Würze mit Gegenstromwürzekühler auf UG kühlen - Ideen?

[muldengold]

Hi,

ich bin hinsichtlich Würzekühlen mit Gegenstromwürzekühler (GWK) auf Anstelltemperatur untergärig etwas ratlos, evtl. kann mir jemand von euch weiterhelfen.

Effizient kühlt der GWK meines Grainfathers mit Leitungswasser auf etwa 20°C herunter, mehr geht nicht. Mein Versuch die gekühlte Würze erneut in den grob gesäubterten Grainfather zu kippen und dann mit externer Pumpe und Eis nochmals zu kühlen scheiterte daran, dass sich der Grainfather relativ schnell mit dem Kühltrub aus der ersten Kühlrunde zusetzte (Disaster!)

Jetzt war meine nächste Idee das Kühlwasser bevor es in den GWK geht mit Eis auf z.B. 5°C abzusenken. Dazu würde ich einfach Eis in einem Gefäß mit Pumpe vorlegen und dann kontinuierlich entnommenes kaltes Wasser mit Leitungswasser ersetzen.

Meine Idee wurde allerdings durch folgende Überlegungen etwas gedämpft: damit könnte ich mit z.B. 4 kg Eis rechnerisch 38 L 15°C kaltes Leitungswasser auf 5°C abkühlen (Berechnungsgrundlage siehe z.B. hier → https://www.techniker-forum.de/thema/wa ... len.37957/). Mit 38 L 5°C kaltem Wasser kommt man allerdings nicht wirklich weit. Wieder theoretisch könnte ich damit etwa 2,5 L 70°C heiße Würze auf 9°C abkühlen! Oder habe ich hier einen Denk-/Rechenfehler? Mehr Eis wäre eine Lösung, ist aber natürlich teuer/unpraktisch.

Alternativ könnte ich die initial mit dem GWK auf 20°C abgekülte Würze mit einer Kühlspirale und Pumpe/Eiswasser auf Anstelltemperatur bringen. Aber irgendwie wollte ich mit dem GWK eigentlich weg von der ganzen Kühlspiralgeschichte, darum regt sich bei mir innerlich etwas Widerstand bezüglich dieses Vorgehens. Als allerletzten Strohalm könnte ich die 20°C Würze auch im Kühlschrank auf Anstelltemperatur bringen, hat natürlich seine eigenen Nachteile.

Evtl. gibt es noch weitere Vorschläge?

Danke schon mal!

Sandro

[PabloNop]

Alternativ könnte ich die initial mit dem GWK auf 20°C abgekülte Würze mit einer Kühlspirale und Pumpe/Eiswasser auf Anstelltemperatur bringen

Warum Kühlspirale? Nutze doch weiter den GWK, nur jetzt mit Eiswasser. Ggf. dann ohne Zirklulation und direkt ausschlagen.

[Ruthard]

Die kühlende Wirkung von Eis kann man verstärken indem man Salz draufstreut.

Ich vergäre in NC/CC Kegs, die ich zunächst mit der heißen Würze befülle und dann bis zum Kragen in der Regentonne versenke. Bei den aktuellen Temperaturen ist die Anstelltemperatur schneller erreicht als man sein Equipment sauber machen kann.

Im Sommer kommt noch eine Runde mit GSWK und Eiswasser (mit Salz!) dazu.

Cheers, Ruthard

[muldengold]

Alternativ könnte ich die initial mit dem GWK auf 20°C abgekülte Würze mit einer Kühlspirale und Pumpe/Eiswasser auf Anstelltemperatur bringen

Warum Kühlspirale? Nutze doch weiter den GWK, nur jetzt mit Eiswasser. Ggf. dann ohne Zirklulation und direkt ausschlagen.

Mmmhh ja, daran habe ich auch schon gedacht, aber dann bräuchte ich zusätzlich ja noch eine lebensmittelechte Pumpe für die Würze? Und das Infektionsrisiko - da gruselt es mir irgendwie.

[muldengold]

Die kühlende Wirkung von Eis kann man verstärken indem man Salz draufstreut.

Ich vergäre in NC/CC Kegs, die ich zunächst mit der heißen Würze befülle und dann bis zum Kragen in der Regentonne versenke. Bei den aktuellen Temperaturen ist die Anstelltemperatur schneller erreicht als man sein Equipment sauber machen kann.

Im Sommer kommt noch eine Runde mit GSWK und Eiswasser (mit Salz!) dazu.

Cheers, Ruthard

Danke Ruthard - Salz, klingt spannend. Welche Mengen wären denn für einen ausreichenden Effekt notwendig?

[Ruthard]

Danke Ruthard - Salz, klingt spannend. Welche Mengen wären denn für einen ausreichenden Effekt notwendig?

Einfach mal ausprobieren und großzügig draufstreuen.

Zum besseren Verständnis der Physik: Eis benötigt zum Schmelzen Energie, die sie der Umgebung (in unserem Fall der Würze) als Wärmeenergie entzieht. Mit Salz wird der Schmelzvorgang beschleunigt, d.h. der Temperatursturz ist größer.

Hier ein kleines Hilfsvideo zur Thematik.

Cheers, Ruthard

[PabloNop]

Mmmhh ja, daran habe ich auch schon gedacht, aber dann bräuchte ich zusätzlich ja noch eine lebensmittelechte Pumpe für die Würze? Und das Infektionsrisiko - da gruselt es mir irgendwie.

Da habe ich mich unklar ausgedrückt. Ich meinte nur, auf der Wasserseite des Kühlers statt Leitungswasser das kältere Eiswasser zu nutzen (mit Pumpe). Auf Würzeseite ändert sich nichts.

[fg100]

Auf höhere Stammwürze brauen, dann mit GWK auf die 20°C kühlen und am Ende noch mit Eis auf gewünschte Stammwürze verdünnen.
Für die Kühlung von 20°C auf 9°C braucht man ca. 1,2kg Eis aus dem Gefrierschrank (ca. -10°C) für 10l Würze.
Ist natürlich etwas Rechnenarbeit für Stw und IBU und ggf. Wasseraufbereitung nötig.

[muldengold]

@Ruthard, dank dir, m E. funktioniert das aber nur, wenn das Eis schon als Salzwasser gefroren wurde? Ich kaufe das eigentlich i.d.R. im Supermarkt.

@PabloNop ja, aber dann bräuchte ich Unmengen Eis, siehe meine Berechnung, oder habe ich dich evtl falsch verstanden?

@fg100 auch ein interessanter Vorschlag, danke! Die Eismenge kommt mir aber wirklich sehr knapp bemessen vor??

[Malzwurm]

Ich hatte ähnliche Probleme wie Du. Das kühlen gestaltete sich sehr aufwendig. Nach einigen Versuchen mit Eis und Kühlpacks habe ich aufgehört.

Ich braue UG mittlerweile nur noch in den kalten Monaten. Zum kühlen benutze ich das Wasser aus meiner Regentonne. Das ist in diesen Monaten reichlich und kalt genug vorhanden. In der Übergangszeit OG und im Sommer Kveiks.

Aktuell liebäugele ich mit einem Glycol Kühler, um unabhängig von den Außentemperaturen zu werden. Die hohen Anschaffungskosten schrecken mich aber noch ab.

[fg100]

@fg100 auch ein interessanter Vorschlag, danke! Die Eismenge kommt mir aber wirklich sehr knapp bemessen vor??

Ganz überschlägig mit spezifischer Wärmekapazität von Wasser. So weit dürfte Würze nicht davon weg liegen.

Abkühlung von 10l von 20°C auf 9°C sind 4,19kJ/(kg*K)*10kg*11K = 460kJ

1,2 kg Eis von -10°C auf 0°C sind
2,0 kJ/(kg*K)*1,2kg*10K = 24kJ

1,2 kg Eis schmelzen sind
335kJ/kg*1,2 kg = 402 kJ

1,2 kg Wasser (vormals Eis) von 0°C auf 9°C sind 4,19kJ/(kg*K)*1,2kg*9K = 45kJ

somit 24kJ + 402 kJ + 45kJ = 471 kJ

In Kombination mit einer Eiswassertonne braucht man da vermutlich sogar deutlich weniger und geht sehr schnell.

[muldengold]

@fg100 auch ein interessanter Vorschlag, danke! Die Eismenge kommt mir aber wirklich sehr knapp bemessen vor??

Ganz überschlägig mit spezifischer Wärmekapazität von Wasser. So weit dürfte Würze nicht davon weg liegen.

Abkühlung von 10l von 20°C auf 9°C sind 4,19kJ/(kg*K)*10kg*11K = 460kJ

1,2 kg Eis von -10°C auf 0°C sind
2,0 kJ/(kg*K)*1,2kg*10K = 24kJ

1,2 kg Eis schmelzen sind
335kJ/kg*1,2 kg = 402 kJ

1,2 kg Wasser (vormals Eis) von 0°C auf 9°C sind 4,19kJ/(kg*K)*1,2kg*9K = 45kJ

somit 24kJ + 402 kJ + 45kJ = 471 kJ

In Kombination mit einer Eiswassertonne braucht man da vermutlich sogar deutlich weniger und geht sehr schnell.

Ja, klasse , danke, super Rechnung. Die Eismenge sollte also locker reichen, aber trotzdem halt nur wenn ich die Würze vorher auf etwa Raumtemperatur gekühlt habe und dann in einem zweiten Schritt auf UG mit Eis runterkühle - genau dieses "in zwei Schritten" macht es halt kompliziert und wie gesagt, meine Erfahrung für den zweiten Schritt ebenfalls die Würzepumpe des GF und den GWK zu nehmen waren leider desaströs.

[Malzwurm]

Ich hatte damals meist ca. 3kg Eiswürfel benutzt. Unter 10 Grad bin ich nicht gekommen. Ich gehe davon aus, das die Umgebungstempertaur meist zu stark gegen mich gearbeitet hat.

[Ruthard]

@Ruthard, dank dir, m E. funktioniert das aber nur, wenn das Eis schon als Salzwasser gefroren wurde? Ich kaufe das eigentlich i.d.R. im Supermarkt.

Definitiv nein, schau dir mal das von mir verlinkte Video an.

Oder mache selber einen Test: Normale Eiswürfel in eine Schüssel, Thermometer rein und warten bis es stabil einen Wert zeigt. Dann Salz auf das Eis und du wirst sehen, dass die angezeigte Temperatur einen deutlichen Sprung nach unten macht.

Cheers, Ruthard

[OS-Schlingel]

Hallo zusammen,
ich habe den Gedanke schon verstanden, die Würze gleich auf UG Temperatur runter zu kühlen.....aber...
warum nicht die 20°C Würze in einen gesteuerten Kühlschrank stellen (Inkbird) und innerhalb kürzester Zeit auf Anstelltemperatur bringen.
Der Hefestarter könnte auch hier schon auf den Einsatz warten. Also kannst Du mit gleicher Temperatur den Starter in den Sud geben.

Eis und Salz in der gewünschten Menge nach interessanten Berechnungen einzusetzen ist sicherlich auch ein Weg, benötigt aber ebenfalls Energie...

Gruß Stephen

[integrator]

Mein Weg für untergärige Biere
1- Mit dem GWK auf ca. 50⁰C im Grainfather zirkulieren lassen.
2- Dann bei weiterer Kühlung mit dem GWK und einem Zusatzkühler mit ca. 3 Liter Eis auf ca. 12 ⁰C direkt ins Gärfass pumpen.
3- Gärfass dann mit der Hefe auf Anstelltemperatur in den Gärkühlschrank (KS ist mit Lüfter)

Den Schritt 2 finde ich wichtig damit der Sud nicht lange im kritischen Temperaturbereich ist.
Die Version mit Eis direkt in den Anstellsud habe ich auch schon gemacht und funktioniert auch.

[Innuendo]

Hallo,
eine Lösung für das Problem habe ich nicht gefunden. Ich kann aber dazu beitragen, dass ein Begleitkühler seine Energie zu schnell verliert bzw. das Kühlmittel zu schnell auf dem Temperaturniveau vom Kaltwasser ist. Das Kaltwasser vor dem GWK (oder PWT) mit einer Kühlspirale in Eiswasser herunterkühlen, hatte in meinen Versuchen eine positive Kühlwirkung. Den Salz Tipp von Ruthard muss ich beim nächsten Mal ausprobieren. Die letzten Grad auf Anstelltemperatur erreiche ich weiterhin mit aktiver Kühlung (GF Fermenter). Ich konnte das Zeitfenster jahreszeitabhängig auf ca. 2-3 Stunden verkleinern. Zisternenwasser bei Schnee und Frost verkleinert den Zeitbedarf auf eine Stunde. Zum Thema Infektionsrisiko gibt es von U. Peise einen Beitrag, bei dem (sinngemäß) 1/3 der Hefe vor Erreichen der Anstelltemperatur gegeben wird.
Innu

[Commander8x]

Zum besseren Verständnis der Physik: Eis benötigt zum Schmelzen Energie, die sie der Umgebung (in unserem Fall der Würze) als Wärmeenergie entzieht. Mit Salz wird der Schmelzvorgang beschleunigt, d.h. der Temperatursturz ist größer.

Hier ein kleines Hilfsvideo zur Thematik.

Spricht das Hilfsvideo auch von der Hydratationsenergie?
(Ich vermeide das Ansehen von Videos wenn möglich)

Gruß Matthias

[Ruthard]

(Ich vermeide das Ansehen von Videos wenn möglich)

Gruß Matthias

Erwarte bitte nicht, dass ich dir diese Arbeit abnehme.

Cheers, Ruthard

[Commander8x]

Ich habe die Kühlung mit Eis/Kochsalz-Kühlmischungen nicht aufgebracht. Erscheint mir auch ziemlich praxisfern für einen normalen Hobbybrauer.

Gruß Matthias

[muldengold]

(Ich vermeide das Ansehen von Videos wenn möglich)

Gruß Matthias

Erwarte bitte nicht, dass ich dir diese Arbeit abnehme.

Cheers, Ruthard

So wie ich das verstehe, wird durch Zugabe von Salz die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung erhöht, allerdings bleibt die Gesamtmenge der übertragenen/aufgenommenen Wärme unverändert (wie könnte es auch anders sein!) D.h., wenn ich, wie im Eingangspost beschrieben, in den Eiseimer zur Vorkühlung des Wassers für den GWK Salz gebe, ist der Nettoeffekt am Ende trotzdem Null und die Würze wird dadurch kein einziges Grad kälter. Oder doch nicht - kopfkratz?

[renzbräu]

Salz senkt den Gefrierpunkt von Wasser. Praktische Anwendung bei Streusalz im Winterdienst.

Senkt man den Gefrierpunkt durch Salzzugabe, schmilzt das Eis. Dies benötigt Energie. Die Energie wird der Umgebung entzogen.
Eine ideale Eis-Wasser-Mischung kommt dabei auf 0°C; eine Wasser-Eis-Salz-Mischung kommt dabei in die Minusgrade.
Die Energie die dabei der Umgebung (oder dem Sud) entzogen werden kann ist aber die selbe. Jedoch ist der Temperaturunterschied größer und damit geht es schneller.

Neben dem Ressourceneinsatz kann aber eine zu hohe Cl- Konzentration Edelstahl angreifen.

Edit: Auto"korrektur"

[Ruthard]

Leute, wir können hier kiloweise wissenschaftliche Fachliteratur zitieren und stundenlang darüber debatieren, probiert's halt einfach aus - mehr als ein Päckchen Salz kostet der Versuch nicht.

Selbstverständlich ist die benötigte Wärmeenergie für den Phasenübergang von fest zu flüssig gleich, mit oder ohne Salz, es ist aber ein Unterschied, ob dies in 20 Minuten oder in 10 Minuten (oder noch kürzer) abläuft.

Das gilt auch für die Form des Eises, 1kg Eis verbraucht die Energiemenge x für den Schmelzvorgang, egal ob Block, Würfel oder crushed, die Kühlwirkung ist aber eine völlig andere.

Deswegen: Versuch macht kluch.

Cheers, Ruthard

[fg100]

Vielleicht bin ich da zu sensibel, aber ich würde aus Sicht des Gewässerschutz jetzt nicht einfach so ein Päckchen Salz " verschütten". Sicherlich nicht die Welt aber Kläranlage bzw. noch schlimmer, wenn einfach verschüttet, muss die Natur damit zurecht kommen.

Aber vermutlich macht man da dann daraus eine Salzlake für Surfleisch.

[JackFrost]

Teuer ist der Versuch nicht.

Wichtig ist das der Edelstahl den wir hier fürs Brauen verwenden nicht Seewasserfest ist und damit macht die Menge an Cl- die dann im Kühlwasser ist schon was aus. Danach sehr gut spülen nicht das du da Lochfraß bekommst.

Mit 100g Eis und 33g NaCl kommst du auf -21 °C. Damit hast du also ~43kJ / Kg Eis mehr an "Kälte".

Wie weit bist du denn mit dem 9 °C kalten Wasser gekommen ? Wie lange war das Wasser im Reservoir bei 9 °C ?
Evtl. kann man da angreifen das es sich durch die Umgebung nicht zu stark erwärmt.

Wenn du einen Behälter hast der groß genug ist dann kannst du 40 kg Wasser und 10 kg Eis mischen. Dann hast du selbst bei 0 °C "warmen" Eis noch 0°C und 2 kg Eis als Reserve gegen erwärmen. Das müsste Reichen um 38 l zu kühlen

Wenn du ein konstantes Delta von 9 K im Kühler hast dann brauchst du für 38,5 l Würze, gerechnet mit 99 °C und 4,19 kJ/kg*K, 43,5 kg deines Wassers mit 0°C, welches dann mit 80 °C am Kühler rauskommt.

Miss am besten mal wie heiß das Wasser rauskommt. Wenn es zu heiß ist dann kühlst du nicht gut genug und der Volumenstrom ist zu hoch auf der Würzeseite. Wenn es deutlich zu kalt ist dann ist der Volumenstrom zu klein und dein Kühlwasser geht dir zu schnell aus.

Gruß JackFrost

[muldengold]

Danke erst einmal für eure Gedanken! Wieder viel gelernt, dafür sind wir ja hier ;-)

Mir hat jetzt ein "fachfremder", sprich nichtbrauender Freund, den Vorschlag gemacht, warum ich bei UG nicht einfach zwei GWK in Reihe schalte, den ersten betreibe ich mit Leitungswasser und den zweiten mit Eiswasser (mit oder ohne Salz) - das wäre (insofern das die Pumpe des GF schafft) eine superschnelle Lösung. Vorn geht 80°C heiße Würze rein und hinten kommt 9°C kalte Würze raus. Dafür bräuchte ich für 20 Liter Würze auch nur 3 bis 4 kg Eis und muss auch keine Würze zurückschütten oder filtern usw. Zu bedenken wären natürlich die Kosten für einen zweiten GWK. Was sagt ihr?

Sandro

[Ökonomierat]

Die Lösung mit 2 Kühlern in Reihe ist natürlich die eleganteste.

Das Problem beim ug-Brauen ist für mich gewesen: wie kühle ich von ca 15 auf 8 Grad möglichst schnell runter?

Lösung: Genug "Kälte" vorhalten; Wärmetauscher groß genug auslegen;

Ich kühle mit Plattenkühler und Wasser auf ca 14, 15 Grad in das Gärgefäß ab. Danach mit Eiswasser über Kühlschlange im Kreislauf auf 8 Grad runter.

Anschliessend aufgezogene Hefe dazu, nach etwa 12 Std kommt das Jungbier an. Höchsttemperatur 10 bis 10,5 Grad wird mit dem selben Kühlkreislauf

gehalten ( Kühlwasserpumpe ist alte Heizungspumpe und schaltet über Temperaturfühler).

In der kalten Jahreszeit lasse ich das Wasser über Nacht draussen abkühlen, ab ca 6 Grad komme ich ohne Eiswasser an die 8 Grad Anstelltemperatur.

GaA

Dieter

[integrator]

Mir hat jetzt ein "fachfremder", sprich nichtbrauender Freund, den Vorschlag gemacht, warum ich bei UG nicht einfach zwei GWK in Reihe schalte, den ersten betreibe ich mit Leitungswasser und den zweiten mit Eiswasser (mit oder ohne Salz) - das wäre (insofern das die Pumpe des GF schafft) eine superschnelle Lösung. Vorn geht 80°C heiße Würze rein und hinten kommt 9°C kalte Würze raus. Dafür bräuchte ich für 20 Liter Würze auch nur 3 bis 4 kg Eis und muss auch keine Würze zurückschütten oder filtern usw. Zu bedenken wären natürlich die Kosten für einen zweiten GWK. Was sagt ihr?

Hallo Sandro, meinen Zusatzkühler kennst du?

[muldengold]

Hi,

Integtrator, sorry, habe deinen Post erst jetzt gelesen. Nein, dein setup kannte ich bisher nicht - sieht aber echt gut aus!

Ich habe jetzt tatsächlich das weiter oben vorgeschlagene Verfahren mit zwei in Serie geschalteten GWK ausprobiert. Was soll ich sagen, es funktioniert tadellos! Der erste GWK wird mit Leitungswasser gekühlt und geht direkt in einen zweiten (in meinem Fall baugleichen) GWK, der mit Eiswasser gekühlt wird. Die Würze kühlt astrein in kürzester Zeit von >80°C auf <10°C. Der ohnehin schon entspannte Brautag mit dem GF30 verkürzt sich daduch noch einmal um eine gute halbe Stunde im Vergleich zu einer Kühlspirale. Und man muss eigentlich nur zuschauen (oder kann schon mal anfangen aufzuräumen)! Zudem kann man die Temperatur der Würze durch das Ventil der Pumpe am GF30 sehr präzise Steuern (Ziel bei mir war z.B. 9°C) und man kann dadurch die Hefe sogar schon im Gärfass vorlegen.
LG

P.S. Der im Bild dargestellte Edelstahlkorb im Gärfass war eigentlich zum Auffangen des Kühltrubes gedacht. Er setzte sich jedoch trotz 300 µm Maschenweite ziemlich schnell zu - war leider eine Fehlinvestition...

[Innuendo]

Hey muldengold,
das ist eine richtig gute Rückmeldung in diesem Thema. Vielen Dank für Deine Arbeit: jetzt setze ich das genau so wie Du es beschrieben hast auch um ;-)
Innu

[Safari-Guide]

Danke, sehr interessant.

Für den zweiten CFC hast du eine „geschlossenen“ Kreislauf mit Eiswasser und einer weiteren Pumpe, nehme ich an?

Erik

[muldengold]

Danke, sehr interessant.

Für den zweiten CFC hast du eine „geschlossenen“ Kreislauf mit Eiswasser und einer weiteren Pumpe, nehme ich an?

Erik

Genau, ich nutze eine kleine Tauchpumpe, die ich vor Jahren aus der Bucht bezogen hatte. Der Warmwasserrücklauf geht dann im Kreislauf zurück in den Eiseimer.

[integrator]

Zudem kann man die Temperatur der Würze durch das Ventil der Pumpe am GF30 sehr präzise Steuern (Ziel bei mir war z.B. 9°C) und man kann dadurch die Hefe sogar schon im Gärfass vorlegen.

Was aus meiner Sicht das Optimum darstellt ... Top

Wie hast du denn die "Bierschläuche" verbunden?

[muldengold]

Wie hast du denn die "Bierschläuche" verbunden?

Gar nicht. Prinzipiell einfach nur den Würzeausgang des GWK 1 an den Eingang des GWK 2 stecken. Teilweise macht es Sinn die Schläuche von der Länge etwas anzupassen, gilt zumindest für die GF Chiller.