zeitpunkt zum Anstellen abpassen wie bei einem belüfteten. Und sollte man etwa aufgrund der Farbe der Propagationswürze doch nicht den kompletten Starter zum Anstellen verwenden wollen, kann man mit genügendem Zeitpuffer die Hefe vor dem Anstellen dann doch absetzen lassen.

Die richtige Anstellmenge

Oft hört man für untergäriges Bier die Faustregel, mit 0,5 bis 1 Liter dickbreiiger Hefe pro hl anzustellen. Dickbreiige Hefe (das ist der Bodensatz, wenn sich z.B. Erntehefe abgesetzt hat) enthält 1 bis 2 Milliarden Hefezellen pro ml. Wenn wir also einen Hektoliter Würze mit 0,5 Liter Hefe von 2*109 Zellen/ml anstellen, sind das 10 Millionen Zellen/ml in der Anstellwürze.

Besser und genauer sind die Zielwerte für untergäriges Bier von 1 bis 1,2*106 Zellen/ml pro Grad Plato (was bei einem Vollbier ca. 10 bis 15*106 Zellen/ml entspricht) bzw. für obergäriges Bier von 0,5 bis 1*106 Zellen/ml pro Grad Plato.

Stellen wir statt mit Erntehefe mit frisch propagierter Hefe an, sieht es völlig anders aus: Ein typischer Wert für Propagationshefe wäre 100*106 Zellen/ml, so dass wir dann 11 Liter Hefe auf 1 hl geben müssen: Ein Riesenunterschied!

Propagationsschritte

Da wir Hobbybrauer im Gegensatz zu kommerziellen Reinzuchten nicht steril, sondern bestenfalls keimarm arbeiten können, sollten wir für ein möglichst zügiges Ankommen der einzelnen Propagationsschritte sorgen, um Fremdkeimen möglichst wenig Gelegenheit zu geben. Gehen wir also davon aus, dass wir jeden Propagationsschritt genauso wie eine Anstellwürze jeweils mit mindestens 10*106 Zellen/ml anstellen sollten.

Wenn wir weiter annehmen, dass sich die Hefe unter idealen Propagationsbedingungen (20°C, nährstoffreiche Würze, Magnetrührer) innerhalb von 24 h auf 100*106 Zellen/ml vermehrt , ergibt sich daraus wie von selbst eine Propagationsfolge von 1:10, jeder Schritt hat also das 10-fache Volumen des Vorigen. Also beispielsweise so:

  • Schrägagar abimpfen in 10 ml Würze
  • Nach 1 Tag überführen in 100 ml Würze
  • Nach 1 Tag überführen in 1 l Würze
  • Nach 1 Tag überführen in 10 l Würze
  • Nach 1 Tag anstellen und vergären von 1 hl Würze.

Man müsste also 4 Tage vor dem Sudtermin mit der Propagation beginnen. Auch hier empfiehlt es sich natürlich, die einzelnen Starter nicht zu dekantieren, sondern komplett in die jeweils nächste Stufe zu überführen.

Noch sicherer ist man unter Hobbybedingungen mit einer Propagationsfolge von 1:8. Ist in der Ausgangshefe der Anteil lebender Zellen aber ungewiss oder gering (z.B. lange gelagerte Erntehefe, eine alte Trockenhefe oder Flaschengeläger), sollte man mit deutlich kleineren Propagationsschritten von 1:2 oder 1:3 beginnen, also z.B. 10 ml in 20 ml in 60 ml in 300 ml in 1,5 l in 10 l. Nur der letzte Schritt vor dem Anstellen sollte jeweils „groß“ gewählt werden.

Die richtige Propagationswürze

Ideales Medium zu Hefevermehrung ist Bierwürze. Natürlich wird nicht jeder ein paar Tage vor dem Sud einen eigenen Propagationssud machen wollen, auch wenn dazu ein Vorderwürzesud mit einer einfachen Kombirast, z.B. 1 Stunde bei 68°C, vollkommen genügen würde. Fein raus ist man, wenn man vom letzten Sud etwas Würze in passenden Portionen eingefroren hat und diese nur noch aufzutauen, ggf. zu verdünnen und abzukochen hat. Für die ersten, kleinen Portionen haben sich Einweg- Blisterbeutel für Eiswürfel bestens bewährt. Beim Abkochen kann man gleich etwas Hefenährsalz oder sogar etwas alte Hefe als Nahrung zugeben.

Ansonsten kann man auch bestens mit Malzextrakt als Propagationswürze arbeiten, auf etwa 6-8 Grad Plato eingestellt und idealerweise mit etwas Hefenahrung. Malzbier, alkoholfreies Bier aus gestoppter Gärung oder gar Apfelsaft sind eher nur als absoluter Notbehelf zu werten.

Die Hobbybrauer-Fraktion der Über-Nacht-Abkühler hat zudem die Möglichkeit, den letzten, großen Propagationsschritt in verdünnter, abgekochter Vorderwürze durchzuführen, während der Hauptsud langsam abkühlt.

Erkennen der Hefevermehrung

Sediment

Abschätzen der Hefemenge

Woran kann man erkennen, ob sich die Hefe während des jeweiligen Propagationsschritts wie gewünscht vermehrt hat? Nicht jeder wird ein geeignetes Mikroskop, geschweige denn eine Thoma-Zählkammer haben. Näherungsweise geht es auch, indem man zu Beginn und Ende des jeweiligen Schritts ein kleines Reagenzglas abzweigt, die Hefe darin durch Erhitzen auf ca. 70°C abtötet und sedimentieren lässt. Am Verhältnis zwischen dickbreiigem Bodensatz (wie gesagt ca. 1*109 Zellen pro ml) und klarem Überstand kann man die jeweilige Hefekonzentration erkennen.

Entscheidet man sich für eine bestimmte, einheitliche Reagenzglas-Höhe, könnte die Stärke des Hefesediments sogar als pragmatische, inoffizielle Maßeinheit für die Anstellmenge herhalten: „Ich habe mit soundsoviel mm Hefe angestellt…“.

Hygiene

Dass während der Propagation so keimarm wie möglich gearbeitet werden sollte und dass alle Geräte und die Propagationswürze möglichst sterilisiert sein sollten, versteht sich von selbst. Kleine Würzegefäße können, bereits gefüllt und mit Wattestopfen versehen, etwa in einem Druckkochtopf sterilisiert werden.

Sterilisation

Sterilisierte Würzefläschchen frisch aus der Autoklave

Alle Gefäße, auch der Gärbottich, sollten vor einer Desinfektion bestmöglich gereinigt werden, was man durch Ausreiben mit einem Blatt weißem Druckerpapier überprüfen kann. Und „sterilen Dreck“ gibt es schon gar nicht! Vergegenwärtigt man sich noch einmal die Größenverhältnisse (dass eine 1 mm starke Schmutz- oder Biersteinschicht, hätten die Hefezellen Menschengröße, fast 200 Meter stark wäre), wird klar, dass eventuelle Schädlinge von kurzzeitig an der Außenseite wirkenden Desinfektionsmitteln herzlich unbeeindruckt bleiben.

Ein besonderes Thema ist das „Strippen“ von Flaschengelägern, ein weitverbreiteter Weg, um etwa an Weißbierhefen zu gelangen. Da der Flaschenrand und die Hohlkehle unter dem Kronkorken nahezu zwangsläufig immer verkeimt ist, sollte man den Flaschenrand mit einem alkoholgetränkten Tuch abwischen und anschließend mit einem Gasbrenner abflammen.

Aufbewahren von Hefe

Zur direkten Verwendung sollte Erntehefe nicht länger als etwa eine Woche aufbewahrt werden. Nach längerer Lagerung (bis zu etwa 3 Monaten) ist es ratsam, daraus einen neuen Starter zu propagieren. Bereits hier kann der Schritt über eine Agar-Kultur in einer Petrischale als optische Qualitätskontrolle dienen, ob sich Fremdkeime eingenistet haben.

Längere Aufbewahrungsdauern erzielt man mit Agarkulturen, wobei es sicher keine schlechte Idee ist, zur Verjüngung jährlich davon eine neue Kultur abzuimpfen und zu propagieren. Aber dann hat man fast schon eine eigene Hefebank im Kleinen, ein „Hobby im Hobby“ für Spezialisten.

Ideen und Visionen

Weißwurst

Weißwürste in entmineralisiertem Wasser auf dem Magnetrührer

Bein einer Weißwurstbrotzeit, stilecht auf dem Magnetrührer zubereitet, gab es genug Gelegenheit, um auch abseits der puren Hefetechnologie zu plaudern. Ulrich Peise bekennt sich leidenschaftlich zum Ziel, die Vielfalt der von Brauereien eingesetzten Hefen zu fördern: Es sei bereits eine große Vielfalt an Malzen und mehr noch an Hopfensorten verfügbar. Demgegenüber bestehe bei den Hefestämmen, vor allem angesichts der Dominanz nur ganz weniger Stämme auf der untergärigen Seite, noch viel Nachholbedarf.

Wie schön wäre es, wenn Brauereien beispielsweise ein Export, ein Pils und ein Dunkles mit jeweils einem anderen, historisch und sensorisch passenden Hefestamm vergären würden. Hier sieht er auch die Rolle von uns Hobbybrauern:

Einer von uns Münchner Hobbybrauern etwa hat erst neulich einen Sud Dunkles geteilt und mit 4 verschiedenen untergärigen Hefen unter ansonsten identischen Bedingungen vergoren, siehe auch den Artikel "Ende der Neutralität" in der selben Ausgabe. Und alle, die die Ergebnisse verkostet haben, schwärmen von den völlig unterschiedlichen Aromaprofilen selbst der untergärigen Hefen. Wer noch einmal behauptet, dass alle untergärigen Hefen möglichst neutral und weitgehend gleich schmecken…

Sehr viel Experimentiermöglichkeiten gibt es auch bei der Kombination mehrerer Hefen (etwa mit einer Untergärigen beginnen und mit einer Obergärigen fertiggären) bis hin zur Vision eines „Stopfens mit Hefe“: Lassen sich durch nachträglichen Hefekontakt oder auch durch Flaschengärung mit unterschiedlichen Stämmen gezielt Aromen verändern? Hier tut sich eine riesige Spielwiese auf, um die Ulrich uns Hobbybrauer richtiggehend beneidet, und hier stehen wir erst ganz am Anfang.

Herr der Hefen

Der Meister und sein Haustier: Ulrich Peise mit einer seiner Hefen

Noch unbewiesen sei zwar die positive Wirkung, wenn in machen Brauereien die Hefe jeden Morgen persönlich begrüßt oder im Hefekeller Musik einer bestimmten Stilrichtung gespielt werde. Es zeuge aber von der Wertschätzung, die wir Brauer unserem wichtigsten Mitarbeiter fairerweise entgegenbringen müssten. Und die dann ganz unbewusst auch zu einer sorgfältigeren Arbeitsweise und besseren Ergebnissen führe.

Noch einmal ganz herzlichen Dank an Ulrich Peise für den uns Hobbybrauern geopferten Sonntag und das extrem lehrreiche und inspirierende Gespräch. Ich bin mir sicher, dass gerade bei der Hefe die spannenden Themen nicht so schnell ausgehen werden.

 

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