Bierschaum ist eine Wissenschaft. Man sollte deshalb demjenigen, der scheinbar sinnverloren tief in ein schaumgekrönte Glas schaut, nicht gleich mit einem gutgemeinten Zuspruch aus seiner vermeintlich bierumnebelten Melancholie reißen. Wer weiß, ob man nicht gerade einen Schaumforscher in einer Phase schöpferischer Kontemplation stört, die zu elementaren Grundlagen-Erkenntnissen führen könnte, wie seinerzeit Aristoteles von Stageira (384-322 v. Chr.), laut Thorsten Brandt [1], ein gewissenhafter Experimentator, der neben vielen anderen Dingen auch die Wirkung von Wein und Bier genau unterschied:

"Bier besitzt die Eigentümlichkeit, den, der zuviel getrunken hat, nach rückwärts fallen zu lassen, während allzu reichlicher Weingenuß ein Niederstürzen nach allen Seiten verursacht." [1]

Doch nicht nur der wortwörtlich tiefe Blick ins Glas führt zu wissenschaftlichen Beobachtungen, die sich im Alltag bezahlt machen. Die Güte der Schaumkrone und ihre Haltbarkeit bestimmen über das Schalwerden des Bieres. Wer hier zur möglichen Verbesserung physikalische wie chemische Hilfsmittel am praktischen Objekt erprobt, den "kronischen" Zerfall wie seine Beständigkeit in physikalischen und mathematischen Formeln beschreibt [2] oder anhand von Badeschaum die optimale Blasenstruktur für Biere oder andere "Schaumprodukte" ermittelt und neue Anwendungsmöglichkeiten, z.B. als potentielle Transportvesikel für Medikamente oder ähnliches anvisiert, darf sich heute durchaus Schaumforscher nennen. Der Blick in die Krone kann auch zu neuen Schäumen inspirieren.

So wurden vor einiger Zeit von Chemikern aus Frankreich außergewöhnlich stabile Schäume diskutiert, die in einer Kombination aus zwei seifenähnlichen Stoffen hergestellt worden waren. Der tiefere Blick in diese Schaumkrone ergibt einen festen Aufbau aus tausendstel Millimeter großen Hohlkörpern, die geometrisch Ikosaeder (Zwanzigflächnern) gleichen, also zwölf Ecken haben und aus jeweils 20 Dreiecken zusammengesetzt sind. Weil die Forscher Tenside mit positiver Ladung im Überschuß (zwei sogenannte kationische Tenside) einsetzten, sollten die "Ecken" der Bläschen elektrisch gleich aufgeladen sein. Sie stoßen sich gegenseitig ab und nehmen daher mehr Raum ein, womit gleichzeitig gewährleistet wird, daß die aus dem wässrigen Film bestehende "Außenhaut" der Blase straff gespannt bleibt. Das Ergebnis wurde bereits als erster Schritt zu möglichen neuen Arzneimittelapplikationen angekündigt. Nicht erwähnt blieb jedoch, daß gerade die hohe Spannung die Beständigkeit der eckigen Bläschen gegen Fremdeinwirkung nicht unwesentlich begrenzt. Eine leichte Berührung läßt die Blasen also platzen.

Darüber hinaus eignen sich kationische Tenside zu dem erhofften Zweck, blasenartige Transportvesikel zu konstruieren, schon deshalb nicht, weil sie in Gegenwart von Salzen zerfallen. Die lassen sich bei pharmazeutischen Wirkstoffen (die oftmals selbst Salze sind) aber kaum vermeiden. Aus der Schaum!

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Doch zurück zum Schanktisch, wo sich gescheiterte Schaumschläger zu trösten wissen und sich Laien- wie Berufsschaumforscher zu der immer aktuellen und unlängst geradezu lukrativ erscheinenden Frage zusammenfinden: Was macht den Schaum zum Schaum und warum zerfällt er?

Selbst im fernen Amerika läßt man aus dem Bostoner Forschungsetat eigens das für seinen Schaum berühmte bayerische Weißbier importieren, um an seiner Krone zwei Prozesse zu beobachten, zu vermessen und experimentell zu manipulieren, deren wissenschaftliche Bedeutung weit über die Braukunst hinausreichen soll. Einem Bericht in den Physical Review Letters zufolge (Band 86, Seite 4704, 2001) haben Howard Stone und seine Kollegen von der Harvard Universität in Cambridge bei Boston damit den Schritt zur quantitativen Beschreibung des Zusammenspiels von Werden und Vergehen in der Bierschaumkrone geschaffen.

Und tatsächlich hofft man mit dieser Theorie chemische Schäume zum Feuerlöschen, zum Reinigen oder zur Gewinnung von Metall und schließlich auch zur Herstellung von Kunstbieren praktisch zu verbessern. Na denn Prost!

Wenn Blasen platzen ...

Die beiden zum Zerfall des Schaums führenden Prozesse heißen im Fachjargon "Disproportionierung und Drainage". Bei der Disproportionierung wachsen die größeren Blasen auf Kosten der kleineren. Denn in den kleineren steht das enthaltene Gas unter höherem Innendruck und drängt so durch die Trennwände in die größeren Blasen, bis die kleineren ganz verschwinden. Disproportionierung macht den Schaum also mit der Zeit gröber und großblasiger.

Drainage hingegen nennt man das Austrocknen der Schaumkrone. Mit der Blasengröße wachsen auch die Kanäle zwischen den Blasen, durch die die Flüssigkeit zurück ins Bier fließen kann. Je größer jedoch der Kanal, um so geringer ist die Kapillarwirkung, mit der die Flüssigkeit gewöhnlich im Schaum zurückgehalten wird. Die Folge davon sind durch den Flüssigkeitsverlust dünner werdende Blasenwände, die deshalb leichter platzen bzw. sich mit weiteren Blasen vereinigen (beschleunigte Disproportionierung). Außerdem fließen mit der Flüssigkeit auch mögliche schaumstabilisierende Substanzen ab.

Disproportionierung und Drainage verstärken sich gegenseitig. Weil sich das am Maßkrug oder Bierglas, aber auch bei längeren Sitzungen in der Badewanne mühelos beobachten läßt, war das Prinzip hinlänglich bekannt, nur noch nie in so anschauliche Wortblasen gefaßt worden.

Theorie entlarvt Schanktisch-Praxis

Anhand des Modells kann aber auch jeder selbsternannte Bier- oder Schaumbadforscher die mehr oder weniger appetitlichen Kniffe der Brauer und Wirte nachvollziehen.

Wie die meisten wissen, wird Bier aus Gerste gewonnen, die, mit Wasser zum Keimen gebracht, zum sogenannten Grün- und Darrmalz verarbeitet wird. Mittels des in der keimenden Gerste vorhandenen Enzymgemisches, der sogenannten Diastase, entstehen aus der Stärke des Malzes wasserlösliche Zucker und Dextrin, die anschließend mit Bierhefe vergärt werden können. Bei der Gärung von Zucker und Dextrinen zu Alkohol entsteht u.a. Kohlenstoffdioxid (CO2), das sich im Bier zu Kohlensäure löst. Bierschaum entsteht nun, wenn die gelöste Kohlensäure wieder zu CO2 aufperlt und sich zu fein verteilten Gasbläschen zusammenfindet.

Nach den oben erwähnten Modellrechnungen soll sich die Löslichkeit des Gases in der Flüssigkeit als entscheidende Größe erweisen. Würde man also die Kohlensäure/Kohlenstoffdioxid durch ein in Wasser leichter lösliches Gas wie Schwefeldioxid ersetzen, so würde dieses auch die Blasenwände (die schlicht aus Bier bestehen) besser durchdringen, der Kreislauf von Disproportionierung und Drainage würde beschleunigt und der Schaum zerfiele wesentlich schneller.

Abgesehen von dem leicht schwefeligen Geschmack nach faulen Eiern wäre ein auf diese Weise schnell schal werdendes Bier kein Genuß. Die Schaumkrone ist somit nicht nur ein Qualitätszeichen, die die Reinheit des Bieres garantiert, sondern sorgt auch durch ihren relativ luftdichten Verschluß und den reduzierten Gasaustausch für eine länger andauernde, perlende Frische des Bieres.

Da juckt es den Bierpanschern (von Brauern sollte man hier wohl nicht sprechen) schon eher mal in den Fingern, ein schwer lösliches Gas zuzusetzen, dessen dichte und geruhsam abnehmende Schaumkrone auch bei großer Hitze noch den Genuß eines frisch eingeschenkten Bieres "verspricht".

Dafür haben die Chemiker im fernen Boston die Kohlensäure ihres Importbieres mit einem brisanten Umweltschadstoff (einem Ozonfresser wie Treibhausgas) - Hexafluorethan - ausgetauscht, der sich 600mal schwerer in Bier löst als CO2. Das Ergebnis war eine kolossale Schaumkrone, die 150 Stunden lang quasi unversehrt schien. Allerdings war das durch Treibgas aufgeschäumte Bier nicht nur nach "deutschem Reinheitsgebot" verdorben.

Über dieses Reinheitsgebot von 1516 wachen die sogenannten Bierpäpste, die heute in Berlin in der Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei sitzen, die zur dortigen Technischen Universität gehört. Dieses Reinheitsgebot ist die älteste Lebensmittelverordnung der Welt. In ihr ist z.B. festgelegt, daß Bier nur aus Malz, Hopfen, Hefe und Wasser gebraut werden darf. Herzog Wilhelm IV scheint offenbar so etwas wie hellseherische Fähigkeiten gehabt zu haben, als er im 16. Jahrhundert dieses Gebot erließ, denn seine Verordnung liest sich gerade so, als habe er geahnt, daß auch dem Bier einmal mit Chemie zu Leibe gerückt werden könnte:

"wir wollen auch sonderlichen/das füran allenthalben in unseren Stetten/Marckthen/vn/auff dem Lannde/zu keinem Pier/merer stückh/dan allein Gersten/Hopffen/vn Wasser/genommen vn geprauch solle werden. Gegeben von Wilhelm IV Herzog in Bayern, am Georgitag zu Ingolstadt Anno 1516" [3]

[Ganz besonders wollen wir, daß forthin allenthalben in unseren Städten, Märkten und auf dem Lande zu keinem Bier mehr Stücke als nur Gerste, Hopfen und Wasser verwendet und gebraucht werden sollen. - Übersetzung SB-Red.]

Deutschland steht aufgrund seiner strengen Regeln in dem Ruf, das beste Bier der Welt zu brauen. Trotz des europäischen Marktes besteht das Reinheitsgebot hierzulande nach wie vor, nicht aber für Biere von ausländischen Anbietern.

So lassen sich in heutigen Bieren durchaus eine Reihe von E-Nummern finden, deren Namen der Bierfreund kaum noch fehlerfrei über die Zunge bringt, auch ohne einen Tropfen des Gebräus angerührt zu haben. Wer aber, wie es in einigen Nachbarländern üblich ist, sich das Bierbrauen mit Chemie erleichtern will, muß am Ende ein regelrechtes Kunstbier aus Konservierungsstoffen, Klärmitteln, Schaumbildnern, Schaumbremsen, Stabilisatoren und Farbstoffen herstellen, denn jeder Zusatz stört die empfindliche Bierhefe, so daß das aufschäumende, schaumstabile Getränk nichts mehr mit dem ursprünglichen Gerstensaft zu tun hat.

Da lobe man die simplen Methoden der irischen Schankwirte, die mit einem einfachen Trick auch eine steife Krone auf ihr Guinness zaubern: Dieses wird durch ein feines Sieb eingeschenkt. Dadurch wird, wissenschaftlich ausgedrückt, durch rein mechanische Oberflächenvergrößerung dem Schaum mehr Flüssigkeit zugesetzt. Die Krone wird feuchter, das Schaumskelett stärker.

Auf diese Weise angereicherte Flüssigkeit kann zwar auch schneller abfließen, aber das relativ leicht lösliche CO2-Gas kann auch nicht so schnell in den dichten, mit gelöster Kohlensäure gesättigten Flüssigkeitsfilm (bzw. die Blasenwände) eindringen oder daraus verdampfen. Der Schaumzerfall verzögert sich. Die gebremste Disproportionierung gleicht die beschleunigte Drainage aus, würden die wissenschaftlichen Schaumschläger sagen.

Den Bostoner Forschern zufolge lassen sich die Effekte jedoch nicht kombinieren, d.h. irische Schankmethoden, kombiniert mit dem schwer löslichen Hexafluorethan, brächte keine zusätzliche oder längere Standfestigkeit des angefeuchteten Schaums.

Was könnte die amerikanische Schaumforschung deutschen Bieren bescheren? Wird die Optimierung des Brauprozesses bald immer mehr von chemischen und physikalischen Grund- und Zusätzen bestimmt oder muß der reine Gerstensaft nährstofflosen Kunstgetränken weichen? Ein Liter echtes Bier hat immerhin den luxuriösen Nährwert von ca. 1927 kJ (= 470 kcal) und rangiert auf der Negativliste des gesundheitspolitisch korrekten Trends "Sport, Bewegung und null Kalorien" direkt hinter der Currywurst.

Bisher gibt das Reinheitsgebot den einheimischen Brauern immer noch enge Grenzen vor. Hopfen, Gerste und Hefe enthalten danach ausreichend natürliche schaumfördernde und stabilisierende Stoffe. Neben Alkohol, Wasser und CO2 enthält Bier etwa 80% nichtflüchtige, nahrhafte Extraktstoffe, die hauptsächlich aus Zucker, Dextrin u.a. bestehen. Sie dürfen nur im Brauprozeß nicht zerstört oder durch billigere Austauschstoffe ersetzt werden. Das ist die ganze Kunst. Doch die Naturprodukte Hopfen, Gerste und Hefe, die früher im Überfluß vorhanden waren, werden auch zunehmend zu teuren Luxusgrundstoffen, wenn sie allein zur Getränkeherstellung verwendet werden.

Wer aber teure Gerste durch billigen Mais oder Reis zu strecken versucht, muß diese Einsparung mit einem schaumarmem, unattraktiven Gebräu büßen. Und auch hier bleibt dann nur noch der Griff in die chemische Trickkiste, um zumindest den Eindruck eines Bieres zu rekonstruieren. Bis zu 59 verschiedene Chemikalien finden sich heute schon in ausländischen Biermarken. Das sind meist Zusätze, die bereits in der Lebensmittelindustrie erlaubt sind, wie Algenschleim oder Gummi arabicum.

Es kamen aber schon leichtfertig verwendete Stoffe zum Einsatz, deren toxische Wirkung in den 60er Jahren rund 50 Menschen das Leben kostete, als amerikanische Brauereien ihren Schaum mit Kobaltsulfat aufbesserten.

Darüber hinaus kommen unschädliche "Schaumverbesserer" zum Einsatz, die sich noch in der Grauzone des deutschen Reinheitsgebotes bewegen, denn immer noch gilt der Gehalt an natürlichem CO2 als Maß für die Güte des Bieres.

Stickstoff ist 57mal schwerer löslich als Kohlenstoffdioxid, somit ein ideales schaumstabilisierendes Gas. Stickstoff ist auch in der Atemluft zu einem hohen Prozentsatz enthalten und schadet dem Menschen nachweislich nicht. Als zusätzliche Chemikalie ist sein Einsatz zwar den deutschen Brauern verwehrt, nicht aber den Wirten, die es beim Zapfen in den Schaum blasen. So hält sich auch manch einheimische Schaumkrone dank dieses Gases länger.

Auch bei Dosen-Guinness liefert ein mit Stickstoff gefüllter Plastikring, der beim Öffnen der Dose angerissen wird, den beliebten cremigen Schaum - allerdings nur bei guter Kühlung.

Daß der Gehalt von CO2 ein Maß für die vollzogene Gärung und somit für den Alkoholgehalt darstellt, ist allerdings schon lange eine Farce. Da CO2 nicht auf der Verbotsliste steht, läßt sich das Bier durchaus panschen und anschließend mit einer CO2-Patrone auf 0,3 bis 0,6% Kohlensäuregehalt aufschäumen. Wohl bekomm's.

Auch die Genforschung macht vor dem Bierschaum nicht halt

Im Oktober 2012 machte eine Meldung "Forscher identifizieren Bierschaum-Gen" [4] von sich reden, in der es Wissenschaftlern der Universität von Santiago di Compostela in Spanien gelungen sein sollte, ein sogenannte CFG1-Gen der Bierhefe zu identifizieren, das maßgeblich für die Schaumbildung und die Schaumstabilität bei frisch eingeschenktem Bier verantwortlich ist. Die Forscher isolierten das Gen, "schalteten es ab" und brauten daraus ein Bier, dessen Schaumkrone zunächst nicht von anderen zu unterscheiden war. Der tiefe Blick in das schaumbewehrte Glas läßt jedoch keine andere Deutung zu, als daß die Blasen dieses Schaums labiler und gröber sind und viel schneller platzen. Die Schaumforscher glauben nun, daß CFG1 für die Bildung jenes Eiweißes verantwortlich ist, das beim Einschenken aufsteigende Kohlensäureblasen umhüllt oder zumindest an der Filmbildung beteiligt ist. Fehlt das Eiweiß, nimmt die Stabilität der Hüllen ab, der Schaum zerfällt.

"Für die Braupraxis könnten sich die Ergebnisse der Studie als nützlich erweisen", heißt es auf einer Webseite für Bierexperten [4]. Doch was heißt das für die Zukunft des Gerstensafts? Gentechnischen Verbesserungen konnte das Reinheitsgebot von 1516 tatsächlich noch nicht vorbeugen. Frei nach Aristoteles: Die neue Entwicklung besitzt die Eigentümlichkeit, auch den standhaftesten Bierschaumforscher nach rückwärts fallen zu lassen!