Het kloppende hart van een efficiënt brouwproces is de brouwerij-installatie — een verzameling gespecialiseerde apparatuur die eenvoudige ingrediënten omzet in complexe en smaakvolle brouwsels. Afhankelijk van functie (hobby, commercieel) en productievolume van de brouwerij (nano-, micro-, macro-, mega,-) heb je aangepaste apparatuur die gaat van eenvoudige keukenpotten en automatische brouwketels, tot verfijnde technologische hoogstandjes. De focus van dit artikel ligt op commerciële microbrouwerijen met installaties van 500 tot 2.000 liter. Deze brouwerijen brouwen 1 tot 3 keer per week - vaak nog voor vele stappen handmatig. De meeste foto’s werden genomen tijdens onze workshops in de verschillende partnerbrouwerijen.
Laten we eens een bezoekje brengen aan de kern van de commerciële microbrouwerij – het brouwhuis. Deze bestaat meestal uit de schrootmolen (om mouten te breken), de maischketel (van geschrote granen en water wordt een beslag gemaakt, waarbij zetmeel wordt afgebroken tot maltose en opgelost), de filterkuip (de pellen die in het beslag resten moeten gefilterd worden), de kookketel (het heldere wort wordt gekookt met hop en eventueel andere kruiden) en de whirlpool (de hop wordt verwijderd). Vervolgens wordt het gekoeld in de platenkoeler tot de ideale temperatuur en belucht om te vergisten in de daarvoor bestemde gisttanks.
Schrootmolen – ook wel moutmolen genoemd
Het mout wordt in de schrootmolen gemalen d.m.v. gladde of geribde walsen, die met gelijke of verschillende snelheid tegen elkaar in draaien. De maalarbeid kan in één of in twee maal uitgevoerd worden of zo dat slechts bepaalde delen van het schroot een tweede maling ondergaan en andere niet.
In Belgische microbrouwerijen zijn twee- en drie-rols molens het meest gangbaar. Een twee-rols molen bestaat uit twee parallelle walsen die in tegenovergestelde richting draaien. De afstand tussen de walsen kan vaak worden aangepast om de grootte van de moutkorrels te regelen. Ze zijn eenvoudig in gebruik en onderhoud.
De drie-rols molens hebben een extra rol voor een gelijkmatiger schrootproces en betere efficiëntie. Vier-tot zes-rols molens zijn nog meer geavanceerd, maar deze zijn qua kwaliteit en kostenplaatje meer geschikt voor grotere brouwerijen of microbrouwerijen die zich richten op uitbreiding. De mouttoevoer gebeurt bij elk molentype via een mouttremie en/of een verdeelrol waarbij de mout gelijkmatig naar de schrootmolen wordt geleid.
Bovenop de keuze voor het aantal walsen, kan best ook eens stilgestaan worden bij het materiaal (roestvrij staal?), de capaciteit (batchtgrootte van enkele kilo's of tot honderden kilo’s per keer?), doorvoersnelheid (voor grotere productiecapaciteiten is een hogere doorvoersnelheid efficiënter), instelbaarheid (de afstand tussen de rollen moet eenvoudig aan te passen zijn om de maalgraad te optimaliseren), en de mogelijkheid om de molen te onderhouden (vervangstukken?).
Maischketel – beslagkuip
Voor een productiecapaciteit boven de 500 liter zijn er maischtanks met geavanceerde functies voorhanden, zoals nauwkeurige temperatuurregeling, efficiënte roersystemen, en uitgebreide automatiseringsmogelijkheden om een consistent en efficiënt brouwproces te garanderen. Voor kleinere volumes bekijk je best volgende aandachtspunten:
- Verwarming: Maischtanks kunnen verwarmingselementen bevatten (elektrisch of met stoom) om de temperatuur in de tank te regelen. Nauwkeurige temperatuurregeling is essentieel voor de effectiviteit van het maischproces.
- Meng- of Roersystemen: Sommige tanks hebben mechanische roersystemen (zoals roerwerken) om het wort tijdens het maischen goed door te mengen. Dit is belangrijk om een gelijkmatige extractie van suikers te garanderen.
- Materiaal en Isolatie: Roestvrij staal is het meest gebruikelijke materiaal vanwege de duurzaamheid, weerstand tegen roest en gemakkelijk onderhoud. De tanks kunnen het best geïsoleerd zijn om temperatuurverlies te verminderen en energie te besparen.
- Stortmechanisme: De manier waarop de mout wordt toegevoegd aan de tank kan variëren, van handmatig tot automatisch via een graantoevoersysteem.
- Inmaischer of beslager: Het graan en het water wordt goed gemengd voor het in de ketel komt. Het mengsel is dan klontervrij en onmiddellijk op starttemperatuur.
Filterkuip – beslagfilter
Het lauteren, oftewel het filteren van het maischbeslag, gebeurt in de filterkuip. Deze kuip werkt als een grote zeef en is daarom uitgerust met een geperforeerde plaat met spleetjes van 0.7 tot 1 mm, ook wel een valse bodem genoemd. Bovenop deze plaat vormen de kafjes van de granen een graanbed, waardoor het vloeibare wort op een natuurlijke wijze wordt gefilterd.
Tijdens het lauteren wordt er water toegevoegd om nog meer fermenteerbare suikers uit het graan te halen. Dit proces, bekend als spoelen (sparging), gebeurt met behulp van een spoelarm. Het spoelen moet zeer geleidelijk plaatsvinden om het graanbed (onderlaag, filterlaag en bovendraf) niet te verstoren. Echter, om de dichte koek weer los te maken, wordt de draf tot 4 maal toe losgemaakt (gesneden) met het snijmechanisme - langzaam ronddraaiende armen waaraan zigzag snijmessen gehangen zijn. De gefilterde vloeistof (wort) wordt onder het graanbed opgevangen en gaat door naar de volgende stap in het brouwproces. De overgebleven vaste stof (draf of bostel) wordt vaak verwerkt tot veevoer.
Veel microbrouwerijen kiezen ervoor om de beslagkuip (mash tun) en de lauter tun te combineren in één enkel vat, vooral vanwege de ruimte- en kostenbesparing en de efficiëntie van het brouwproces. Dit gecombineerde systeem, vaak aangeduid als een "Mash-Lauter Tun", vermindert de kans op fouten of verliezen tijdens het overpompen van de maisch naar een aparte lautertun. Hoewel een gecombineerde Mash-Lauter Tun veel voordelen biedt, zijn er ook enkele nadelen. Deze omvatten beperkte schaalbaarheid en temperatuursschema, potentiële efficiëntieverliezen en complexiteit in reiniging en gebruik. Hier kan ook slechts één brouwsel per keer gedaan worden.
Kookketel – brouwketel
Zodra het wort helder is kan deze echt opgevangen worden in de kookketel. Hier vinden meerdere kritische stappen van het brouwproces plaats, waaronder sterilisatie, hopextractie, breukvorming (uitvlokken van eiwitten), verdamping van ongewenste smaakjes (off-flavours), toevoeging van suikers, en concentratie (indamping) van het wort.
- Traditionele brouwerijen hebben vaak nog koperen ketels. Koper heeft een zeer hoge thermische geleidbaarheid, wat helpt bij het snel bereiken van de gewenste temperatuur en hete plekken voorkomt die het wort kunnen laten aanbranden. Door de efficiënte warmteoverdracht wordt minder energie verspild, wat helpt om de kosten van het brouwproces te verlagen. Koper heeft ook natuurlijke antimicrobiële eigenschappen. De glanzende, roodbruine kleur van koper heeft een aantrekkelijke, traditionele uitstraling die historisch gezien wordt geassocieerd met ambachtelijk brouwen, wat dan weer een extraatje kan opleveren bij het organiseren van publieke brouwerijbezoeken.
- Moderne brouwerijen hebben echter ketels van roestvrij staal (inox – RSV) omwille van hun lagere kostenplaatje, innertheid voor de meeste chemicaliën en gemak om de reinigen en onderhouden. Aanslag (lucht en water > groene koperoxide), corrosie en oxidatie durven wel eens “roet in het bier” gooien bij gebruik van koper.
Naast het materiaal, zijn volgende aspecten belangrijk bij de zoektocht naar een goede kookketel:
- Grootte en Capaciteit: De capaciteit van de kookketel moet voldoende groot zijn om het volledige volume wort te kunnen bevatten plus ruimte voor schuimvorming en verdamping. Een vuistregel is om een ketel te kiezen die minstens 25-30% groter is dan het volume van de batch.
- Verwarmingssysteem: Kookketels kunnen worden verwarmd door gasbranders, elektrische elementen of stoom. Gas- en stoomverwarming bieden doorgaans een snellere en gelijkmatigere verwarming, terwijl elektrische systemen gemakkelijker te controleren zijn.
- Bodemontwerp: Een dikke bodem helpt bij een gelijkmatige warmteverdeling en voorkomt aanbranden van het wort. Sommige ketels hebben een gekromde of kegelvormige bodem om het schoonmaken te vergemakkelijken.
- Afschenkvoorzieningen: Een kraan of afvoer aan de onderkant van de ketel maakt het eenvoudiger om het gekookte wort over te hevelen naar de fermentatietank zonder het risico van verontreiniging.
- Deksel: Een goed passend deksel helpt bij het handhaven van de temperatuur en vermindert het risico van besmetting tijdens het kookproces. Echter, het deksel moet tijdens het koken deels geopend blijven om vluchtige stoffen te laten ontsnappen. Vele brouwketels hebben een schouw met een goot die belet dat er condenswater in de ketel terugvloeit.
- Dikwijls wordt het koken in dezelfde ketel gedaan als het maischen. De ketel moet groot genoeg zijn om overkoken te vermijden.
Whirlpool
De whirlpool wordt bij elk brouwsel gebruikt, direct na het koken van de wort en voordat deze wordt afgekoeld en naar de fermentatietank wordt gepompt. Het is een standaard stap in het brouwproces voor vrijwel elk bier dat wordt geproduceerd in een microbrouwerij. Hier worden hop en eiwitstolsels (trub = warme troebel = warme breuk = kookdraf) uit het jonge bier gefilterd. Door een draaikolkbeweging te creëren, worden deze deeltjes in het midden van de ketel verzameld, zodat het heldere wort kan worden afgetapt. Het heldere wort is gemakkelijker en efficiënter te koelen (zie volgende stap).
Hoewel veel professionele microbrouwerijen in Vlaanderen een whirlpool als standaarduitrusting hebben, is het voor kleinere of startende microbrouwerijen vaak een tweede aankoop. Voor kleinere batches kan de noodzaak voor een whirlpool immers minder dringend zijn. Deze brouwerijen kunnen dan in eerste instantie gebruik maken van goedkopere alternatieven zoals hopzakken, filtratiesystemen of gewoon meer handmatige processen om de wort te klaren.
Tijdsintensievere en minder effectieve methodes zijn koude breuk scheiding (wort snel koelen na koken) of de vaste deeltjes gewoon laten bezinken in een aparte sedimentatie/decantatietank.
credit Anton Paar
Moeten er grote hoeveelheden wort verwerkt worden, dan kan een centrifuge mogelijks een betere oplossing zijn.
Afkoeler en belichter
Na het koken moet het hete wort na de trubafscheiding worden gekoeld tot gistingstemperatuur (6-10°C voor lage gisting, 12-28°C voor bovengisting) - gist sterft immers bij hoge temperaturen! Het koken heeft alle aanwezige infecties van bacteriën en wilde gisten vernietigd, maar koude wort is een ideaal medium voor allerlei soorten bierbedreigende micro-organismen; koelen moet dus snel gebeuren en alle apparatuur die vanaf deze fase in contact komt met wort of bier moet voldoende gesteriliseerd zijn. Gesloten systemen (platenwarmtewisselaars) zijn in dit opzicht natuurlijk beter dan open koelsystemen.
Vanuit de whirlpool wordt het wort door de platenkoeler geleid. In de platenkoeler loopt koud water, soms ook ijswater of glycol (blauwe pijl). Het water neemt de warmte van het wort (rode pijl) over.
In de platenkoeler loopt koud water, soms ook ijswater of glycol (blauwe pijl). Het water neemt de warmte van het wort (rode pijl) over.
Net voor het wort naar de vergistingstank overgepompt wordt, zal er ook een beluchting plaatsvinden. Gist heeft immers zuurstof nodig tijdens de eerste fase van de fermentatie (de aërobe ademhaling). Gist gebruikt opgeloste zuurstof in het wort om onverzadigde vetzuren en sterolen te synthetiseren, die essentieel zijn voor de ontwikkeling van celmembranen. Voldoende opgeloste zuurstof (DO: 7 à 8 mg/l) zorgt voor een hoge gistgroei, een snelle start van de fermentatie wat helpt om ongewenste micro-organismen te overtreffen en de kans op infecties te minimaliseren. In commerciële brouwerijen gebeurt het beluchten meestal door injectie van 100% pure (steriele, foodgrade) zuurstof in de leiding die loopt van de kookketel of de koeler naar het gistvat.
Fermentatietanks en lagertanks
De gisting (en vaak ook lagering) vindt plaats in het fermentatievat (CCT tank of Unitank) waarbij gist het wort omzet in alcohol en CO₂. Moderne fermentatievaten zijn vaak cilindro-conisch van vorm. Deze vorm maakt het mogelijk om gist (en alle overige bezinksels) eenvoudig te verzamelen en af te tappen via de conische bodem. Een goed fermentatievat is uitgerust met een luchtafsluiting die koolstofdioxide laat ontsnappen zonder dat zuurstof of verontreinigingen naar binnen kunnen dringen. Professionele vaten (CKT) hebben ook vaak ingebouwde koelmantels of spiralen waarmee de temperatuur nauwkeurig kan worden beheerd, wat cruciaal is voor het beheersen van de vergisting (bv hoofdvergisting bij 25°C; rijping bij 4 tot 10°C en lagering tot 0°C) en het voorkomen van ongewenste smaken zoals diacetyl en acetaldehyde. Sommige accessoires zoals monsternemers, en dry hop-ingangen kunnen bijzonder handig zijn. Volledigheidshalve vermelden we het open fermentatievat (koelschip)dat populair blijft bij traditionele brouwers die werken met specifieke gisten, zoals bij Belgische Lambiekbieren.
Apparatuur voor conditionering van het bier
Tijdens deze stap in het brouwproces – de conditionering van bier – wordt gist verwijderd en het bier geklaard. Een extra filtratie of centrifugatie na de vergisting en rijping minimaliseert de hoeveelheid restdeeltjes die oxidatie kunnen versnellen. Er worden nu ook eventueel additieven (antioxidantia, aroma’s, kleurstoffen, suiker in geval van nagisting...) toegevoegd en het bier wordt gecarboniseerd (=gesatureerd: op de juiste hoeveelheid CO2 gebracht). Kleinere brouwerijen doen dit nog vaak via nagisting op fles/blik/vat (door suiker en gist in het recipiënt toe te voegen); ook wordt gesatureerd met carbsteen.
Bij sommige bierstijlen zoals lagers gebeurt fermentatie en carbonisatie in een vat bestand tegen interne druk. In zo’n drukvat blijft het gas gedeeltelijk opgelost in het bier, wat zorgt voor een natuurlijke carbonatie zonder externe injectie van CO₂. Vergisting onder druk vermindert bovendien de productie van esters en andere aroma’s, die niet gewild zijn in de droge en crisp lagers maar wel typeren in ale-bieren. Bij drukgisting wordt boven een bepaalde druk de druk van de gisting afgelaten - met een spund-apparaat (spunding valve).
Tenslotte wordt het bier klaargezet in een heldere biertank (HBT) = bright beer tank (BBT). Van daar vertrekt het naar de afvullerij (vaten, flessen, blikjes...).
Apparatuur voor afvullen van bier
Het afvullen van bier is een van de meest complexe aspecten van de brouwerijactiviteiten en het meest arbeidsintensieve van het hele productieproces. Het is opnieuw een kritisch moment waarbij oxidatie en besmetting én productverlies moet voorkomen worden. Bier wordt afgevuld in flessen, blikjes, of fusten (vaten in hout, PVC, aluminium). Commerciële brouwers hebben hiervoor over het algemeen een eigen afvullijn. Kleinere productievolumes werken vaak handmatig of semi-automatisch, waarbij flessen of blikken met de hand worden geplaatst, gevuld en geëtiketteerd. Flessen of blikjes worden met de natuurlijke zwaartekracht (gravitaire biervullers) gevuld. Grotere microbrouwerijen die hogere volumes verwerken, investeren al snel in een volautomatisch systeem wat de efficiëntie en consistentie verhoogt.
Voor gesatureerd bier heeft men een tegendrukvuller (= isobarische vuller) nodig. Een tegendrukvuller voorkomt schuimvorming en koolzuurverlies door het recipiënt (blik, fles, fust) eerst met CO₂ te spoelen en zo de zuurstof te verwijderen (maw oxidatie te vermijden). Daarna wordt het bier onder druk in het recipiënt gebracht: de druk wordt gelijkgemaakt aan de druk in de bierleiding, zodat de opgeloste koolzuurgasbellen in het bier blijven en schuimvorming minimaal wordt.
De Brombeercompagnie helpt :
- met het uitdenken en opstarten van (kleine) brouwerijen van a tot z
- met adviseren voor aankoop van losse apparatuur in operationele brouwerijen
- met het uitzoeken van betrouwbare leveranciers
- met het helpen van bouwtechnische en biergerelateerde euvels
- met ontwikkelen en verbeteren van bierreceptuur
Peter is naast engineering en opstarten van (micro)brouwerijen al 10-tallen jaren gepassioneerd lesgever in bierbrouwen met een uitgebreid netwerk als gevolg. En hoe kan het ook anders … een fier brouwer met z'n eigen Jan Van Eyck Tripel.
Gerelateerde BLOGartikelen
- Bierbrouwen als een PRO: Hoe wordt water, mout, hop en gist door een zorgvuldig gecontroleerd brouwproces omgezet in bier?
- Microbrouwerij Startklaar? Om commercieel bier te brouwen, is naast ketels, tanks en afvullijnen, ook kwaliteitsvol klein materiaal essentieel om een consistentie, hygiëne en veiligheid te garanderen. De checklist is er voor jou, microbrouwer!
- Grotere Brouwers, Grotere Apparatuur. Checklist van heavy-duty brouwapparatuur voor de grotere brouwerijen met continue brouwdagen en met industriële batches van enkele tien- en honderdduizenden hectoliters.