Maischtemperaturmessung an Außenwand?

[Patrick_K]

Servus in die Runde!

In meinen wenigen bisherigen Brauversuchen im WECK 14A fiel mir vor allem auf dass es extrem schwierig ist, die Temperatur auf einem mehr oder weniger konstanten Wert zu halten. Neben dem vielen rühren, das für eine genaue Messung notwendig ist und den eigentlich recht schmalen Idealtemperaturregionen für die jeweiligen Enzyme stelle ich mir vor dass es ein ziemlich schwieriges unterfangen sein wird ein Bier ein zweites mal zu produzieren.

Ich spiele seit vor der ersten Anschaffung des Einkochers schon mit dem Gedanken der Automatisierung, allerdings ist mir der Gedanke, ein Thermometer in meine Würze zu hängen nicht sonderlich sympathisch.

Da es bei den Einkochern ohnehin besser ist, wenn man Isolationsmaterial um den Topf wickelt (zwecks wallendem kochen später) habe ich mich gefragt ob es bei einem solchen Einkocher mit Rührwerk und Isolationsschicht nicht auch möglich wäre, die Maischetemperatur mit einem zwischen Topf und Isolationsschicht angebrachtem PT100 genau genug (+/- 1-2°C) zu messen.

hat damit hier schon jemand Erfahrung?

lg,
Pat

[nippie]

Hi,

ich habe zwar erst einen Sud hinter mir, kann aber aus der Erfahrung schon sagen, dass das wahrscheinlich schwierig wird. Das Heizelement heizt ja immer höher, als deine eigentliche Zieltemperatur, damit es nicht ne Woche dauert, bis die Temperatur erreicht ist. Deswegen muss man ja auch immer rühren. Zusätzlich ist Edelstahl ein sehr guter Wärmeleiter, so dass meiner Ansicht nach die Topfwände wesentlich heißer werden, als der Inhalt. Gestützt wird meine These durch die Brandblase an meinem Oberarm, die ich mir am Topfrand zugezogen habe, obwohl die Maische da gerade bei 70°C war...

LG

Nachtrag: Warum möchtest du kein Thermometer in deine Würze halten? Die sind ja i.d.R. ebenfalls aus Edelstahl.

[Bronkhorst]

Stimmt ein Thermometer ist mir auch nicht so sympathisch wie ne leckere Wurst
http://hobbybrauer.de/modules.php?name= ... erdate=ASC
(Antwort 1255)

Gruß
Jens

[Fricky]

.....allerdings ist mir der Gedanke, ein Thermometer in meine Würze zu hängen nicht sonderlich sympathisch.......

.....habe ich mich gefragt ob es bei einem solchen Einkocher mit Rührwerk und Isolationsschicht nicht auch möglich wäre, die Maischetemperatur mit einem zwischen Topf und Isolationsschicht angebrachtem PT100 genau genug (+/- 1-2°C) zu messen.

Wo sind Deine Bedenken, einen Fühler in die Würze zu hängen?
Die Messund aussen am Topf wird ungenau werden.

Zusätzlich ist Edelstahl ein sehr guter Wärmeleiter....

Definitiv nein, Edelstahl ist ein schlechter Wärmeleiter.

...so dass meiner Ansicht nach die Topfwände wesentlich heißer werden, als der Inhalt. Gestützt wird meine These durch die Brandblase an meinem Oberarm, die ich mir am Topfrand zugezogen habe, obwohl die Maische da gerade bei 70°C war...

Da habe ich auch meine Zweifel, wie soll das denn gehen? Und greif mal direkt in die 70°Grad heisse Maische, da verbrennst du dich mit Sicherheit.

Gruß, Peter.

[metaler143]

Also ich sehe absolut kein Problem dabei, ein Thermometer in die Würze zu hängen. Für die Automatisierung: den DS18B20 gibt es in einer Wasserdichten Edelstahlhülle.

[saschabouchon]

so dass meiner Ansicht nach die Topfwände wesentlich heißer werden, als der Inhalt.

Hi,

Spaßmodus an: Wir hier im Wärmeheizkraftwerk haben in unseren Edelstahlkesseln auch nur 50 Grad heißes Wasser und leiten dann die viel wärmere Temperatur der Außenhülle ab. Somit erreichen wir Wirkungsgrade von über 100 Prozent ! Spaßmodus aus!

Das geht natürlich nicht. Der Topf wird außen maximal so warm sein wie die Flüssigkeit. Wie dem auch sei, ein Thermometer oder ein Sensor in der Maische macht nichts aus und ist gängige Praxis. Wichtig ist nur, dass der Sensor in einer Tauchhülse steckt. So mache ich es zum Beispiel, da ich kein Kabel in der Maische haben möchte und die Dichtheit des Sensors in Frage stelle.

Beste Grüße
Sascha

[gingerbreadium]

Also ich bin der Meinung, dass es grundsätzlich gehen würde,
Aber: Man wird eine Zeitverzögerung haben, denn es dauert einfach ein Moment bis die "richtige" Temperatur an den Sensor kommt. Sprich, es kann sein, dass die Würze schon heiß genug ist, das Thermometer denkt, es dauert noch, und es wird weiter aufgeheizt. Natürlich hält sich das alles in Grenzen, aber trotzdem will man das ja normalerweise nicht.
Welche Wanddicken die Tauchhülsen haben, die ja ggf. auch aus Edelstahl und nicht aus Kupfer bzw. Aluminium sind, und somit auch etwas verzögert reagieren, kann ich nicht abschätzen.

Wenn du wirklich nix in dem Topf haben willst, warum auch immer, und dich diese Zeitverzögerung nicht stört, machs einfach. Das wird schon klappen. Am besten mit 3 Sensoren rund um den Topf.

Achso, und ich gehe jetzt davon aus, dass du ein Rührwerk hast, oder ständig rührst, denn sonst brennt das unten an, während du an den Wänden vlt grade mal 70°C misst.

[Fricky]

Welche Wanddicken die Tauchhülsen haben, die ja ggf. auch aus Edelstahl und nicht aus Kupfer bzw. Aluminium sind, und somit auch etwas verzögert reagieren, kann ich nicht abschätzen.

Die thermische Masse eines kleinen Fühlers in einer Tauchhülse ist winzig und sogut wie Nichts im Vergleich zu einer Topfwand oder im Vergleich zur Masse der Maische selbst. Von daher ist es (fast) unerheblich, ob die Tauchhülse aus Alu, Kupfer oder Edelstahl ist. Die Topfwand wird nie die Temperatur der Maische erreichen, weil aussen am Topf viel Wärme in die Umgebung abgestrahlt wird, von der Trägheit der Temperaturänderung ganz zu schweigen. Das ganze System ist ohnehin schon sehr träge, da brauche ich nicht noch jede Menge zusätzlicher Trägheit durch die Topfwand.

So gesehen macht eine Messung aussen am Topf m.E. wenig Sinn.

Gruß, Peter.

[chixxi]

Ich verwende solche Einbausensoren, da ist nicht wirklich viel im Topf vom Sensor ausser 1.4cm Edelstahl: https://www.conrad.de/de/temperatur-sen ... 84082.html

Ich würde mal einen Test mit Wasser fahren und bei verschiedenen Temperaturen zwischen 20 und 80 Grad "im Topf" und "aussen am Topf" vergleichen. So kannst du eine Kennlinie erarbeiten die du der Steuerung dann beibringen kannst und bekommst mal einen Eindruck ob das auf Grund der Trägheit überhaupt praktikabel ist.

[Andri]

Ich würde die Idee bei einem sehr dünnwandigen Topf gar nicht so kritisch betrachten. Wenn man nur das Sensorelement wie z B
http://m.ebay.de/itm/1PCS-IC-DALLAS-TO- ... nav=SEARCH
Direkt an den Topf "presst" und ein wirklich kontinuierliches Mischen der Maische hat (z.b. mit dem Top Rührwerk von Sascha) kann ich mir vorstellen, dass die Temperaturmessung direkter stattfinden wird, als wenn man ein bereits verpresstes Thermometer in einer Tauchhülse direkt in der Maische hat. Dort muss die Temperaturänderung ja erst durch die Hülle des Thermometers und dann noch durch die Tauchhülse. Nachdem mein Thermometer in der Hülse nur rein gesteckt ist und da noch Luft außen rum ist, gehe ich doch von einer gewissen Trägheit aus.
Wichtig ist meines Erachtens nach eine gute Durchmischung und damit homogene Temperaturverteilung und natürlich die Minimierung der äußeren Einflüsse. Also dass das Element nach außen hin gut isoliert ist.
Cheers

[Patrick_K]

OK, ich bin der ganzen Idee nachgegangen und hab mich theoretisch und experimentell mal mit der Temperaturmessung an der Außenwand beschäftigt.

Ich gehe natürlich nicht allzu genau auf die Einzelheiten ein, aber grundsätzlich ist mein Gedankengang folgender:

--> Ich will an der Außenwand des Einkochers die selbe (oder nahe dran) Temperatur messen, wie ich direkt an der Innenseite Messen würde
--> Die Wand des Einkochers stellt einen gewissen Wärmewiderstand dar, also wird sich Wärmeflussabhängig ein Temperaturunterschied einstellen

Grundsätzlich kann man sich das wie bei elektrischem Strom vorstellen (zumindest im statischen Fall...) - Ich hab einen bestimmten Strom und einen Widerstand. Ich messe das Potential an beiden Seiten gegen Ground - dann hab ich sozusagen die "Temperaturen" auf diesen Seiten. Damit dieses Potential auf den zwei Seiten meines "Widerstandes" so gleich wie möglich ist, muss der gesamte Wärmefluss ("Strom") vorwiegend durch einen größeren, dahinterliegenden "Widerstand" dominiert werden.

--> Wenn ich die Temperatur an der Außenseite meines Einkochers an die Temperatur an seiner Innenseite angleichen möchte, muss ich nach der Außenseite einen viel größeren Wärmewiderstand anbringe.

So weit so logisch - natürlich muss ich auch wie besprochen die Temperaturverteilung in meinem Einkocher so homogen wie möglich machen, daher ist hier ein Rührwerk unerlässlich.

Für meine Berechnungen bin ich von einer eindimensionalen Variante ausgegangen (da die auftauchenden Radien des Einkochers zueinander fast gleich sind. Üblicherweise müsste man rechnen dass der gesamte Wärmestrom sich ja über die Zylinderfläche verteilt, daher pro Flächenelement bei steigendem Radius der effektive Wärmestrom kleiner wird - aber da ich sowieso die Deckelfläche und den beheizten Boden ignoriert hätte war dieser relative "Fehler" unerheblich) und hab die eindimensionale Wärmeleitungsgleichung näherungsweise Zeitabhängig gelöst - Ich werde euch mit den Mathe-details nicht langweilen ;-)

Wenig überraschend stellt sich im stationären Fall eine lineare Temperatur-Radius-Beziehung ein, deren jeweilige Steigung mit dem Wärmeleitungskoeffizienten Lambda zusammenhängt.

ausgehend von wirklich pessimistischen - aber mitunter noch glaubwürdigen Werten (kleines Lambda für die Mantelfläche, relativ großes für die Isolation) kam ich auf eine maximale Abweichung von +/- 0.5 Grad Celsius an der Außenwand des Einkochers, sofern ich eine normale Isomatte rumwickle. Die Zeitliche Abhängigkeit war komplizierter - aber wenn man davon ausgeht dass die Wärmekapazität eines dünnen Stahltopfes vernachlässigbar klein ist gegen die von etwa 20 Litern Wasser kann man mit gutem Gewissen sagen, dass die Außenwand praktisch immer auf fast der selben Temperatur sein müsste.

Also - auf zum Experiment.
Ich besorgte mir ein Rührwerk und drei DS1820 Sensoren sowie etwas Wärmeleitkleber, damit ich die Wärmeübertragung auf den Sensor möglichst effizient gestalten konnte. Ich klebte die drei Sensoren in einer Höhe von etwa 10 cm über die Unterkante des Einkocher-Topfes und stellte die Verbindung zu meinem Raspi her. (Über einen Klinkenstecker, damit ich nicht immer den Einkocher mit den Kabeln rumstehen hab)

Ich füllte etwa 20 l Wasser in den Einkocher und startete das Rührwerk. Etwa alle 5 Minuten dokumentierte ich die Temperatur meines Digitalthermometers (Von hobbybrauerversand.de) und das meiner selbstgebastelten Messung. Wenig überraschend divergierten die Ergebnisse bei steigender Temperatur heftig - allerdings überraschte mich auch hier der bereits bei niedrigen Temperaturen vorhandene Unterschied.
Anschließend leerte ich den Einkocher und befestigte eine zugeschnittene Isomatte so eng wie möglich an dem Einkocher. Ich befüllte ihn wieder mit 20 l frischem Leitungswasser und wiederholte die Messung.

Wie erwartet war der Unterschied der gemessenen Werte bedeutend kleiner, aber verdächtig konstant. Da mich diese Differenz misstrauisch machte, stoppte ich den Heizvorgang bei 48°C um zu überprüfen, ob die Differenz durch das permanente Heizen des Wassers hervorgerufen wurde. Wie man in dem angehängten Plot erkennt stellt sich leider kein Bereich ein, an dem die Temperaturen gleich gemessen werden.
Also nutzte ich aus dass ich auf einem Physikinstitut arbeite und borgte mir ein analoges Eichthermometer aus (Alkohol, -20°C-110°C dT = +/- 0.1°C) und startete die Heizung wieder. Die Kurve des analogen Thermometers gleicht der meiner Außenmessung fast exakt, die maximalen Abweichungen von etwa 0.2°C können wahrscheinlich auf meine Ungeduld beim Messen zurückgeführt werden (ich würd mich aber nicht darauf verlassen)

Fazit 1 - Die Außenmessung durch drei Temperatursensoren funktioniert WUNDERBAR, sofern ein Rührwerk und eine Isomatte verwendet werden.
Fazit 2 - Das unten abgebildete digitale Thermometer misst die Maischtemperatur mitunter mit einer Abweichung von bis zu 3°C - Was nebenbei erklärt, warum meine Kombirastsude so lange brauchten um Jodnormal zu werden...

Stehe für Fragen natürlich zur Verfügung

[hyper472]

An die Tauchhülsenverwender:
Wie dichtet Ihr die Tauchhülsen denn oben ab? Ich möchte da keine Södel-Zuchtanlage drin haben und hatte es mit Heißkleber versucht. Der ist jetzt im Bier (was ich einmal unter Erfahrung verbuche, aber nicht nochmal haben möchte).
Viele Grüße, Henning

[Hagen]

Henning, was machst du denn mit deiner Tauchhülse? Als "Unter"-Tauchhülse wäre sie jedenfalls nicht gedacht

[hyper472]

Henning, was machst du denn mit deiner Tauchhülse? Als "Unter"-Tauchhülse wäre sie jedenfalls nicht gedacht

Während der Kombirast habe ich sie reingeschmissen, weil sonst der Deckel nicht schließt.
Aber auch sonst wäre mir lieber, wenn oben nichts reinlaufen oder -fallen kann.

[Hagen]

*schmunzel* Na dafür ist sie in der Tat nicht gedacht. Dann brauchst du dich auch nicht zu wundern.
Entweder baust du sie in den Deckel oder seitlich in den Topf ein oder du verwendest gleich einen Kabelfühler. Entweder einen nach IP68-Standard (wasserdicht) oder einen "normalen", bei dem du den Übergang zwischen Kabel und eigentlicher Messsonde mit einem wasserdichten Schrumpfschlauch abdichtest.

[afri]

OK, ich bin der ganzen Idee nachgegangen und hab mich theoretisch und experimentell mal mit der Temperaturmessung an der Außenwand beschäftigt.

Gute Arbeit, danke schön, hat mir gefallen. Das bringt einen schon ins Grübeln, ob man sich das mit dem Fühler innen wirklich noch antun sollte, wenn es außen unter der Isolierung um einiges leichter zu realisieren wäre...
Achim (seinen Fantast-Fühler immer mitschwimmen lassend)

[saschabouchon]

Wirklich sehr spannend! Danke für die Tests und Erläuterungen

[Brauknecht96]

Genauso geht das auch beim Gärtemperaturabgreifen. Ein kleines Kissen wird als Dämmung zwischen Gärfass und Kühlschrankwand gestopft und zwischen Fass und Kissen kommt der Fühler, der die äußere Oberflächentemperatur des Fasses abgreift.

[gulp]

Servus in die Runde!

In meinen wenigen bisherigen Brauversuchen im WECK 14A fiel mir vor allem auf dass es extrem schwierig ist, die Temperatur auf einem mehr oder weniger konstanten Wert zu halten. Neben dem vielen rühren, das für eine genaue Messung notwendig ist und den eigentlich recht schmalen Idealtemperaturregionen für die jeweiligen Enzyme stelle ich mir vor dass es ein ziemlich schwieriges unterfangen sein wird ein Bier ein zweites mal zu produzieren.

Ich spiele seit vor der ersten Anschaffung des Einkochers schon mit dem Gedanken der Automatisierung, allerdings ist mir der Gedanke, ein Thermometer in meine Würze zu hängen nicht sonderlich sympathisch.

Da es bei den Einkochern ohnehin besser ist, wenn man Isolationsmaterial um den Topf wickelt (zwecks wallendem kochen später) habe ich mich gefragt ob es bei einem solchen Einkocher mit Rührwerk und Isolationsschicht nicht auch möglich wäre, die Maischetemperatur mit einem zwischen Topf und Isolationsschicht angebrachtem PT100 genau genug (+/- 1-2°C) zu messen.

hat damit hier schon jemand Erfahrung?

lg,
Pat

Wie immer gibt es eine einfache Antwort. Hier, das dritte Video. Deckel zu, nach dem Einmaischen und nach 10 min nochmal alles kontrollieren und evtl. mit kochendem oder kaltem Wasser regulieren. Wenn man das immer so macht, ist das auch eine Art Automatik.

Gruß
Peter