Besuch Hefebank Weihenstephan

Die Hefebank Weihenstephan GmbH in der Au gehört zu den ältesten Hefebanken. Sie wurde 1940er von Professor Weinfurtner, der an der TUM in Weihenstephan unterrichtete im Nebenerwerb gegründet. Das Ziel war es die Brauereien mit Reinzuchthefen zu versorgen Alle von dort stammenden Hefen haben das „W“ am Anfang stehen, wie zB die bekannte W34/70. Sie besitzt eine der größten Sammlungen unter – bzw.- obergäriger Reinzuchthefen.

Das Gebäude ist recht unscheinbar in Au gelegen und beinhaltet noch weitere Betriebe darin.

Das Labor umfässt zwei große Räume, in denen die Aufbewahrung und Hefevermehrung (Propagation) durchgeführt wird. In einem Raum werden die Hefen propagiert.

In einem anderen Raum werden die Hefen gelagert und verpackt.

In einem kleinen Zwischenraum befinden sich zur Sterilisierung zwei Autoklaven.

Die Hefen werden in kleinen Röhrchen auf einem Schrägagar gehalten.

Aus diesen Röhrchen wird bei einer Hefebestellung ein kleiner Abstrich genommen.

Dieser kommt dann ein eine kleine Propagationsflasche mit Würze gefüllt hinein. Diese Flaschen werden dann für ein paar Tage auf einem Magnetrührer (links) gestellt, bis sich die Hefe vermehrt hat.

Am Boden der Flasche sieht man noch die Hefeimpfung. Durch leichtes Schütteln wird bei der Schaumbildung die Aktivität der Hefe festgestellt.

Anschließend wandert die Propagationsflüssigkeit mit der Hefe in Transportampullen oder Aluflaschen. Als Nahrung wird abgestorbene gekochte Hefe mit Zink verwendet.

Um die Arbeit im Labor zu verstehen ist es wichtig den Stoffwechsel Metabolismus der Hefe zu verstehen. Die Hefe ist 1/100mm groß und benötigt neben einem allgemeinem Nährstoffen den Energieträger Glucose, den sie aus diversen Zucker, wie Saccharose und Fructose durch Enzyme abspalten kann. Benötigte Proteine kann die Hefe selber herstellen. Die Energie wird dann in einem aneroben (ohne Sauerstoff) oder aeroben (mit Sauerstoff) Zyklus zu ATP umgesetzt und dieser Energieträger wird schließlich zu Alkohol und Kohlensäure umgesetzt. Dabei kann der Metabolismus der Zelle in vier Phasen eingeteilt werden.

1. Phase: Lag
   In der ersten Phase passt sich die Hefezelle an ihre Umgebung an, um ihren Stoffwechsel auf die Produkte in ihrer Umgebung anzupassen. Dabei analysiert sie ihre Umgebung anhand ihrer zur Verfügung stehenden Nährstoffe. In der Würze stellt man in dieser Zeit keinen wesentlichen Extraktabbau fest. Diese Phase hängt von der Art der Hefezelle ab. Eine obergärige Hefe braucht ca. 12h, eine Untergärige bis zu 48h. In dieser Phase werden viele Gärnebenprodukte gebildet. Diese sind Zwischenprodukte, die später in einer Nährstoffärmeren Umgebung wieder verwendet und abgebaut werden.
2. Phase: Log
   Die Hefe beginnt sich zu vermehren mit ihren Nährstoffen in ihrer Umgebung. Idealerweise verdoppelt sich die Zellenzahl alle 24h. Dabei kann eine untergärige Hefe jeweils nur einen Spross bilden und erst wenn dieser fertig ist, kommt der nächste dran. Die obergärige Hefe kann gleichzeitig mehrere Sprossen haben und diese wiederum mehrere Sprossen. Durch die so größere Oberfläche treibt die Hefe am Anfang auch durch die CO₂ Bildung nach oben. Später fällt aber auch diese nach unten, wenn die Sprossen sich von der Mutterzelle trennen. Die Sprossungsstelle an der Hefezelle hinterlässt auch eine Narbe, die später die Sprossung bremst und sie schließlich zum Absterben bringt, weil kaum Nahrung durch die Zellwand aufgenommen werden kann. Bis zu 20x kann eine Hefezelle so Sprossen bilden. Doch gibt es auch obergärige Hefen, die dem nicht so folgen. Bei den untergärigen Hefen kann man noch zwischen Staub- und Bruchhefen unterscheiden. Letztere binden sich durch Calciumbrücken aneinander und bilden einen festen Satz am Boden. Während dieser Wachstumsphase werden die Nährstoffe abgebaut und auch Energie wird dafür benötigt. Da aerob mehr ATP gebildet werden kann, geht dieser Aufbau schneller vorran, als im aneroben Milieu. In dieser Zeit findet der meiste Extraktabbau statt bis auf 55% SVG (scheinbarer Vergärungsgrad). Sichtbar ist das auch durch das Hochkräusen der Hefe. Am Ende dieser Phase haben wir die meisten Junghefezellen und ist ideal für den nächsten Propagationsschritt.
3. Phase: Stationär
   In dieser Phase sind die Nährstoffe fast aufgebraucht und der Extraktabbau verlangsamt sich. Auch beginnen die ersten Hefezellen wieder abzusterben. Der Extraktabbau verläuft verlangsamt weiter. Im Übergang zur nächsten Phase, weden hier ein Teil der zuvor gebildeten Nebenprodukte wieder abgebaut.
4. Phase: Letal
   Es befinden sich zu wenig Nährstoffe in der Nähe der Zelle und der Anstieg der für die Zelle giftigen Ausscheidungen, wie Alkohol und CO2 verursachen das Absterben der Zelle. Somit kommt der Extraktabbau zum Stillstand.

Die Hefe selber hat ebenfalls vier verschiedene Lebensstadien, wie ein Mensch.

• Kind: nach der Sprossung und noch nicht vermehrungsreif
• Jugendlich: Vermehrungsaktiv
• Erwachsene: Vermehrungsrate sinkt.
• Alt: niedriger Metabolismus und stitbt bald

Bekommt man zum Beispiel Hefe einer Brauerei, weiss man nicht den Zustand der Hefezellen darin. Die beste Phase für das Anstellen ist am Ende der Log Phase (beim Hochkräusen), da hier die meisten jungen Hefezellen darin sind. Doch normalerweise ist die Hefe von der Brauerei mit dem Populationsstand durchwachsen. Bei einem Starter sollte man deswegen auch nicht warten, bis die Hefe sich absetzt. Hier wäre es gut die Hefe noch einmal zu starten, um die gewünschte Junghefe zu bekommen.

Die Hefezahl in einem untergärigen Bier sollte bei ca 1×10⁶ Zellen/​ml/°P liegen, bei obergärigen die Hälfte. Die dickbreiige Hefe aus der Brauerei hat ca 1×10⁹ Zellen/ml. Somit werden davon ca. 1L dickbreiige Hefe aus der Brauerei zum Anstellen für ein 12°P Lagerbier benötigt. Im Gegensatz dazu ist die Hefeanzahl in der 2.Phase homogen in der Würze verteilt und erreicht nur eie Konzentration von 100×10⁶ Zellen/​ml. Somit bräuchte man zum Anstellen die 10x Menge. Bei 1hl sind das 10L Würze mit Hefe. Beim Anstellen sollte auch deswegen die Hefe, nicht die Würze belüftet werden. Dabei reicht es zum Beispiel in einen Plastikkanister die Hefe mit etwas Würze bis zu 1/3 zu füllen und dann kräftig bis schaumig zu schütteln. So nimmt die Würze den Sauerstoff auf, den die Hefe zur schnellen Vermehrung benötigt. Auch wichtig ist die Vermehrungsrate der Hefe. Gibt man viel Hefe dazu und wartet nur einen Tag ab, so verdoppelt sich die Anzahl der Hefezellen. Dabei bleibt die Anzahl der Nebenprodukte eher gering.

In der zweiten Phase entstehen über 1000 Gärnebenprodukte, die in Bukett und Jungbucketstoffe unterteilt werden und zum Bierkarakter beitragen. Die Jungbukettstoffe, Schwefel, Aldehyde und Diacetyl werden am Ende der Gärung wieder von der Hefezelle verspeist. Die Bukettstoffe, die am Anfang gebildet werden, wie höhere Alkohole und Ester bleiben bestehen. Hier kommt die Temperaturführung ins Spiel. Ein langsamer Start bei niedrigeren Temperaturen erzeugt weniger dieser Bukettstoffe. Die Temperatur beeinflusst die Konvektion in der Würze und damit kommen die unbeweglichen Hefen schneller an die Nährstoffe, während kalt angestellte Biere eher langsam an Nahrung herankommen und eher die gebildeten Nebenprodukte wieder verarbeiten. Hier wäre zum Beipiel bei untergärigen Bieren ein astellen bei 8°C und dann ein langsames hochfahren auf 10°C gut. Nachdem die Gäraktivität abnimmt (ca 55% SVG) kann das weitere Ansteigen der Temperatur bis 12°C den Abbau der Buckett Stoffe wieder begünstigen, während ein Absenken eher die Beibehaltung je nach Biertyp fördert.

Für mich nehme ich nun zwei Dinge der Gärführung mit. Einmal das vorrige Belüften der Hefe vor dem Anstellen und zweitens würde ich gerne ein Experiment starten mit einem Propeller im Gärtank, der die Hefe etwas in Bewegung hält, damit die Hefe immer an Nahrung kommt. Weiterhin ist es eventuell gut, den Gärbehälter im Kühlschrank zur Kühlwand mit einer dünnen Schicht aus Papier zu isolieren, da an der hinteren Stelle die Hefe zu kalt ist.

Links:
https://www.hefebank-weihenstephan.de/
https://www.google.com/maps/place/48%C2%B033’39.4%22N+11%C2%B044’15.1%22E/@48.5609538,11.7355764,17z
https://de.wikipedia.org/wiki/Alkoholische_G%C3%A4rung
https://www.amazon.de/Wasserbeh%C3%A4lter-Wassereimer-BPA-freier-Wassertank-Wasserkrug/dp/B09QT23L13
https://www.hefe-und-mehr.de/2020/04/hefe-vermehren-mythen-und-fakten/
http://www.mabcom.de/brauen/HefeStarter_HowTo.pdf
https://braumagazin.de/article/hefebank-weihenstephan/