Masseänderungen beim Kochen der Würze

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alvaschein
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Masseänderungen beim Kochen der Würze

#1

Beitrag von alvaschein » Mittwoch 27. Juni 2018, 10:58

Hallo zusammen

Mein Beitrag ist zwar ziemlich technisch, aber ich denke er passt hier hinein. Ansonsten kann man ihn auch verschieben (Vorschlag?).

Beim Kochen der Würze mit meinem 29 Liter Einkocher ist mir jedes Mal aufgefallen, dass ich am Schluss immer weniger im Gäreimer hatte, als ich gemäss meinen Berechnungen haben sollte. Um der Sache auf den Grund zu gehen, wo eigentlich die Verluste entstehen und mengenmässig anfallen, habe ich mir ein Wägemodul mit Arduino zusammengebaut.
Da die Verdunstung/Verdampfung ja nur das Wasser und nicht zwingend die Inhaltsstoffe betrifft (mal abgesehen vom Hopfen), habe ich eine Simulation nur mit Wasser gefahren. Die Startmenge war 25.4 Liter. Folgende Prozesse wurden gefahren:
- aufheizen bis das Wasser kocht
- 90 Minuten kochen
- 15 Minuten auskühlen lassen als Vorbereitung zum Whirlpool und damit sich das Wallen beruhigt
- 10 Minuten Whirlpool
- 40 Minuten abseihen (Erfahrungswert aus meinen Suden)
Die Masseänderungen wurden im 10-Sekundentakt gemessen.
Während der rund 45 minütigen Aufheizphase gibt es einen unbedeutenden Flüssigkeitsverlust. In der 90 minütigen Kochphase geht dann aber die Post ab. Gut 3.7 kg Wasser werden dabei verdampft. Während der ersten Abkühlung und dem Whirlpoo gibt es auch noch eine gewisse Verdunstung. Am meisten überrascht hat mich, dass die Verdunstungsverluste während dem Abseihen mit 420 g so hoch sind.
Ich bin mir bewusst, das ist nur eine einzige Messung, aber dennoch hilft es mir die Abläufe besser zu verstehen und allfällige Anpassungen an meinen Rezepturen vorzunehmen. In Zukunft werde ich das Wägemodul in meine automatische Anlage integrieren um so noch mehr Daten zu erhalten, damit meine Berechnungen gesicherter dastehen.
Die einzelnen Sprünge in der Grafik sind entstanden, wenn ich meinem Einkocher einen Deckel aufgesetzt bzw. entfernt habe. Das Startgewicht ist bei über 30 kg, da ich den Einkocher (ca. 5.5 kg) ja auch mitwäge.
Da ich als Zielbiermenge entweder +/-10 oder +/-20 Liter habe, werde ich bei Gelegenheit noch einen Test für den 10 Liter machen.

Gruss
Roy
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§11
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Re: Masseänderungen beim Kochen der Würze

#2

Beitrag von §11 » Mittwoch 27. Juni 2018, 13:35

Ist dein Abseihen ein Umfüllen in ein anderes Gefäß? Womöglich ohne Schlauch, sondern im Strahl? Das würde die Verluste gut erklären können, da ja die Verdampfung ein Produkt aus Temperatur und Oberfläche ist. Diesem Prinzip sind ja zum Beispiel Kühlschiffe gefolgt.

Ganz andere Frage, was kostet denn so eine Wägezelle und woher hast du sie? Ich suche noch nach Möglichkeiten Tanks günstig zu wiegen.

Gruß

Jan
„porro bibitur!“
Die Seite zum Buch "Bier brauen" https://www.jan-bruecklmeier.com/
https://headlessbrewer.wordpress.com/

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Re: Masseänderungen beim Kochen der Würze

#3

Beitrag von alvaschein » Mittwoch 27. Juni 2018, 20:52

Hallo Jan

Da es sich um einen Testsud nur mit Wasser handelte, war das Abseihen nur eine Simulation. Im Mittel dauert es bei mir rund 40 Minuten bis die Würze im Gäreimer ist. Über diese Zeit habe ich offene Oberflächen und eine relativ heisse Würze. Es kommt also über diese Zeit gezwungenermassen zu Verdunstung, nur hatte ich dieses Ausmass nicht erwartet.

Ich habe zwei 20 kg Wägezellen im China-Shop (Aliex***) für 10 USD (glaube ich) gekauft. Es sind recht schmale Dinger, sodass mir Angst und Bange wurde, ob sie denn das Gewicht auch halten mögen. War nicht gerade sehr stabil, aber es hielt. ich würde sie nicht mehr so schmal kaufen (vorher Querschnitt anfragen). Wichtig für mich ist, dass sie einen linearen Verlauf haben. Zwingend ist es einen hochauflösenden A/D-Wandler zu verwenden (z.B. HX711). Programme dazu gibt es viele auf den einschlägigen Webseiten.
Wenn deine Tanks auf 4 Füssen stehen, empfehle ich vier Wägezellen einzusetzen.

Gruss
Roy

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Re: Masseänderungen beim Kochen der Würze

#4

Beitrag von Flothe » Mittwoch 27. Juni 2018, 22:32

Hallo Roy,

Viel Mühe hast du dir gemacht. Und zumindest hast du die Physik bestätigt.

Aber wo ist hier der Erkenntnisgewinn? Ist der Deckel drauf verdunstet wenig. Kocht es wallend und der Deckel ist weg, verdunstet viel.

LG Florian

Jeder Tag ohne Bier ist ein Gesundheitsrisiko.
- Zitat: Hildegard von Bingen in ihrem Buch über Heilverfahren "Causae et Curae"

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Re: Masseänderungen beim Kochen der Würze

#5

Beitrag von alvaschein » Donnerstag 28. Juni 2018, 00:03

Hallo Florian

Du hast vollkommen Recht - Physik bestätigt!
Meine Motivation war nicht, die Physik zu bestätigen, sondern festzustellen, bei welchem Prozess welche Mengen Wasser verdunsten. Diese Erkenntnis ist für mich wichtig, um die Berechnungen meiner Rezepte zu optimieren. Mein Ehrgeiz ist halt, immer eine Punktlandung zu machen.

Gruss
Roy

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Re: Masseänderungen beim Kochen der Würze

#6

Beitrag von TheCK » Donnerstag 28. Juni 2018, 06:57

Interessantes Experiment! Dadurch kannst du jetzt auf jeden Fall schon mal die Verdampfungsrate für deine Anlage besser bestimmen wenn du mit gleichen Mengen Würze arbeitest. Was mir hier noch irgendwie fehlt ist noch der Verlust durch das Abkühlen im Gärgefäß. Vielleicht verdunstet da ja auch noch etwas?

Der Verlust beim Seihen ist aber meiner Meinung nach vernachlässigbar bzw. wird doch sowieso größer ausfallen, da noch eine gute Menge an Würze im Hopfenrest zurückbleiben wird. Bei nicht einmal 0,5 Liter wird es da garantiert nicht bleiben. Und dieser Faktor ist dann ohnehin nicht berechenbar, weil er unter Anderem auch von der Hopfenmenge und -art abhängig ist. Dadurch bleibt hier auf jeden Fall noch eine gewisse Ungenauigkeit.
LG Chris

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Re: Masseänderungen beim Kochen der Würze

#7

Beitrag von Stoffal02 » Donnerstag 28. Juni 2018, 07:17

Auch wenn es darum nicht geht: Die Menge an Hopfenrest, welche im Behälter zurückbleibt keinen Einfluss auf die Stammwürze, sondern nur auf die Menge generell. Die Verdunstung hingegen verändert sowohl Menge wie auch Stammwürze

LG

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Re: Masseänderungen beim Kochen der Würze

#8

Beitrag von coyote77 » Donnerstag 28. Juni 2018, 13:52

Warum dauert das Umfüllen in den Gäreimer bei dir 40 Minuten? :Grübel Das geht bei dieser Menge doch viel schneller. Am Ende kann man etwas drosseln, um den Trubkegel nicht zu zerstören, aber vorher spricht mMn nichts dagegen, den Hahn voll aufzumachen.
Grüße, Andreas :Drink

Zum Biere drängt, am Biere hängt doch alles.
(Frei nach J. W. von Goethe)

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Re: Masseänderungen beim Kochen der Würze

#9

Beitrag von alvaschein » Freitag 29. Juni 2018, 22:36

Hallo Andreas
Ich habe in meinen Protokollen nochmals nachgeschaut. Das Abseihen durch das Gazetuch dauert bei mir zwischen 20 und 50 Minuten. Die grössten Probleme habe ich mit dunklen und/oder schwach gehopften Würzen. Der Heisstrub pappt mir die Gaze ständig zu. Die ersten 10 Liter gehen recht flott und je stärker die Gaze belegt ist bzw. je näher ich dem Trubkegel komme, umso schwieriger wird das abseihen. Ich muss mal die Themen im Forum genauer durchlesen. Aktuell habe ich noch keine gescheite Lösung.

Gruss
Roy

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