Walzen, Druck und Scherkräfte beim Schroten
Im ersten Teil unserer Serie haben wir geklärt, warum Malz überhaupt geschrotet werden muss.
Die entscheidende Erkenntnis war:
Ein guter Schrot bedeutet nicht, das Malz möglichst fein zu mahlen. Ziel ist es, das Endosperm ausreichend aufzuschließen und gleichzeitig die Spelzen möglichst gut zu erhalten.
Damit stellt sich die nächste Frage:
Wie schafft eine Malzmühle diesen Spagat überhaupt?
Warum verwenden Heimbrauer meistens eine Walzenmühle und keine einfache Getreidemühle oder Küchenmaschine?
Was passiert eigentlich mit einem einzelnen Gerstenkorn, wenn es zwischen zwei Walzen gerät?
Und welche Rolle spielen Walzendurchmesser, Walzenbreite, Oberfläche, Drehzahl und Walzenspalt?
Wer diese mechanischen Zusammenhänge versteht, kann später auch viel sinnvoller beurteilen, welche Malzmühle für die eigene Anlage geeignet ist.
1. Was passiert beim Schroten eigentlich?
Schauen wir uns zunächst ein einzelnes Malzkorn an.
Beim Schroten soll Folgendes passieren:
Malzkorn
↓
Endosperm wird aufgebrochen
↓
Stärke wird zugänglich
↓
verschiedene Partikelgrößen entstehen
während gleichzeitig:
Spelzen möglichst weitgehend erhalten bleiben
Das ist ein wichtiger Unterschied zu vielen anderen Mahlprozessen.
Beim Schroten geht es nicht einfach darum, einen Feststoff möglichst klein zu bekommen.
Vielmehr sollen die unterschiedlichen Strukturen des Korns unterschiedlich stark zerstört werden.
Das funktioniert, weil Endosperm und Spelzen unterschiedliche mechanische Eigenschaften besitzen.
2. Druck, Scherung und Bruch
Beim Durchgang durch eine Walzenmühle wirken mehrere mechanische Kräfte gleichzeitig.
Die wichtigsten sind:
- Druck bzw. Kompression
- Scherkräfte
- Biegung
- Reibung
- Bruch
Besonders wichtig sind dabei Kompression und Scherung.
Das Malzkorn wird zwischen die Walzen gezogen und dabei zunehmend belastet.
Irgendwann überschreitet die mechanische Belastung die Festigkeit des Endosperms.
Das Endosperm bricht auf.
Die Spelze verhält sich dagegen aufgrund ihrer Struktur anders: Sie kann sich zunächst verformen und wird nicht zwangsläufig sofort vollständig zermahlen.
Genau diese unterschiedliche Reaktion ist für das Schroten ideal.
3. Warum eine Walzenmühle so gut für Malz geeignet ist
Bei Hobbybrauern ist die klassische Malzmühle eine:
Walzenmühle – Roller Mill
Die einfachste Variante besitzt zwei Walzen.
Vereinfacht sieht das so aus:
Malz
↓
● ●
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
↓
Schrot
Zwischen den beiden Walzen befindet sich ein definierter Spalt.
Das Malzkorn wird von den Walzen erfasst, in den Spalt gezogen und dort mechanisch belastet.
Der entscheidende Punkt:
Die Walzen schneiden das Malz nicht einfach klein. Sie greifen das Korn, komprimieren es und bringen das Endosperm zum Brechen.
Das Ergebnis ist deshalb eine Kombination aus:
Aufbrechen + Zerquetschen + Scheren
und nicht einfach „Mahlen“.
4. Wie läuft der Prozess bei einem einzelnen Korn ab?
Man kann den Vorgang in mehrere Schritte zerlegen.
Schritt 1: Das Korn gelangt in den Einzugsbereich
Das Malz fällt aus dem Trichter in Richtung Walzen.
Schritt 2: Die Walzen greifen das Korn
Die Oberfläche der Walzen muss genügend Reibung erzeugen, damit das Korn nicht einfach vor der Walze liegen bleibt.
Schritt 3: Das Korn wird eingezogen
Durch die Rotation bewegt sich das Korn in Richtung Walzenspalt.
Schritt 4: Die mechanische Belastung steigt
Das Korn wird zunehmend komprimiert.
Im Inneren des Endosperms entstehen Spannungen.
Schritt 5: Das Endosperm bricht
Sobald die Belastung die strukturelle Festigkeit überschreitet, zerbricht das Endosperm.
Schritt 6: Das Korn verlässt den Walzenspalt
Spelzen und Endospermstücke werden weitertransportiert und bilden den fertigen Schrot.
Vereinfacht:
Greifen → Einziehen → Komprimieren → Brechen → Austreten
5. Warum werden Spelzen und Endosperm unterschiedlich stark zerstört?
Hier liegt ein wesentlicher Vorteil einer guten Walzenmühle.
Das Endosperm ist vergleichsweise spröde.
Die Spelzen besitzen dagegen eine faserigere und elastischere Struktur.
Unter mechanischer Belastung reagiert beides deshalb unterschiedlich.
Das Endosperm:
bricht
während die Spelzen eher:
gebogen, zusammengedrückt und teilweise eingerissen
werden.
Das ist genau das, was wir beim Brauen brauchen.
Denn:
Das Endosperm soll aufgeschlossen werden. Die Spelzen sollen möglichst als größere Stücke erhalten bleiben.
Damit übernimmt die Mühle gewissermaßen eine selektive Zerkleinerung des Malzkorns.
6. Warum ist eine Küchenmaschine keine gute Malzmühle?
Eine naheliegende Idee lautet:
„Warum brauche ich überhaupt eine spezielle Malzmühle? Eine Küchenmaschine hat doch scharfe Messer und kann das Malz ebenfalls zerkleinern.“
Natürlich kann eine Küchenmaschine Malz zerkleinern.
Aber sie erzeugt nicht unbedingt den Schrot, den wir beim Brauen brauchen.
Eine typische Küchenmaschine arbeitet mit schnell rotierenden Messern.
Dabei entstehen:
- hohe lokale Schnittkräfte
- Stoßbelastungen
- starke Reibung
- sehr kleine Partikel
Das Ergebnis kann beispielsweise so aussehen:
grobe Stücke + sehr viel Mehl + kleine Spelzenfragmente
Das Problem ist nicht, dass das Malz „nicht klein genug“ wird.
Das Problem ist:
Die Partikelverteilung und die Struktur der Spelzen werden ungünstig.
Für das anschließende Läutern ist das ein erheblicher Nachteil.
Die Walzenmühle verfolgt dagegen ein anderes Prinzip:
Nicht alles möglichst klein machen, sondern das Korn kontrolliert aufbrechen.
7. Die klassische Zweiwalzenmühle
Die einfachste und für viele Hobbybrauer völlig ausreichende Bauform ist die:
Two-Roller Mill – Zweiwalzenmühle
Dabei gibt es zwei Walzen, zwischen denen das Malz hindurchläuft.
Typischerweise wird eine Walze aktiv angetrieben. Die zweite Walze wird je nach Konstruktion durch den Materialfluss oder über eine mechanische Kopplung mitgenommen.
Der Abstand zwischen den Walzen ist der:
Walzenspalt bzw. Gap
Dieser Spalt ist einer der wichtigsten Einstellparameter der Mühle.
Ein kleinerer Spalt führt im Allgemeinen zu:
- stärkerer Kompression
- stärkerem Aufschluss des Endosperms
- mehr Feinanteilen
Ein größerer Spalt führt tendenziell zu:
- gröberen Partikeln
- weniger Feinanteilen
- besserer Spelzenerhaltung
Aber:
Der Walzenspalt allein bestimmt noch nicht die Qualität des Schrotes.
Dazu später mehr.
8. Warum muss die Walzenoberfläche strukturiert sein?
Eine komplett glatte Metallwalze hätte ein praktisches Problem:
Das Malzkorn könnte schlecht gegriffen und nicht zuverlässig eingezogen werden.
Deshalb besitzen Malzwalzen typischerweise eine strukturierte Oberfläche.
Man findet beispielsweise:
- Riffelungen
- Rändelungen
- Nuten
- spezielle Oberflächenprofile
Diese Struktur verbessert den Kontakt zwischen Walze und Korn.
Die Walze kann das Korn dadurch besser:
greifen → einziehen → in den Spalt transportieren
Die Oberfläche darf allerdings auch nicht einfach „so aggressiv wie möglich“ sein.
Eine sehr aggressive Struktur kann unter Umständen:
- die Spelzen stärker beschädigen
- mehr Feinmehl erzeugen
- mehr Staub erzeugen
- die mechanische Belastung erhöhen
Die Walzenoberfläche ist deshalb ein Teil des gesamten Mühlendesigns.
9. Warum spielt der Walzendurchmesser eine Rolle?
Der Durchmesser einer Walze beeinflusst unter anderem, wie gut die Mühle das Korn einziehen kann.
Das ist eine geometrische und mechanische Frage.
Der Walzendurchmesser beeinflusst beispielsweise:
- den Einzugswinkel
- die Kontaktgeometrie
- die Umfangsgeschwindigkeit
- die Länge des Kontaktbereichs
- den Materialdurchsatz
Deshalb können zwei Mühlen mit exakt demselben Walzenspalt durchaus unterschiedliche Schrotbilder erzeugen.
Ein Vergleich wie:
„Mühle A kann auf 0,8 mm eingestellt werden und Mühle B ebenfalls“
sagt deshalb noch nicht viel über deren tatsächliches Mahlverhalten aus.
10. Was bringt eine breitere Walze?
Die Walzenbreite wird häufig missverstanden.
Nehmen wir zwei Mühlen:
50 mm Walzenbreite
und
100 mm Walzenbreite
Die breitere Walze macht den Schrot nicht automatisch feiner.
Ihr wesentlicher Vorteil liegt zunächst im:
Durchsatz
Eine breitere Walze kann eine größere Menge Malz gleichzeitig verarbeiten.
Das wird vor allem bei größeren Suden interessant.
Für einen typischen 20- oder 30-Liter-Heimbrausud ist die maximale Durchsatzleistung dagegen meistens kein entscheidender Faktor.
Wichtiger ist:
Ist der Walzenspalt über die gesamte Arbeitsbreite gleichmäßig?
Denn eine breite Walze mit schlecht eingestelltem Spalt kann schlechtere Ergebnisse liefern als eine schmalere Mühle mit sauber ausgerichteten Walzen.
11. Warum müssen die Walzen parallel sein?
Das ist ein besonders wichtiger Punkt bei Malzmühlen.
Stellen wir uns vor, die Mühle hat auf der linken Seite:
0,8 mm
und auf der rechten Seite:
1,1 mm
Walzenspalt.
Dann wird dieselbe Charge gleichzeitig unterschiedlich stark geschrotet.
Links:
feiner
Rechts:
gröber
Das Ergebnis ist eine sehr breite und uneinheitliche Partikelverteilung.
Man kann dann gleichzeitig sehr feine und sehr grobe Bestandteile im Schrot finden.
Deshalb sollte man bei einer einstellbaren Mühle nicht nur fragen:
„Welchen Gap habe ich eingestellt?“
sondern auch:
„Ist der Gap über die gesamte Walzenbreite gleichmäßig?“
Die Parallelität der Walzen ist für ein reproduzierbares Schrotergebnis entscheidend.
12. Zweiwalzen- und Dreiwalzenmühle
Neben Zweiwalzenmühlen gibt es auch:
Three-Roller Mills – Dreiwalzenmühlen
Der grundlegende Gedanke dahinter ist interessant:
Der Aufschluss des Korns wird auf mehrere mechanische Schritte verteilt.
Vereinfacht:
Malz
↓
● ●
\ /
\ /
\ /
↓
erstes Aufbrechen
↓
●
\
\
↓
Schrot
Die erste Stufe öffnet das Korn.
Eine weitere Walze beziehungsweise ein weiterer Walzenspalt kann anschließend das bereits geöffnete Endosperm weiter zerkleinern.
Damit lässt sich der Prozess differenzierter steuern.
Das Ziel ist unter anderem:
Die Spelzen möglichst weitgehend zu erhalten und gleichzeitig das Endosperm ausreichend fein aufzuschließen.
Für den normalen Heimbrauer ist eine gute Zweiwalzenmühle allerdings vollkommen ausreichend.
Eine Dreiwalzenmühle ist nicht automatisch „besser“, sondern bietet vor allem zusätzliche Möglichkeiten zur Prozesskontrolle und bei entsprechendem Durchsatz.
13. Warum ist die Drehzahl wichtig?
Eine weitere häufige Annahme lautet:
Je schneller die Walzen drehen, desto besser.
Auch das stimmt nicht.
Eine hohe Drehzahl kann zwar den Durchsatz erhöhen.
Gleichzeitig können aber unerwünschte Effekte auftreten:
- mehr Reibung
- stärkere Staubentwicklung
- mehr Feinanteile
- stärkere Belastung der Spelzen
- möglicherweise höhere Erwärmung
Für den Hobbybrauer ist deshalb meistens nicht die maximale Geschwindigkeit interessant.
Viel wichtiger ist:
Ein gleichmäßiger, kontrollierter und reproduzierbarer Schrotvorgang.
Wenn die Mühle ein paar Minuten länger braucht, ist das für einen normalen Heimbrausud normalerweise kein Problem.
14. Auch die Zuführung des Malzes beeinflusst das Ergebnis
Nicht nur die Mühle selbst ist entscheidend.
Auch die Art und Weise, wie das Malz in die Walzen gelangt, kann eine Rolle spielen.
Wenn plötzlich sehr viel Malz auf einmal in den Einzugsbereich gelangt, verändert sich die mechanische Belastung der Walzen.
Eine ungleichmäßige Zuführung kann deshalb zu einem weniger konstanten Prozess führen.
Ideal ist:
gleichmäßige Zuführung + konstante Walzendrehzahl + konstanter Walzenspalt
Das sorgt für ein möglichst reproduzierbares Schrotergebnis.
15. Warum eine starke Mühle nicht automatisch eine bessere Mühle ist
Bei vielen technischen Geräten entsteht schnell die Vorstellung:
Mehr Leistung = besser.
Bei einer Malzmühle gilt das nur eingeschränkt.
Natürlich braucht die Mühle ausreichend Kraft, um das Malz zuverlässig einzuziehen und zu schroten.
Aber für den Hobbybrauer ist nicht maximale mechanische Leistung das eigentliche Ziel.
Wichtiger sind:
Gute Einzugseigenschaften
Die Walzen müssen das Korn zuverlässig greifen.
Ausreichende Zerkleinerungsleistung
Das Endosperm muss sauber aufgeschlossen werden.
Gleichmäßiger Walzenspalt
Die Partikelverteilung sollte über die gesamte Walzenbreite möglichst konstant bleiben.
Geeignete Drehzahl
Nicht unnötig viel Staub und Feinmehl erzeugen.
Gute mechanische Qualität
Die Einstellung sollte sich nicht während des Betriebs verändern.
Deshalb gilt:
Eine gute Malzmühle schrotet nicht möglichst aggressiv, sondern möglichst kontrolliert.
16. Der Weg eines einzelnen Malzkorns durch die Mühle
Fassen wir den mechanischen Prozess noch einmal zusammen.
Ein einzelnes Malzkorn gelangt in den Trichter.
↓
Die strukturierte Walzenoberfläche greift das Korn.
↓
Das Korn wird in Richtung Walzenspalt gezogen.
↓
Der Druck auf das Korn steigt.
↓
Das spröde Endosperm beginnt zu brechen.
↓
Die Spelze wird gleichzeitig verformt und teilweise geöffnet.
↓
Das Korn passiert den Walzenspalt.
↓
Es entstehen unterschiedlich große Endospermstücke, Feinanteile und Spelzen.
Das ist die eigentliche Aufgabe der Walzenmühle:
Nicht einfach „Mahlen“, sondern eine kontrollierte Veränderung der Kornstruktur.
17. Welche Eigenschaften einer Malzmühle sind für Hobbybrauer wirklich relevant?
Wenn man die bisherigen Punkte zusammenfasst, ergeben sich mehrere wichtige Parameter:
| Parameter | Einfluss |
|---|---|
| Walzenspalt | Zerkleinerungsgrad und Partikelgröße |
| Walzendurchmesser | Einzug und mechanische Eigenschaften |
| Walzenbreite | Durchsatz und Arbeitsbreite |
| Walzenoberfläche | Einzug und Griff des Korns |
| Walzendrehzahl | Durchsatz, Feinanteile und Staub |
| Parallelität | Gleichmäßigkeit des Schrotes |
| Zuführgeschwindigkeit | Prozessstabilität |
| Malzzustand | Verhalten des Korns beim Schroten |
Der Walzenspalt ist sicherlich einer der wichtigsten Parameter.
Aber er ist nicht der einzige.
Und genau deshalb ist es wenig sinnvoll, einfach eine Internetangabe wie „0,9 mm ist optimal“ ungeprüft zu übernehmen.
18. Der wichtigste Gedanke aus diesem Artikel
Eine Malzmühle ist keine Maschine, deren Aufgabe darin besteht, das Malz möglichst klein zu machen.
Ihre Aufgabe ist:
Das Endosperm kontrolliert aufzuschließen und gleichzeitig die Spelzen möglichst gut zu erhalten.
Oder noch kürzer:
Endosperm aufschließen – Spelzen erhalten.
Wenn man diesen Grundsatz verstanden hat, werden viele Diskussionen über Malzmühlen plötzlich verständlicher.
Warum ist ein Roller Mill besser geeignet als eine Küchenmaschine?
Warum ist die Walzenoberfläche wichtig?
Warum spielt der Walzendurchmesser eine Rolle?
Warum muss der Spalt gleichmäßig sein?
Warum ist eine hohe Drehzahl nicht automatisch besser?
Und warum kann eine Mühle mit einem scheinbar identischen Gap ein völlig anderes Schrotergebnis liefern?
Fazit
Eine gute Malzmühle arbeitet nicht nach dem Prinzip:
„Je kleiner, desto besser.“
Sie soll die unterschiedlichen Bestandteile des Malzkorns gezielt unterschiedlich behandeln.
Das Endosperm soll ausreichend aufgebrochen werden, damit Wasser und Enzyme während der Maische möglichst gut an die Stärke gelangen.
Die Spelzen sollen dagegen möglichst große und stabile Strukturen behalten, damit sie später beim Läutern ein durchlässiges Treberbett bilden können.
Dafür spielen mehrere Faktoren zusammen:
- Walzenkonstruktion
- Walzendurchmesser
- Walzenbreite
- Oberflächenstruktur
- Drehzahl
- Zuführung
- Parallelität
- und natürlich der Walzenspalt
Der Walzenspalt ist deshalb kein magischer Wert, sondern ein Werkzeug zur Einstellung des gewünschten Schrotergebnisses.
Und damit kommen wir zur nächsten entscheidenden Frage:
Wie fein sollte Malz eigentlich geschrotet werden?
In Teil 3 schauen wir uns den fertigen Schrot selbst an:
Spelzen, Grits, Fine Grits und Flour.
Wir zeigen, wie ein guter Schrot aussieht, warum „mehr Mehl“ nicht automatisch „mehr Ausbeute“ bedeutet und warum derselbe Walzenspalt bei unterschiedlichen Malzen zu völlig unterschiedlichen Ergebnissen führen kann.
Am Ende geht es nicht mehr um die Frage:
„Welchen Gap soll ich einstellen?“
sondern um die viel wichtigere Frage:
„Woran erkenne ich, dass mein Schrot für meine Anlage tatsächlich gut ist?“
Bild Quelle: Mustafa Akın von Pexels
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