Irgendwie seltsam

Oder: Wie ich lernte, mein Brauwasser zu lieben

Als ich vor über 6 Jah­ren mit dem Hob­by­brauen begon­nen ha­be, hät­te ich es da­mals bei­nahe ziem­lich schnell wie­der auf­ge­ge­ben, da mir hier in Ober­schwa­ben sehr unge­eig­ne­tes Leis­tungs­was­ser zur Ver­fü­gung steht. Daher blieb mir al­so nichts ande­res üb­rig, als mich mit dem Thema Was­ser­auf­be­rei­tung zu beschäf­ti­gen, oder es eben blei­ben zu las­sen.

Da Letzteres kei­ne Option war, ha­be ich mir je­de Menge Halbwissen an­ge­eig­net, das ich auch ger­ne im Forum wei­ter­ge­be. Als ich ge­be­ten wur­de, für die­ses Magazin ei­nen Artikel zu schrei­ben, ha­be ich das zu­erst ab­ge­lehnt, denn mein Wissen ist al­les an­de­re als aus­rei­chend fun­diert für ei­nen Fachartikel, und wer will schon fal­sche Dinge ver­öf­fent­li­chen?

Einen Erfahrungsbericht, wie es mir da­mals ge­lun­gen ist, mein Brauwasser in den Griff zu be­kom­men, schrei­be ich da­ge­gen sehr ger­ne. Mittlerweile macht mir die Wasseraufbereitung re­gel­recht Spaß, und ich rüh­re auch ger­ne mal für Braukollegen den ei­nen oder an­de­ren Hektoliter an.

Allzu tief möch­te ich nicht in die Chemie ein­stei­gen, sehr vie­le gut re­cher­chier­te Informationen und ei­nen sehr gu­ten Wasserrechner fin­det man zum Beispiel hier: http://maischemalzundmehr.de/index.php?inhaltmitte=toolswasser

Die Gesamthärte:

Der ers­te Brautag mit den Kumpels war ei­ne Vollkatastrophe, al­les, was wir hat­ten, war das Hagen-Rudolph-Buch, da­zu kei­ne Ahnung von Whirlpool und Läutertechnik, aber je­de Menge Euphorie.

Doch zu­rück zum Thema Wasser: Gebraut wur­de ex­tra bei ei­nem Kumpel, der ei­ne haus­ei­ge­ne Wasserenthärtungsanlage hat­te. Irgendwie wuss­ten wir, dass man wei­ches Wasser braucht, und die­se Anlage senkt die Härte von 19° auf 6° deut­sche Härte. Also al­les pri­ma, oder?

Das Bier war nicht nur auf­grund ver­schie­de­ner Braufehler gal­lig bit­ter, sei­fig und fast un­trink­bar (wir ha­ben es na­tür­lich trotz­dem ge­trun­ken). Was war los?

Erstens sind die Hopfenmengen in dem Buch viel zu hoch, 35 Bittereinheiten sind ein­fach zu viel für ein Hefeweizen. Dann noch die WB-06-Trockenhefe, die mei­ner Meinung nach von sich aus ei­ne selt­sa­me Bittere er­zeugt. Und letzt­end­lich das Wasser, das nach der Aufbereitung noch viel un­ge­eig­ne­ter war als da­vor, was wir aber da­mals noch nicht wuss­ten.

Als ich kurz dar­auf krank wur­de, hat­te ich je­de Menge Zeit, mich mit dem Thema Brauwasser zu be­schäf­ti­gen.

kalk3

Im Zoohandel (Aquarienbedarf) gibt es preis­güns­ti­ge Testsets, mit de­nen sich Gesamthärte (GH) und Karbonathärte (KH) per Titration be­stim­men las­sen.

Erste gro­ße Erkenntnis war, dass die Gesamthärte (in un­se­rem Fall 19 °dH) erst ein­mal kei­ne all­zu gro­ße Rolle spielt. Sie gibt le­dig­lich die Konzentration der Erdalkalimetalle an (vor al­lem Magnesium, Calcium). Natürlich wir­ken sich al­le Ionen ir­gend­wie auf den Geschmack aus, aber es gibt auch sehr gu­te Biere mit sehr har­tem Wasser.

Die Wasseraufbereitungsanlage tauscht le­dig­lich Calcium- und Magnesiumionen ge­gen Natriumionen aus. Das senkt zwar die Gesamthärte, da die­se sich aus dem Gehalt an Calcium- und Magnesiumionen be­rech­net, al­le pH-erhöhenden Hydrogencarbonate blei­ben aber ent­hal­ten. Die Hausfrau freut sich, da es man­gels Calciumionen beim Kochen kei­ne Kalkflecken mehr gibt und man Waschmittel spart, der Hobbybrauer är­gert sich aber, sind doch Calciumionen für den Brauvorgang för­der­lich und Hydrogencarbonate un­er­wünscht.

Die Restalkalität

Worauf kommt es dann aber beim Brauwasser an? Das Zauberwort lau­tet „Restalkalität“. Primitiv aus­ge­drückt ist es die Fähigkeit des Wassers, Säure zu neu­tra­li­sie­ren.

Das ge­schieht über ge­lös­te Hydrogencarbonate. Diese ent­ste­hen, wenn Wasser, in dem CO2 ge­löst ist, durch kalk­hal­ti­ges Gestein fließt. Dabei wird un­lös­li­ches Calciumcarbonat in lös­li­ches Calciumhydrogencarbonat um­ge­wan­delt.

CaCO3 + CO2 + H2O→ Ca(HCO3)2

Das Ganze ist ein re­ver­si­bles Gleichgewicht, man kann al­so, wenn man CO2 zum Beispiel durch Kochen aus­treibt, wie­der Calciumcarbonat, al­so Kalk, aus­fäl­len. Das ist auch der Grund, war­um man Calciumhydrogencarbonat nicht iso­lie­ren kann. Man kann das CO2 aber auch che­misch bin­den, sie­he wei­ter un­ten mit Kalkmilch.

Was pas­siert jetzt, wenn man Malz in Wasser ein­maischt?

Jedes Malz ent­hält mehr oder we­ni­ger sau­re Bestandteile, die in ent­mi­ne­ra­li­sier­tem Wasser au­to­ma­tisch ei­nen Maische-pH von cir­ca 5,4 er­ge­ben, was das Optimum für die Enzyme dar­stellt. Hat man jetzt aber Hydrogencarbonate, dann neu­tra­li­sie­ren sie die sau­ren Bestandteile, und der Maische-pH er­höht sich. Das hat ver­schie­de­ne Auswirkungen: Die Enzyme ar­bei­ten nicht mehr rich­tig, die Spelzen wer­den aus­ge­laugt (Gerbstoffe lö­sen sich), und die Bitterstoffausbeute des Hopfens er­höht sich, wo­bei al­ler­dings auch die Qualität der Bittere sehr lei­det.

Dann re­agie­ren aber auch noch Calcium- und Magnesiumionen mit Phosphaten des Malzes und set­zen wei­te­re Säuren frei, die dem Effekt ent­ge­gen­wir­ken.

Man hat es al­so mit drei Effekten zu tun:

  • Je nach Malzsorte wird der pH-Wert mehr oder we­ni­ger stark ge­senkt.
  • Die Hydrogencarbonate er­hö­hen den pH-Wert wie­der.
  • Calcium und Magnesium sen­ken den pH-Wert.

Die letz­ten bei­den Effekte kann man ana­ly­tisch er­fas­sen und be­rech­nen. Für den Effekt des Malzes gibt es eben­falls Tabellen, und gu­te Wasserrechner be­rück­sich­ti­gen auch die Schüttung.

Wenn man jetzt wis­sen will, wie in wel­chem Umfang das Wasser den pH-Wert be­ein­flusst, so be­rech­net man die so­ge­nann­te Restalkalität. Diese be­rech­net sich aus den Konzentrationen an Hydrogencarbonat, Magnesium- und Calciumionen und be­rück­sich­tigt, in wel­chem Umfang die ein­zel­nen Komponenten säu­re­för­dernd sind:

    \[ Restalkalit\"at = Karbonath\"arte - \frac{Kalziumh\"arte}{\text{3,5}} - \frac{Magnesiumh\"arte}{7} \]

Restalkalität, Karbonathärte, Kalziumhärte und Magnesiumhärte in °dH

 

In mei­nem Fall ha­be ich ei­ne Restalkalität von 12 °dH, was deut­lich zu hoch ist. Für dunk­le Biere und Hefeweizen soll­te man auf je­den Fall un­ter 10 °dH lie­gen, für hel­le Biere un­ter 5°dH und für sehr hel­le und hop­fen­be­ton­te Biere bei 0 °dH oder so­gar dar­un­ter.

Was tun bei zu ho­her Restalkalität?

Man kann zwei­er­lei tun: Hydrogencarbonate neu­tra­li­sie­ren (am bes­ten mit Milchsäure) oder aus­fäl­len (mit Kalkmilch) oder eben die Calciumkonzentration er­hö­hen (auf­sal­zen).

Also ha­be ich 80-prozentige Milchsäure be­sorgt und das Brauwasser mit ei­ner be­rech­ne­ten Menge be­han­delt. Der Vorteil von Milchsäure ge­gen­über Sauermalz ist, dass man so­wohl Haupt- als auch Nachguss be­han­deln kann und sie viel ein­fa­cher zu do­sie­ren ist.

Magnesium, Chlorid und Sulfat

Mit dem so be­han­del­ten Wasser wur­de das Bier schon ein­mal viel bes­ser. Allerdings gab es bei sehr hop­fen­be­ton­ten Bieren im­mer noch ei­nen or­dent­li­chen Kratzer hin­ten­raus, vor al­lem bei Whirlpoolgaben und bei ge­stopf­ten Bieren. Eine Offenbarung war dann je­doch ein Hefeweizen, das nur leicht ge­bit­tert wur­de und ab­so­lut rund und oh­ne Kratzer war.

Was war al­so nur los mit mei­nem Wasser? Kurz vor der Verzweiflung kam dann der Hinweis aus dem Forum, dass es ab ei­ner Magnesiumhärte von 3 °dH zu ge­nau den Problemen kom­men kann, die mich bei­na­he zur Verzweiflung ge­trie­ben ha­ben.

Ein kur­zer Blick in die Wasseranalyse er­gab ei­ne stol­ze Magnesiumhärte von 5 °dH. Was ge­nau das Magnesium an­stellt, kann ich nicht sa­gen, es gibt aber ge­nü­gend Hinweise in der Literatur. Wie in al­ler Welt be­kommt man aber Magnesium aus dem Wasser?

Auch hier gibt es ein Zauberwort: Split-Treatment-Verfahren mit Kalkmilch. Hierbei setzt man dem Brauwasser Calciumoxid oder Calciumhydroxid zu. Ersteres re­agiert un­ter star­ker Wärmeentwicklung zu Zweiterem, und bei­de re­agie­ren mit Wasser stark al­ka­lisch.

Hierbei wird CO2 che­misch ge­bun­den, und al­le Hydrogencarbonate wer­den in Carbonate um­ge­wan­delt:

Ca(HCO3)2 + CaO → 2CaCO3 + H2O

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Beim Enthärten mit Kalkmilch fal­len die un­lös­li­chen Karbonate als krei­di­ges Sediment aus.

Im Falle von Calcium ist man jetzt fein raus, es fällt näm­lich aus, und das Hydrogencarbonat wird eben­falls ent­fernt. Bei Magnesium bil­det sich aber das was­ser­lös­li­che Magnesiumcarbonat. Der Trick ist jetzt, dass man nur cir­ca zwei Drittel des Brauwassers mit der ge­sam­ten Menge Kalkmilch be­han­delt, wo­bei man in den stark al­ka­li­schen Bereich kommt. Hierbei wird das Magnesiumcarbonat zu Magnesiumhydroxid hy­dro­li­siert, das eben­falls aus­fällt. Dadurch kann man den Magnesiumgehalt un­ge­fähr hal­bie­ren. Danach kann man das rest­li­che Wasser zu­ge­ben und even­tu­ell noch mit Milchsäure die Restalkalität voll­ends sen­ken.

Die Gefahr ist, dass man zu viel Kalkmilch ein­setzt und dann im stark al­ka­li­schen Bereich lan­det, was für den Maische-pH fa­tal ist. Daher be­rech­ne ich die Kalkmilchmenge nur bis zu ei­ner Restalkalität von 3 °dH und neu­tra­li­sie­re den Rest mit Milchsäure.

Mit ei­nem der­art be­han­del­ten Wasser kann ich pro­blem­los Hopfenorgien fei­ern, wie es mir ge­ra­de be­liebt, da kratzt nichts, und es hängt nichts nach.

Das i-Tüpfelchen ist dann noch das Aufsalzen mit Calciumchlorid und Calciumsulfat. Zum ei­nen wer­den hier­bei dem Wasser wie­der Calciumionen zu­ge­führt, die wich­tig für die Enzyme und die Hefe sind und die Restalkalität zu­sätz­lich sen­ken, zum an­de­ren kann man den Chlorid- und Sulfatgehalt ma­ni­pu­lie­ren.

Wie viel Chlorid und wie viel Sulfat, ist ein ziem­lich heiß dis­ku­tier­tes Thema. Allgemein kann man sa­gen, dass Sulfat eher den Hopfencharakter und Chlorid eher den Malzcharakter des Bieres för­dert. Man soll­te es mit Chlorid aber nicht über­trei­ben, ab 75 mg/l kann es zu Korrosion am Braugerät füh­ren. Bei Sulfat fin­det man vor al­lem bei IPAs teil­wei­se sehr ex­tre­me Werte von 200 mg/l und dar­über, nor­ma­ler­wei­se sind es aber nicht mehr als 100 mg/l.

Meine aktuelle Vorgehensweise:

Mittlerweile ha­be ich ei­ne Art Standardverfahren für mein Brauwasser ent­wi­ckelt, mit dem die meis­ten Biere sehr gut wer­den. Bei sehr dunk­len Bieren und sol­chen mit sehr we­nig Hopfen säue­re ich le­dig­lich mit Milchsäure an, an­sons­ten kommt die ge­sam­te Breitseite mit Kalkmilch, Ansäuern und Aufsalzen zum Einsatz.

Zuallererst noch ei­ne klei­ne Warnung zum Umgang mit Calciumoxid be­zie­hungs­wei­se Calciumhydroxid:

kalk4Es muss un­be­dingt tro­cken und luft­dicht auf­be­wahrt wer­den, da es CO2 aus der Luft bin­det und un­brauch­bar wird. Außerdem ist es stark ät­zend, und man soll­te es auf gar kei­nen Fall in die Augen be­kom­men, da die Hornhaut dau­er­haft trüb wer­den kann. Ob man Calciumoxid oder Calciumhydroxid ein­setzt, ist ei­gent­lich egal, Calciumoxid ent­wi­ckelt al­ler­dings beim Lösen sehr viel Wärme, und man braucht die 0,75-fache Menge im Vergleich zu Calciumhydroxid.

Zuerst ein­mal die Ausgangssituation. Ich ha­be fol­gen­de re­le­van­ten Wasserwerte:

Calcium: 106 mg/l, Magnesium: 21,6 mg/l, Chlorid: 22 mg/l, Sulfat: 20 mg/l und ei­ne Säurekapazität bis pH 4,3 von 5,94 mmol/l.

Das sind knapp 12 °dH Restalkalität und 5 °dH Magnesiumhärte. Angenehm ist der nied­ri­ge Chlorid- und Sulfatgehalt, da­durch hat man viel „Luft“ nach oben zum Aufsalzen.

Da durch die Kalkmilch viel Calcium ent­fernt wird, Calcium aber für den Brauprozess wich­tig ist (vom Maischen bis zur Gärung), sal­ze ich im­mer zu­sätz­lich auf, zu­mal die Biere da­durch vol­ler im Geschmack wer­den.

Für 100 Liter Brauwasser ma­che ich Folgendes:

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Dies aus 60 l Brauwsser aus­ge­fäll­ten Karbonate – ei­ne be­acht­li­che Menge!

60 Liter kal­tes Lei­tungs­was­ser vor­le­gen und 15 g Cal­ci­um­oxid (ent­spricht 20 g Cal­ci­um­hydroxid) zuge­ben und gut umrüh­ren. Es ent­steht ei­ne mil­chi­ge dün­ne Suspension. Der pH-​Wert liegt dann nach eini­gen Minu­ten bei pH 11. Zusätz­lich ge­be ich noch 10 g Calciumchlorid-​Dihydrat zu, Cal­ci­umsul­fat noch nicht, da ich die Bil­dung des Bit­ter­sal­zes Magne­si­umsul­fat ver­hin­dern will. Dann war­te ich meist über Nacht, und der aus­ge­fal­lene Kalk hat sich sehr kom­pakt auf dem Boden abge­setzt, der pH-​Wert liegt jetzt bei 10. Dann kom­men die rest­li­chen 40 Liter Was­ser da­zu, und es wird noch ein­mal umge­rührt, der pH liegt dann bei pH 8,5. Nach ein paar Stun­den ha­ben sich die aus­ge­fal­le­nen Salze wie­der abge­setzt, und man kann cir­ca 95 Liter Was­ser abzie­hen. Den Boden­satz ent­sorgt man natür­lich und freut sich über die vie­len Salze, die man dem Was­ser ent­zo­gen hat.

Dann kom­men noch 8 g Cal­ci­umsul­fat und 5 ml 90-​prozentige Milch­säure da­zu, wo­durch man ziem­lich ge­nau bei pH 7,0 lan­det.

Die Restal­ka­li­tät liegt nun laut den meis­ten Rech­nern im leicht nega­ti­ven Bereich. Da aber nicht berück­sich­tigt wird, dass für das Aus­fäl­len des Magne­si­ums im Vergleich zu Calcium dop­pelt so viel CaO ver­braucht wird, soll­te sie eher et­was hö­her lie­gen. Chlo­rid und Sul­fat lie­gen bei cir­ca 70 mg/​l, was mei­ner Mei­nung nach ein gu­ter Mit­tel­wert ist.

Das hört sich al­les furcht­bar kom­pli­ziert an, wenn man es aber ein paar Mal ge­macht hat, ist es ein Kinderspiel, und man ver­bes­sert die Bierqualität um Welten.

So viel zu mei­nen Erfahrungen im Umgang mit mei­nem Brauwasser, viel­leicht ist es ja dem ei­nen oder an­de­ren ei­ne klei­ne Anregung.

Genaue Wasserwerte be­kommt man vom Wasserversorger, meist ste­hen sie ir­gend­wo im Netz, an­sons­ten ein­fach nach­fra­gen. Elementar sind die Calcium- und Magnesiumwerte so­wie die Säurekapazität be­zie­hungs­wei­se die Carbonathärte.

Ein Kommentar zu “Irgendwie seltsam

  1. Seebrauer

    Stefan, ganz herz­li­chen Dank für dei­nen wun­der­ba­ren Artikel mit­ten aus dem Hobbybrauerleben.
    Ich ha­be mich, mit den glei­chen Problemen, so­fort wie­der er­kannt. Und seit ich mein stark Carbonat-haltiges süd­deut­sches Wasser nach dei­ner Methode be­han­de­le, ge­lingt so­gar das Münchner Hell ganz her­vor­ra­gend.

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