Vom Wasser zum Bier: Der Weg des Wassers in der Brauerei

Wasser ist der wichtigste Rohstoff in der Bierherstellung und beeinflusst sämtliche Phasen des Brauprozesses. Die Anforderungen an die Wasserqualität variieren dabei je nach Verwendungszweck – sei es im Brauen, bei der Reinigung, Kühlung oder Dampferzeugung. In einer Brauerei ist Wasser daher nicht einfach nur Wasser – jede Wasserart erfüllt eine spezifische Funktion und muss auf ihre jeweilige Aufgabe abgestimmt sein.
In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die unterschiedlichen Aspekte der Wassernutzung in der Brauerei – von den Anforderungen an das Brauwasser und dessen Zusammensetzung über die Bedeutung der Wasserhärte bis hin zu den Herausforderungen im Bereich Abwasser.

 

Wasser – der wichtigste Rohstoff in der Bierherstellung

Ein Bier mit einer Stammwürze (der Haupteinflussfaktor für den späteren Alkoholgehalt) von zwölf Prozent besteht zu rund 90–92 % aus Wasser; der Rest setzt sich aus Alkohol, Extraktstoffen und Kohlendioxid zusammen. Damit ist Wasser der Hauptbestandteil des fertigen Bieres. Im Brauereibetrieb kommt Wasser jedoch nicht nur als Brauwasser zum Einsatz. Ein erheblicher Teil des Gesamtwasserverbrauchs entfällt auf Reinigungs- und Kühlprozesse. In größeren Brauereien, die Dampfanlagen betreiben, wird außerdem Kesselspeisewasser benötigt, um den Dampfkessel mit Wasser zu versorgen.

Zur Beurteilung der betrieblichen Effizienz wird der Wasserverbrauch pro Hektoliter (hl) Verkaufsbier herangezogen. Je nach Grad der Industrialisierung liegt dieser heute meist zwischen 3 und 6 hl Wasser pro hl Bier. Durch gezieltes Wassermanagement – beispielsweise durch den Einsatz von Kreislaufsystemen oder modernen Reinigungstechnologien – kann dieser Wert signifikant gesenkt werden. Brauereien, die umfassende Nachhaltigkeitskonzepte verfolgen, erzielen mittlerweile sogar Verbräuche von unter 2 hl Wasser pro hl Bier.

 

Brauwasser – Qualitätsanforderungen und Zusammensetzung

Brauwasser muss nicht nur den Anforderungen der Trinkwasserverordnung genügen, sondern auch spezifische brautechnologische Eigenschaften aufweisen, die sich positiv auf die Bierherstellung auswirken. Einen wesentlichen Einfluss übt dabei der Gehalt an gelösten Salzen aus. Hierzu zählen Verbindungen von positiv geladenen Metallionen – insbesondere Kalzium (Ca²⁺) und Magnesium (Mg²⁺) – mit negativ geladenen Ionen, den sogenannten Säureresten, wie Karbonat (aus Kohlensäure) oder Sulfat (aus Schwefelsäure).
Die Konzentration dieser Verbindungen bzw. Salze wird üblicherweise als „deutscher Härtegrad“ (°dH) angegeben:
 

• 1 °dH entspricht 10 mg Kalziumoxid (CaO) pro Liter Wasser.
• Der Härtegrad gibt die „Gesamthärte“ an, also die Gesamtsumme der Kalzium- und Magnesiumsalze, die der Kohlensäure, der Schwefelsäure oder einem anderen Säurerest zugehören.
• Im Brau- und Gärprozess fördern Kalzium- und Magnesiumsalze enzymatische Reaktionen, regulieren den pH-Wert der Maische und beeinflussen den Geschmack sowie die Stabilität des Bieres.

Die Härtegrade werden wie folgt klassifiziert:

• 0-4 °dH: Sehr weich
• 4-8 °dH: Weich
• 8-12 °dH: Mittelhart
• 12-18 °dH: Ziemlich hart
• 18-30 °dH: Hart
• Ab 30 °dH: Sehr hart

 

Geologische Einflüsse auf die Wasserbeschaffenheit

Die Wasserhärte eines Gebiets wird hauptsächlich durch die geologische Beschaffenheit des Bodens bestimmt, den das Wasser auf seinem Weg durchläuft. In Gesteinsschichten wie Granit oder Gneis – sogenannte Urgesteine – sind nur wenige wasserlösliche Salze enthalten. Das Wasser nimmt dort entsprechend wenig Mineralstoffe auf, bleibt also „weich“. Allerdings enthält es häufig freie Kohlensäure, die chemisch aggressiv wirken kann. Anders verhält es sich bei Sedimentgesteinen wie Kalkstein oder Dolomit, die reich an löslichen Mineralien sind. Gelangt Wasser – insbesondere solches mit hohem Kohlensäuregehalt – mit diesen Gesteinen in Kontakt, werden größere Mengen an Kalzium- und Magnesiumsalzen gelöst.

Die Folge ist eine teils starke regionale Schwankung der Wasserhärte. So liegt die Wasserhärte im Bayerischen Wald bei etwa 4 °dH (sehr weich), während sie in Würzburg mit 41 °dH sehr hoch ist.

In Österreich zeigt sich ein ähnliches Bild: Während in Lienz das Wasser mit 5 °dH noch weich ist, erreicht es in Tulln Spitzenwerte von bis zu 43 °dH.

 

Optimale Wasserhärte für die Bierherstellung

Für die Bierproduktion sind die besten Ergebnisse bei einer Wasserhärte von 6°dH bis 16°dH zu erzielen. In diesem Bereich enthält das Wasser eine ausgewogene Konzentration an Mineralien, die den Brauprozess optimal unterstützen. Unter bestimmten Bedingungen können die im Wasser gelösten Kalzium- und Magnesiumionen jedoch mit anderen Wasserbestandteilen reagieren und unlösliche Verbindungen wie Kalziumkarbonat (Kalk, CaCO₃) bilden. Um optimale Bedingungen für den Brauprozess zu gewährleisten, muss daher das Wasser vor dem Brauen entsprechend aufbereitet werden. Hierzu gehört unter anderem das Hinzufügen von Salzen oder das Entfernen von überschüssigem Kalk durch Verfahren wie Entkarbonisierung, Enthärtung oder Umkehrosmose.

 

Wassernutzung im Brauereibetrieb

Wasser wird in Brauereien in verschiedenen Prozessschritten mit unterschiedlichen Qualitätsansprüchen eingesetzt. Je nach Verwendungszweck gelten spezifische Anforderungen an Reinheit und Zusammensetzung.
 

1. Brauwasser (Sudhauswasser)

Das Brauwasser, das ausschließlich im Sudhaus verwendet wird, muss geschmacklich einwandfrei, geruchlos, klar und frei von bierschädlichen Mikroorganismen sein. Die chemische Zusammensetzung ist wesentlich, da gelöste Salze wie Kalzium, Magnesium oder Sulfat die Enzymaktivität während des Maischens beeinflussen und später den Geschmack des Bieres prägen. Beim einstündigen Kochprozess der Würze verdampfen etwa 5 % des eingesetzten Wassers, wodurch sich die Konzentration der verbleibenden Inhaltsstoffe erhöht. Daher muss die Wasserqualität so beschaffen sein, dass keine unerwünschten Aromen oder Trübungen entstehen.
 

2. Reinigungswasser

Für die Reinigung von Brauanlagen, Rohrleitungen und Flaschen muss das Wasser biologisch einwandfrei sein, um mikrobiologische Kontaminationen zu vermeiden. Geschmacks- und Geruchsneutralität sind erforderlich, da Rückstände des Reinigungswassers das Bier beeinträchtigen könnten. In modernen Brauereien wird das Wasser oft zusätzlich gefiltert oder desinfiziert, um hohe Hygienestandards sicherzustellen.
 

3. Kühlwasser

Bei der Bierherstellung sind verschiedene Kühlprozesse erforderlich – von der Kühlung der Zutaten und der Würze bis hin zur Gärung und Lagerung. Um Ablagerungen in den Kühlaggregaten zu vermeiden, sollte das Kühlwasser ebenfalls wenig wassersteinbildende Salze enthalten. Offene Systeme wie Kühltürme erfordern dagegen eine regelmäßige Wasseraufbereitung, um Algenwachstum und Verkeimung zu verhindern.
 

4. Kesselspeisewasser

Das Kesselspeisewasser dient der Dampferzeugung für Brau- und Sterilisationsprozesse. Um Kesselsteinbildung zu verhindern, sollte es möglichst wenig Härtebildner wie Kalzium und Magnesium enthalten, da diese bei hohen Temperaturen zu Ablagerungen führen. Daher wird das Wasser meist aufbereitet – etwa durch Enthärtung, Demineralisation oder Zugabe von Phosphaten. Eine zu hohe Salzbelastung kann nicht nur die Effizienz der Dampfkessel mindern, sondern auch zu Korrosion und erhöhtem Energieverbrauch führen.

 

Abwasser in der Brauerei

Mit Ausnahme des Wassers, das direkt ins Bier geht oder verdunstet, gelangt jeder Tropfen Wasser ins Abwasser. Bei einem Wasserverbrauch von etwa 6 hl pro 1 hl Bier entsteht rund 3,7 hl Abwasser je Liter Bier.
 

Organische und chemische Inhaltsstoffe im Brauereiabwasser

Auf seinem Weg durch die Produktionsanlagen nimmt das Wasser eine Vielzahl unterschiedlicher Stoffe auf oder löst sie heraus. Das resultierende Abwasser ist ein komplexes Gemisch, das sowohl organische als auch chemische Komponenten enthält:

• Organische Reststoffe wie Bier- und Würzereste, Trub, Hefe
• Chemikalienrückstände aus Reinigungsprozessen (alkalische/saure Wässer, Desinfektionsmittel wie Wasserstoffperoxid oder Chlor)
• Feststoffe aus der Flaschenreinigung (Papierfasern von Etiketten, Schlamm, Schmutzstoffe aus der Bedruckung der Etiketten mit Schwermetallen)
• Lösliche Stoffe wie Etikettenleim (meist Stärkeleim), Natronlauge, Metallsalze
• Betriebsstoffe wie Öle, Fette (aus Anlagenschmierung) oder Bandschmiermittel aus der Flaschen-Transportkette

 

Abwasserfracht und Kläranlagenkapazität

Die Konzentration der Abwasserverschmutzung steigt durch diese Verunreinigungen kontinuierlich an. Multipliziert man die Konzentration der Verschmutzung mit ihrer dazugehörigen Abwassermenge erhält man die Abwasserfracht. Ein Beispiel: Bei einer Konzentration von 10 Milligramm pro Liter und einem Abwasservolumen von 1.000 Litern ergibt sich eine Fracht von 10 Gramm.

Die Abwasserfracht bestimmt die erforderliche Kapazität der Kläranlagen und hat direkten Einfluss auf die Höhe der Abwassergebühren, da die Konzentrationen von BSB5 (biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen), CSB (chemischer Sauerstoffbedarf), Stickstoff (Nges) und Phosphor (Pges) die Behandlungsintensität und den technischen Aufwand für die Abwasserreinigung beeinflussen. Um Abwassergebühren zu sparen, setzen viele moderne Brauereien zunehmend auf präventive Maßnahmen. Dazu gehören effiziente Rückhaltesysteme sowie innovative Recyclingkonzepte zur Reduzierung der Abwasserfracht.

 

Abwassermanagement in Brauereien

Da in Brauereien eine Stoßbelastung von Abwässern bei Produktion und Abfüllen anfällt, aber am Abend und Wochenenden nur eine geringe Menge an Abwasser zur Verfügung steht, können die meisten Brauereien keine eigene kontinuierliche Abwasseraufbereitung durchführen. Das anfallende Abwasser wird daher üblicherweise in Sammeltanks zwischengelagert, der pH-Wert eingestellt und anschließend in die Kläranlage eingeleitet.
Brauereien mit eigener biologischer oder anaerober Kläranlage bewältigen Schwankungen in Abwassermenge und -fracht durch Pufferspeicher, geregelten Zulauf und angepasste Reaktortypen wie UASB- oder EGSB-Systeme. Ein Reaktor mit expandiertem körnigem Schlammbett (EGSB) ist eine Variante des Aufwärtsstrom-Konzepts der anaeroben Schlammbettverdauung (UASB) zur anaeroben Abwasserbehandlung. 

 

Donau Chemie – verlässlicher Partner für Wasserbehandlung in der Brauwirtschaft

Die Donau Chemie unterstützt Brauereien entlang der gesamten wassertechnischen Prozesskette mit maßgeschneiderten Produkten und Lösungen. Dazu zählen Chemikalien zur Aufbereitung des Brauwassers (z. B. zur Härteregulierung und pH-Einstellung), Reinigungs- und Desinfektionsmittel für CIP-Anlagen (Clean-in-Place-Systeme (CIP) nutzen eine Mischung aus Chemikalien, Wärme und Wasser, um Prozessrohre, Behälter und Maschinen gründlich zu reinigen, ohne die gesamte Anlage demontieren zu müssen), Kühlwasserbehandlung (Korrosionsschutz, Biozide), Kesselwasser-Konditionierung sowie Lösungen für die Abwasserbehandlung (Fällung, pH-Regulierung, Geruchskontrolle).

 

Fazit: Optimierung der Wassernutzung in der Brauerei

Wasser beeinflusst jeden Schritt der Bierproduktion – von der Qualität des Endprodukts bis zur ökonomischen und ökologischen Effizienz der Brauerei. Ein optimiertes Wassermanagement sorgt nicht nur für die Sicherung der Produktqualität, sondern reduziert auch Betriebskosten und verbessert die Umweltbilanz.
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