Herstellung einer standardisierten Zuckerlösung z.Speisegabe

[olibaer]

Hallo zusamen,

zum Thema Herstellung einer standardisierten Zuckerlösung[1]:

Ich werde öfter einmal von Leuten angefragt die die Speise(Zuckerlösung) je Flasche dosieren, wie die Zucker bzw. die Zuckerlösungsmengen die je Flasche gegeben werden müssen möglichst einfach zu berechnen sind.

Der Weg führt über eine standardisierte Zuckerlösung in g Zucker/ml deren Herstellung immer gleich abläuft und aus der sich die Dosagemenge je Gebinde(Flasche/Fass) einfach berechnen lässt.

Es bietet sich aufgrund der Löslichkeit von Saccharose[1] in Wasser(1970 g/l bei 20°C) an eine Standardzuckerlösung zu bereiten die 0,5 g Zucker je ml Lösung enthält. So bleibt gegeben, dass sich bei 20°C Wassertemperatur die berechnete Zuckermenge noch vollständig auflösen kann.
Würde man aus praktischen Gründen z.B. eine Lösung bevorzugen die 1,0 g Zucker je ml Lösung enthält, müsste die Lösung bis zum Dosierungszeitpunkt eine Temperatur von > 60°C haben, damit der Zucker nicht wieder ausfällt.

Zubereitung einer standardisierten Zuckerlösung die je ml 0,5 g Zucker enthält:
Gesamtbedarf Zucker in g x 1,372 = g Wasser

Beispiel:
Der Speiserechner hat ausgespuckt, dass für den gewünschten CO2-Gehalt 7,5 g/l Zucker nötig sind. Die Gesamtmenge die aufkarbonisiert werden soll wird mit 50 l angenommen. Abgefüllt wird in 0,5 l Gebinde.

Es ergibt sich ein Gesamtzuckerbedarf für die 50 l:
7,5 [g/l] x 50 [l Gesamtmenge] = 375 [g Zucker]

Es ergibt sich für die Wassermenge in der der Zucker aufgelöst werden soll:
375 [g Gesamtzuckerbedarf] x Faktor 1,372 = 514,5 [g Wasser]

Werden die 375 g Zucker in den 514,5 g Wasser aufgelöst, enthält die Lösung(bzw. die Zuckerspeise) genau 0,5 g Zucker je ml.

Daraus lässt sich die Dosagemenge je Gebinde nach dem immer selben Muster berechnen:

Berechnung der Dosagemenge Zuckerlösung [0,5 g/ml] je Gebinde:
Zuckerbedarf [g/l] x Füllvolumen Gebinde [l] x 2

Es ergibt sich für das Beispiel oben eine Dosagemenge je Flasche:
7,5 [g/l] x 0,5 [l Flaschen] x 2 = 7,5 ml Zuckerlösung [0,5 g Zucker/ml]

... oder für eine 0,33 l Flasche:
7,5 [g/l] x 0,33 [l Flaschen] x 2 = 4,95 ml Zuckerlösung [0,5 g Zucker/ml]

... oder für eine 0,7 l Flasche:
7,5 [g/l] x 0,7 [l Flaschen] x 2 = 10,5 ml Zuckerlösung [0,5 g Zucker/ml]


Kleine Kontrolle:
Für das Beispiel mit der 0,5 l Flasche habe ich eine Dosagemenge von 7,5 ml Zuckerlösung berechnet. Für 50 L benötige ich 100 Flaschen bzw. 7,5 ml/Flasche x 100 Flaschen = 750 ml Zuckerlösung.
Für die Lösung aufgelöst habe ich 375 g Zucker in 514,5 g Wasser. Macht zusammen 889,5 g. Ist jetzt etwas von der Lösung übrig(889,5 g - 750 ml) und dadurch der Zuckerbedarf nicht gedeckt ?
Nein, denn die 889,5 g ist die Summe aus den Teilmassen und hat erst mal nichts mit dem Volumen zu tun, das sich durch die Mischung ergibt.
Das resultierende Volumen der Mischung lässt sich über die Dichten von Zucker und Wasser berechnen:

Die Dichte von Saccharose beträgt bei 20°C rund 1,6 g/ml und die von Wasser 0,998 g/ml.
Damit trägt ein Zuckereintrag von 1 g um 0,625 ml zum Volumen bei(1/1,6) und ein Wasseranteil von 1 g trägt um 1,002 ml zum Volumen bei:
375 g Zucker x 0,625 ml + 514,5 g Wasser x 1,002 ml = 749,9 ml Lösung. Passt also.




Hintergrundinformation:
Die standardisierte Zuckerlösung 0,5 g Zucker/ml entspricht per Definition 50 Gewichts-Volumenprozent GV% Saccarose [g/100ml]. Ein Blick in eine Tabelle von Dichten für Saccharoselösungen verrät für die Lösung eine Dichte bei 20°C von 1,1861 [g/ml]. Daraus lassen sich die Gewichtsprozent GG% [g/100g], also unsere °P Plato berechnen:
50 [g/100ml] / 1,1861 [g/ml] = 42,15 [g/100g]
Die standardisierte Zuckerlösung 0,5 g Saccharose/ml hat damit eine Stammwürze von rund 42 °P.


Zusatznutzen:
Arbeitet man mit solch einer standardisierten Zuckerlösung 0,5 g Zucker/ml dosiert man nicht nur den Zucker auf den Punkt, sondern ins endvergorene übertragen auch Alkohol und CO2. Pro ml solch einer Lösung enstehen: 0,242 g Alkohol und 0,231 g CO2.


Zur Herleitung des Faktors 1,372 zur Berechnung des Wasseranteils in einer Zuckerlösung mit 50 GV% Saccharose(0,5 g Zucker/ml):
Die Dichte von Saccharose beträgt bei 20°C rund 1,6 g/ml. Damit trägt ein Zuckereintrag von 1 g um 0,625 ml zum Volumen der Lösung bei(1/1,6). Damit daraus so etwas wie
"das Verhältnis von g Zucker zu g Wasser verhält sich wie 1 : X"
werden kann, aber lt. Vorgabe je ml Lösung nur 0,5 g Zucker dosiert werden sollen, benötigen wir zur Darstellung des Verhältnisses 1 : X min. 2 ml Lösung. Aus der Berechnung oben ist bekannt, dass der 1 g Zuckeranteil 0,625 ml in Anspurch nimmt. Für den Wasseranteil bleiben damit :
2 ml Lösung - 0,625 ml Zuckervolumen = 1,375 ml Wasser.
Da wir beim Zucker mit Gramm rechnen, machen wir das auch für das Wasser:
Die Dichte von Wasser beträgt bei 20°C 0,998 g/ml. Es ergibt sich 1,375 ml Wasser x 0,998 g/ml = 1,37225 g Wasser.
Es lässt sich folgern:
"In einer standardisierten Zuckerlösung 0,5 g Zucker/ml verhält sich g Zucker zu g Wasser wie 1 : 1,372"
Anmerkung: Der Faktor lässt sich auch über andere Wege ermitteln. Der Weg führt dann über die Ermittlung von Massen- und Volumensummen nebst resultierenden Dichten. Entweder iterativ oder ein schickes Polynom.


Gruß
Oli

[1] eigentlich Saccharoselösung. Saccharose: Haushalts- oder Kristallzucker der gemeinhin als Zucker bezeichnet wird



Edith sagt: Rechtschreibung

[BrauFuchs]

Danke dafür Oli, das wird vielen weiter helfen beim Aufspeisen.

Der Löslichkeitsfaktor von Zucker aufgrund der höheren Dichte von Zucker wird oft nicht berücksichtigt und ein Sirup wird falsch hergestellt.

Mit den Formeln kann jeder seinen eigenen Sirup in der ausreichenden Menge herstellen.

Gruß
Lukas

[Hagen]

Moin Oli,

Grundlagenbeitrag mal wieder von dir gewohnt wisssenschaftlich fundiert aufbereitet

Sollte ins Wiki!!

[Labmaster]

Tag Oli,

sehr schön hergeleitet!
Aber es geht auch ein wenig einfacher.Ich nehme gerne 700g Zucker löse diese auf fülle dann auf 1 Liter auf.Oder bei deinem Zahlen Beispiel zu bleiben 500g lösen und auf 1Liter auffüllen.

Grüße Jo

[blub24]

Würde man aus praktischen Gründen z.B. eine Lösung bevorzugen die 1,0 g Zucker je ml Lösung enthält, müsste die Lösung bis zum Dosierungszeitpunkt eine Temperatur von > 60°C haben, damit der Zucker nicht wieder ausfällt.

Nicht unbedingt, man muss sie nur bei 60°C zusammenrühren. Zucker kristallisiert nicht so schnell aus, auch bei übersättigten Lösungen.

Oder man macht es sich noch einfacher und kauft direkt 72,7% Invertzuckersirup, den kann man 1:1 wie Kristallzucker verwenden.

Grüße,

Nikolas

[BrauFuchs]

Eine andere Alternative ist es Zuckermenge vom Rechner zb. 375 g x 100 geteilt durch die gewünschte Sirupkonzentration zb. 60 %, dann kommt man aber mit dem Volumen nicht hin hat aber eine Wassermenge für eine gewünschte Zuckersirupkonzentration.
Hier hat man dann 625 g Sirup, also muss man dem Zucker 250 g Wasser hinzufügen. Das entspricht 484 ml. Diese kann man durch die Anzahl der Flaschen teilen und man hat die Zuckerdosage im ml oder jede Flasche einwiegen...

Gruß
Lukas

[olibaer]

Hallo Nikolas(blub24),

...oder man macht es sich noch einfacher und kauft direkt 72,7% Invertzuckersirup, den kann man 1:1 wie Kristallzucker verwenden

Völlig korrekt. Invertzuckersirup mit 72,7 %mas bringt pro ml genau 1 g Zucker mit(Saccharose, Fructose, Traubenzucker - meist zu je gleichen Teilen).

Diese zähe Masse in Volumen zu dosieren ist allerdings eine Herausforderung. Hier müsste man dann eher mit einer Feinwaage hantieren und über die Dichte des Sirups die nötigen g berechnen.
Eine sakrische Fummelei die spätestens nach der 3. Flasche zur Geduldsprobe gerät - mein Ding wäre das nicht.

Die Frage die zum Thread geführt hat war auch eine andere, aber der Hinweis ist gut


Gruß
Oli

[olibaer]

Nachtrag 1:

Nikolas(blub24) hat in seinem post den Invertzucker mit einer Konzentration von 72,7 %mas ins Spiel gebracht. So hergestellt enthält dieser genau 1 g Zucker/ml. Für diejenigen die sich solch eine Zuckerlösung selbst herstellen möchten gilt folgender Faktor zur Berechnung der benötigten Wassermenge in g:

Zubereitung einer standardisierten Zuckerlösung die je ml 1 g Zucker enthält:
Gesamtbedarf Zucker in g x 0,3743 = g Wasser

Ich weise flankierend darauf hin, dass sich solch eine Lösung nur bei Temperaturen > 60°C bereiten lässt und nachträglich(bei Abkühlung) Zucker wieder auskristallisieren kann. Weiter ist aufgrund der Zähigkeit dieser Masse damit zu rechnen, dass eine Dosierung zum Glücksspiel gerät.

Die Herleitung des Faktors 0,3743 zur Berechnung des Wasseranteils einer Zuckerlösung die je ml 1 g Zucker enthält ergibt sich nach der selben Logik wie im Eröffnungsthread beschrieben für eine Zuckerlösung die je ml 0,5 g Zucker enthält.

Im Endvergorenen bewirkt die Dosierung eines ml dieser Lösung eine Veränderung der CO2-Gehaltes um +0,46 g und eine Veränderung des Alkoholgehaltes um +0,48 g

Gruß
Oli


Edith sagt: Rechtschreibung, Formatierung

[Seed7]

Hatte mal dieses Spreadsheat hier eingestelt,

Ingo

[Darkangle]

Daumen hoch!

Wäre auch für eine Übernahme ins WIKI

[olibaer]

Hallo Lukas,

Eine andere Alternative ... dann kommt man aber mit dem Volumen nicht hin hat aber eine Wassermenge für eine gewünschte Zuckersirupkonzentration.

Alles richtig aber lies nochmal drüber. Mein Kram ist ja schon "strange"

"...mit dem Volumen nicht hinkommen hat aber eine Wassermenge" bedeutet für mich als "Speisegeber" in der Konsequenz was ?
Die letzten Flaschen bekommen ggf. keine Speise ?

Hier musst Du schon konkreter werden, vielleicht ein Bsp. anführen ?


Gruß
Oli

[afri]

Nur der Vollständigkeit halber: wer mit Speise carbonisiert, erhält sicher nicht immer exakt die gewünschte Carbo, aber es muss nur genau einmal gerechnet werden, außerdem erhöhen sich weder STW oder der Alc., noch mindert sich die Bittere; für mich Grund genug, nicht mit Zucker oder Sirup zu hantieren.

Ich weiß selbst, dass die meisten hier Zucker oder Sirup nehmen, weil es angeblich einfacher sei. Ich nehme mir heraus zu behaupten, dass das nicht stimmt. Für mich und einige andere ist es einfacher, Speise zu entnehmen, einzufrieren und später das Jungbier vor der Abfüllung damit in Gänze zu impfen. Alles eine Sache der Vorlieben. Einfrieren übrigens nur zur Sicherheit, kühl stellen funktioniert unter bestimmten Bedingungen auch.

Wer trotz allem mit Zucker arbeiten will: es läuft doch darauf hinaus, dass aus 1g Zucker 0,5g CO2 wird. Wenn man das im Hinterkopf hat und weiß, wohin man mit der Carbo will, ist die Berechnung des nötigen Zuckers trivial. Problematisch wird es, wenn man pro Liter rechnet, aber nur Halbliterflaschen hat, jedenfalls hatte ich das Problem mal (weil ich nicht Zucker pro Gesamtmenge rechnete, sondern pro Flasche). Und genau hier haben wir das Problem: Umrechnung von Gramm Zucker auf Volumen Sirup, dann noch mal hälftig oder drittelig rechnen, je nach Flaschengröße etc., hier entsteht die Konfusion. Speise zu 5, 7 oder 10% entnommen und dem Jungbier zugemischt umschifft alle Klippen recht elegant. Der Preis: vielleicht nicht optimale Carbonisierung.

Achim (der bereits einmal mit Zucker aufgespeist und keine guten Erfahrungen dabei gemacht hat)

[olibaer]

Hallo Achim,

... außerdem erhöhen sich weder STW oder der Alc., noch mindert sich die Bittere; für mich Grund genug, nicht mit Zucker oder Sirup zu hantieren.)

"Speise" als Extraktlieferant hat keinerlei Kontext zur Charge die aufgespeist werden soll. Ich kann einen Bock mit einer Leichtbierwürze aufspeisen und ein Leichtbier mit einer Bockwürze.

"Speise" kann sich in Vergärungsgraden, Stammwürzen, Bittergehalten usw. gänzlich vom "aufzuspeisenden Produkt" unterscheiden.
Technologische Verschiebungen durch den Einsatz von Speise sind normal und gehören zum Braueralltag.

Speise ist ein Extraktlieferant mit einem gewissen Vergärungsgrad - nicht mehr

Gruß
Oli

[Scarabeo]

Moin,
ich finde es klasse wie der Oli das mit der Zuckerlösung als Speise erklärt hat aber ich bin ein einfacher Mensch und
deshalb, bitte verzeiht einem Neuling die Frage.
Warum kann ich nicht einfach 728,892973... gr Zucker in 1 Ltr Wasser lösen.
Dann kann ich in eine

033 ltr. Flasche 4,95 ml Zuckerlösung
0,5 ltr. Flasche 7,5 ml Zuckerlösung
0,7 ltr Flasche 10,5 ml Zuckerlösung
0,75 ltr Flasche 11,25 ml Zuckerlösung tun?

Oder verstehe ich da was falsch?

Wobei ich die Kommastellen einfach wegrunden würde.

[olibaer]

Moin,

Warum kann ich nicht einfach 728,892973... gr Zucker in 1 Ltr Wasser lösen.

Das kannst Du klar so machen. Das ergibt auch eine Lösung mit 0,5 g Zucker pro ml.

Im wirklichen Leben ist der Zuckerbedarf allerdings dynamisch - er ergibt sich aus der Speiseberechnung. Über den beschriebenen Faktor lässt sich dann die Wassermenge einfach berechnen um auf 0,5 g Zucker pro ml zu kommen.


Gruß
Oli

[Duke]

Moin!

Ich verweise an dieser Stelle an Beiträge aus diesem Thread im alten Forum:

http://hobbybrauer.de/modules.php?name= ... #pid140588

War für mich sehr hilfreich und seit dem setze ich immer eine 1:1 Lösung
ein (also auf ein Gramm Wasser ein Gramm Zucker geben), da ich dadurch
weiß, dass 1ml Lösung ca. 0,61gr Zucker enthalten.
Das macht es imho einfach, unterschiedliche Gebinde zu impfen (NC-Kegs,
Siphons und 0,5 Pullen) und ist auch gerade für Anfänger leicht zu händeln.

Gruß

Norman

Edith fand Rechschreibfehler

[olibaer]

Hallo Duke,

seit dem setze ich immer eine 1:1 Lösung ein (also auf ein Gramm Wasser ein Gramm Zucker geben), da ich dadurch weiß, dass 1ml Lösung ca. 0,61gr Zucker enthalten.

Das geht natürlich auch - ist auch eine Standardlösung. Die Berechnung der Dosagemenge für ein Gebinde ändert sich dann von:

Berechnung der Dosagemenge Zuckerlösung 0,5 [g/ml] je Gebinde:
Zuckerbedarf [g/l] x Füllvolumen Gebinde [l] x 2

zu

Berechnung der Dosagemenge Zuckerlösung 0,61 [g/ml] je Gebinde:
Zuckerbedarf [g/l] x Füllvolumen Gebinde [l] / 0,61 [g/ml]


Gruß
Oli

[afri]

Speise ist ein Extraktlieferant mit einem gewissen Vergärungsgrad - nicht

So meinte ich das übrigens auch, wobei ich in meinem Fall immer Speise vom jeweils aufzuspeisenden Jungbier meinte. Also Speise zu beispielsweise 7% entnommen für den Sud, aus welchem sie entnommen wurde. Aber hier geht es ja in erster Linie um die Zuckerfraktion, vielleicht sollten wir das nicht zu breit walzen.
Achim