Physik beim Zapfen

[_Heiner]

Hallo zusammen,

ich würde gerne die Randbedingungen für erfolgreiches Zapfen besser verstehen. Hauptsächlich geht es darum welcher Druck wo im System "Zapfanlage" herrscht, bzw. herrschen muss.
Zum Beispiel heißt es ja beim Kompensatorhahn findet der Druckabbau am Hahn statt. Deswegen muss mein Zapfdruck höher sein als der Sättigungsdruck + Leitungsverluste.
Wie hoch den genau? Und warum?
Oder der bayrische Anstich...Hier habe ich kein zusätzliches CO2, also immer Sättigungsdruck des Bieres. Oder Umgebungsdruck? Wo entspannt sich das Bier? Ist ein Hahn mit großem Durchschnitt von Vorteil?
Könnte ich z.B bei einem selbstbefüllten 5 l Fass den Gummistopfen entfern und wie aus einer Flasche ausschenken?

Also wie ihr seht habe ich da einige Fragen, die schwer sind konkret zu stellen. Gibt es da Zusammenstellungen der Schankanlagenbauer zu dem Thema? Oder sogar wissenschaftliche Abhandlungen?



Vielen Dank schonmal

_Heiner

[tauroplu]

Hier werden Sie geholfen, z.B. oder hier.

Gruß
Michael

[_Heiner]

Hi Michael,

Vielen Dank für die Links. Das ist aber noch nicht so ganz, was ich suche. Das ist die Anwenderseite, also nach dem Motto, du hast dieses System, bei diesen Temperaturen, stell den Druck ein.

Ich würde gerne nachlesen wie die Druckverluste berechnet werden, warum funktioniert der Kompensatorhahn usw. Also wirklich die Hintergründe. Ich suche sowas wie das "große Fachbuch über die Schanktechnik". Falls es das überhaupt gibt.

Grüße,

_Heiner

[JanBr]

Hi Michael,

Vielen Dank für die Links. Das ist aber noch nicht so ganz, was ich suche. Das ist die Anwenderseite, also nach dem Motto, du hast dieses System, bei diesen Temperaturen, stell den Druck ein.

Ich würde gerne nachlesen wie die Druckverluste berechnet werden, warum funktioniert der Kompensatorhahn usw. Also wirklich die Hintergründe. Ich suche sowas wie das "große Fachbuch über die Schanktechnik". Falls es das überhaupt gibt.

Grüße,

_Heiner

Was du suchst nennt sich Ströumungsmechanik und ist ein zeimlich komplexes Feld....

[_Heiner]

Was du suchst nennt sich Ströumungsmechanik und ist ein zeimlich komplexes Feld....

Richtig. Hatte ich auch im Studium und das Feld ist mir nicht ganz fremd. Nur hätte ich gerne Infomaterial, das auf den Spezialfall Zapfen ausgelegt ist. Evtl. gibt's Vorlesungsskripte aus entsprechenden Studiengängen?

[Ulrich]

Zum Beispiel heißt es ja beim Kompensatorhahn findet der Druckabbau am Hahn statt. Deswegen muss mein Zapfdruck höher sein als der Sättigungsdruck + Leitungsverluste.Wie hoch den genau? Und warum?

Hier geht es um die physik. Einflüsse/Gesetze auf die Lösung von Gasen in Flüssigkeiten.
- Druck
- Temp
- mechanische Energie
Es geht also darum, dass der Sättigungsdruck überall im Systhem nicht unterschritten wird.

Der Zapfdruck ist höher als der Sättigungsdruck, weil
- das Bier nach oben gedrückt wird. Wie Du weisst enspricht ein Meter Wassersäule = 0,1Bar. Also je Meter höhenunterschied...+0,1bar!
- Kompensation von Druckverlust in der Leitung: "Reibungsverlust"
=> Der Druckverlusst innerhalb eine Leitung ist abhängig von Durchmesser zur Geschwindigkeit des Produktes (und die Masse des Produkts), von der Länge der Leitung, Material der Leitung (Oberflächenbeschaffung) usw. (90° Kurven haben einen höheren Einfluß auf den Druckverlust, als eine gerade Leitung. (Siehe Formel 1 G-Kräfte))
- Der Unterschied eines Kompensationshahnes zu einem gewöhnlichem Hahn ist der, das der Komp.- Hahn den Druck langsamer enbindet. Bei einem "normalem" Hahn ensteht ein spontaner Druckverlust (Unterschied zwischen atmo. Druck und dem Druck im innerem des Systhems.) Siehe Champ. Flasche. Wenn man den Korken so richtig knallen lässt, entsteht auch eine grössere Spontanentbindung der CO2 => Schaum! Es entsteht eine Kettenreaktion: CO2 entbindet, wird nach oben aufsteigend immer schneller und reisst mechanisch weitere CO2 unlöslich. Wenn mann den Druck vorsichtig und langsam senkt, entbindet sich spontan weniger CO2 kein/kaum Schaum.

[Ulrich]

Oder der bayrische Anstich...Hier habe ich kein zusätzliches CO2, also immer Sättigungsdruck des Bieres. Oder Umgebungsdruck? Wo entspannt sich das Bier? Ist ein Hahn mit großem Durchschnitt von Vorteil? Könnte ich z.B bei einem selbstbefüllten 5 l Fass den Gummistopfen entfern und wie aus einer Flasche ausschenken?

Bayrischer Anstich: Am Anfang wird der Druck im Fass genutzt, wenn dieser abgebaut ist, entleert sich das Fass drucklos. Es "läuft aus"
Das Bier entbindet die ganze Zeit CO2, bis das Bier "schal" wird. Der Unterschied von Bier zu Wasser, ist aber , das auch bei 0 Bar atmos. Druck Co2 im Bier löslich ist. "Ungespundete Biere" waren füher keine Seltenheit.

Ja, wenn Du den Gummistofen vorsichtig entfernen kannst (langsames druckentlasten) kannst Du, wie mit der Flasche ausschenken. Aber Du verlierst immer weiter an CO2, langsam, aber beständig. (Temperaturabhängig) Musst das Bier eben entsprechend zügig austrinken.

[_Heiner]

Mal zusammengefasst:

Am Hahn muss ich immer Sättigungsdruck haben, sonst schäumt das Bier schon in der Leitung.
Wenn ich eine Leitung und/oder Steigung zwischen Fass und Hahn habe, brauche ich entsprechend mehr Druck am Fass, der aber bis zum Hahn wieder auf Sättigungsdruck abgebaut wird. Allerdings nur, wenn das Bier fließt. Im geschlossenen System habe ich ja überall den gleichen Druck. Deswegen sind immer die ersten ml schaumig.
Beim normalen Hahn erfolgt die Entspannung spontan beim Öffnen. Deswegen lässt sich Bier mit hohem CO2 Gehalt oder hoher Temperatur schlecht/garnicht zapfen, da der Druckunterschied zu groß ist.
Der Kompensatorhahn dagegen braucht einen höheren Druck, da die Entspannung über die Länge des Konus erfolgt. Also bei zu geringem Druck habe ich wieder Schaum in der Leitung.

Dann noch das "einfachste" System, Bayrischer Anstich.
Her komme ich auf den richtigen Druck durch entlüften des Fasses, oder? Dann habe ich Umgebungsdruck im Fass. Theoretisch läuft das Bier dann aus dem Hahn, als käme es aus der Flasche. Ich gehe davon aus, dass hier entscheidend ist, dass ich im Hahn keine scharfen Kannten oder sontwas habe wo sich das CO2 entbindet. Also ein glattes Rohr mit großem Durchmesser ist wahrscheinlich von Vorteil, oder?

Grüße

_Heiner

[uli74]

Masel hat eine recht umfangreiche Anleitung für Schanktechnik. Auf der Website:

http://www.getraenke-jaeger.de/service/produktpflege/

kannst Du sie Dir runterladen wenn Du auf das Meisel-Logo klickst

[Lehabraeu]

Dann noch das "einfachste" System, Bayrischer Anstich.
Her komme ich auf den richtigen Druck durch entlüften des Fasses, oder? Dann habe ich Umgebungsdruck im Fass. Theoretisch läuft das Bier dann aus dem Hahn, als käme es aus der Flasche. Ich gehe davon aus, dass hier entscheidend ist, dass ich im Hahn keine scharfen Kannten oder sontwas habe wo sich das CO2 entbindet. Also ein glattes Rohr mit großem Durchmesser ist wahrscheinlich von Vorteil, oder?

Grüße

_Heiner

Das einfachste bei diesem System ist fertige Hähne zu verwenden. Kosten nicht viel und alles passt.

[hoggel1]

Mal zusammengefasst:

Am Hahn muss ich immer Sättigungsdruck haben, sonst schäumt das Bier schon in der Leitung.
Wenn ich eine Leitung und/oder Steigung zwischen Fass und Hahn habe, brauche ich entsprechend mehr Druck am Fass, der aber bis zum Hahn wieder auf Sättigungsdruck abgebaut wird. Allerdings nur, wenn das Bier fließt. Im geschlossenen System habe ich ja überall den gleichen Druck. Deswegen sind immer die ersten ml schaumig.
Beim normalen Hahn erfolgt die Entspannung spontan beim Öffnen. Deswegen lässt sich Bier mit hohem CO2 Gehalt oder hoher Temperatur schlecht/garnicht zapfen, da der Druckunterschied zu groß ist.
Der Kompensatorhahn dagegen braucht einen höheren Druck, da die Entspannung über die Länge des Konus erfolgt. Also bei zu geringem Druck habe ich wieder Schaum in der Leitung.

Hier gibt er noch einen Unterschied: Beim Kompensatorhahn kann man die Leitung so auslegen, das wenn gezapft wird, überall min. Spunddruck anliegt, so das nichts ausgast.
Bei den anderen Zapfhähnen, muss der Druck so gewählt werden, das wenn der Hahn geschlossen ist, überall min, Spunddruck anliegt.
Wenn der Hahn geöffnet wird, wird es Interessant. Da muss die Leitung so lang sein, das der Druck ca. 0,01 bar abgebaut wird. Evtl. müssen Wendel eingebaut werden bzw. eine dünnere Leitung gewählt werden.

Ein schönes Beispiel ist ein Zapfkühlschrank, da alle Teile im Kühlschrank sind und überall die gleiche Temperatur herscht.
Geg.: Temp: 10°C, CO² Gehalt: 0,56 g/L, = Spunddruck: 1,46 Bar
Förderhöhe: vernachlässigbar.
Eine ordentliche Angabe zum Volumenstrom habe ich nicht gefunden, nur, das der Volumenstrom in einer normalen Gastwirtschaft mit 3 L7min berechnet wird.
Eigentlich würden hier 0,5 Meter Leitung genügen, um den Zapfhahn anzuschließen. Auf dieser Leitungslänge wird aber bei offenem Hahn kaum Druck abgebaut.
Wenn man jetzt 3 L/min annimmt und 1,45 Bar abbauen möchte, liegt man mit 2m 4mm Leitung recht gut.

Meine Erfahrung ist, das das System so gut funktioniert. Hier auch noch ein guter englischsprachiger Artikel dazu.

Dann noch das "einfachste" System, Bayrischer Anstich.
Her komme ich auf den richtigen Druck durch entlüften des Fasses, oder? Dann habe ich Umgebungsdruck im Fass. Theoretisch läuft das Bier dann aus dem Hahn, als käme es aus der Flasche. Ich gehe davon aus, dass hier entscheidend ist, dass ich im Hahn keine scharfen Kannten oder sontwas habe wo sich das CO2 entbindet. Also ein glattes Rohr mit großem Durchmesser ist wahrscheinlich von Vorteil, oder?

Grüße

_Heiner

Ich würde hier nicht den Begriff "entlüften" nutzen, nicht das jemand einen "Bierspringbrunnen" baut.
Du schlägst als erstes den Hahn unten an, dann bekommst du die ersten 1-2 Biere relativ viel Schaum, bis der Spunddruck abgebaut ist, dannach versiegt langsam der Bierstrom. Das ist der Zeitpunkt, indem man die Pfeife einsetzt, danach kann man schön Zapfen.
Ich denke auch in diesem Fall ist ein großer Durchmesser nicht von Vorteil, durch einen gewissen Gegendruck durch den Leitungsquerschnitt und die Leitungslänge ist erst das Zapfen möglich, sonst fließt das Bier viel zu schnell.

MfG
Thomas

PS: Wenn ich mit dem Wiki zurecht komme, möchte ich auch einen Eintrag verfassen, aber irgendwie stelle ich mich wohl doof an.