Hobbybrauer.de

Moin zusammen,
nachdem die ersten beiden Sude sehr gut geklappt haben (zumindest hat es mir geschmeckt ), werde ich mich als nächstes an das Thema IPA und Wasseraufbereitung heranwagen.

Mit dem Thema Wasser habe ich mich in den letzten Tagen auseinandergesetzt, brauche aber in einem Punkt die Hilfe von Euch erfahrenen Braukollegen. (Im alten und neuen Forum konnte ich keine Antwort finden.)

Die vom Wasserversorger angegebene Säurekapazität KS 4,3 (*2,8) ist höher als die angegebene Karbonathärte °dH.
Der Grund dürfte sein, dass alle Calcium- und Magnesiumionen an HCO3 gebunden sind und darüber hinaus noch HCO3 vorliegt.
Die normalerweise gültige Umrechnung (*2,8) funktioniert hier also nicht.
Wasserwerte

Für mich stellt sich jetzt die Frage, welche Angabe ich zur Berechnung der zum einstellen der Restalkalität benötigten Milchsäure verwenden sollte: Säurekapazität oder Karbonathärte?
Die Ergebnisse liegen zwar nicht sooooo weit auseinander, trotzdem interessiert es mich.
Berechung mit Säurekapazität
Berechung mit Karbonathärte

Die Säurekapazität basiert nach meinem Verständnis auf der HCO3 - Konzentration und die Karbonathärte auf den Menge der an HCO3 gebundenen Calcium- und Magnesiumionen. Für mich wäre es daher logisch die Säurekapazität zu verwenden, da mit Milchsäure ja HCO3 verdrängt werden soll.
Liege ich damit richtig oder habe ich irgendwas übersehen?

Vielen Dank für Eure Hilfe
Sören

Hallo Sören,

und willkommen im Forum!

1. Ich nehme an du ließt schon etwas länger mir, deswegen wirst du auch wissen, dass man sich hier erst einmal kurz vorstellt.
2. Kennst du diesen Artikel schon? Den kann ich dir zu dem Thema Wasser nur empfehlen.
3. gelöscht (erst danach gesehen, dass du bereits den Wasserrechner von mmum verwendest)

Grüße
Dave

PS: Der demnächst auch ein IPA braut und dabei mit CaSO4*2H2O und CaCl- sein Wasser aufsalzt.

Für uns Brauer ist die Särekapazität eine Messeinheit für die Pufferkapazität des Wasers, also pH- Stabilität. Da die Säurekapazität aber im Wasser gelöste Hydrogenkarbonate von Calcium, Magnesium und Natrium sind, Natrium nach unserer Definition aber nicht zur Gesamthärte beiträgt, (da die Gesamthärte aus Ca und Mg-Verbindungen besteht und da die Natrium - Hydrogenkarbonate auch bei höheren Temperaturen stabil bleiben) gehören die eigendlich nicht zur Karbonathärte (="vorübergehende Härte"), bzw kann es sein, dass die "Karbonathärte höher ist, als die Gesamthärte.
Die Hydrogenkarbonate von Natrium haben aber natürlich einen "alkalischen" Einfluss.

Es stimmt: Säurekapazität * 2,8 = Karbonathärte, EDIT: so lange die Karbonathärte nich höher wird, als die Gesamthärte.

Du siehst, das Ca2+-Härte + und Mg2+ - Härte = 9°dH Gesamthärte ergeben. Die Karbonathärte 8,9 oder 9,5°dh. Die Karbonathärte kann ja aber nicht gräßer sein, als die Gesamthärte. Wenn die Karbonathärte größer Gesamthärte, dann Karbonathärte = Gesamthärte. (so ein Quatsch, nicht war?)

Du hast also Wasser mit einem sehr grißem Karbonathärteanteil und keine Nichtkarbonathärte. die brauchst du aber für Dein IPA, besonders CaSO4 (250 - 400 mg/L)

Deine Karbonathärte stimmt nicht mehr (bzw ist geringer) wenn Du Dein Wasser aufgeheizt hast. (CaCO3 fällt aus)(zB.: Überschwenzwasser)
Wenn Du mit heissem Wasser und kaltem Wasser einmaischt hast Du eine geringere Karbonathärte, als wenn Du mit kalten Wasser einmaischt und es dann auf Einmaischtemperatur aufheizt.

Mit der Milchsäue verringerst Du den pH der maische, = neutralisiert die alkalische Wirkung der Karbonathärte, aber die verdrengt doch nicht die HCO3- (Dann müsste es ja eine Ca-Milchsäure-verbindung..., organische und anorganische Säure -Reaktion..

Vielen Dank schon mal für die schnellen Antworten.

@ Dave: Die Vorstellung hole ich im "Vorstellung neuer Brauer"-Forum nach
Ja, den Artikel kenne ich und finde ihn super! Der Artikel geht aber leider nicht darauf ein, ob in meinem Fall für die Berechnung der Restalkalität die Säurekapazität oder die Karbonathärte herangezogen werden muss.

@ Ulrich: Die Aussage, dass Milchsäure HCO3 verdrängt habe ich aus dem von Dave verlinkten Artikel (Kapitel 3.2):
"Starke Säu­ren ver­drän­gen das Hydro­gen­car­bo­nat, die­ses wan­delt sich zu Was­ser und CO2 um."

Danke für den Hinweis auf CaSO4!
Ich denke ich werde mich mit CaSO4 und Milchsäure langsam ran tasten und dann in der Maischen mal den PH-Wert kontrollieren. Brautag ist vermutlich der 02.08.

Danke und Gruß
Sören

Schwarzer Braukeller hat geschrieben:Vielen Dank schon mal für die schnellen Antworten.

@ Dave: Die Vorstellung hole ich im "Vorstellung neuer Brauer"-Forum nach
Ja, den Artikel kenne ich und finde ihn super! Der Artikel geht aber leider nicht darauf ein, ob in meinem Fall für die Berechnung der Restalkalität die Säurekapazität oder die Karbonathärte herangezogen werden muss.

Das ist tatsächlich ein seltener Fall, normalerweise ist die Umrechnung von Säurekapazität auf Karbonathärte hinreichend genau, sodass sie synonym verwendet werden kann. Im Zweifelsfall ist jedoch mit der Säurekapazität zu rechnen, da für die Berechnung der Restalkalität alles erfasst werden muss, was säurevernichtend wirkt.

Gruß
Andy

Hallo zusammen,

Schwarzer Braukeller hat geschrieben:Die Säurekapazität basiert nach meinem Verständnis auf der HCO3 - Konzentration und die Karbonathärte auf den Menge der an HCO3 gebundenen Calcium- und Magnesiumionen. Für mich wäre es daher logisch die Säurekapazität zu verwenden

.
So ist es. Die Gesamthärte GH und die Calziumhärte CaH werden meist komplexometrisch bestimmt. Erfasst werden dabei nur die Ca2+ und Mg2+ Kationen. Die Magnesiumhärte MgH wird kaum bestimmt, da sie sich per Definition nach diesem Muster berechnen lässt: MgH = GH - CaH.
Die Säurekapazität (KS 4,3) dagegen wird durch Neutralisation bestimmt. Hier werden nur die Hydrogenkarbonat HCO3- Anionen erfasst und das ganz unabhänig davon, woran das HCO3- gebunden ist.
Das ist alles schick und fein so lange man davon ausgehen kann, dass sämtliches HCO3- an Ca2+ und Mg2+ gebunden ist. In solch einem Szenario geht die Analytik mit der Definition der unterschiedlichen Härten( CaH, MgH, KH, NKH, GH) konform.

Taucht nun Na+ in grösseren Mengen im Wasser auf und ist oben drein noch so unverschämt und bindet sich an Teile von HCO3-, die per Härtedefinition nur für Ca2+ und Mg2+ Kationen vorgesehen sind, kommen sich die vorgesehene Analytik und die Härtedefinitionen ins Gehege und das schlägt durch bis zur Berechnung der Restalkalität RA.

Die Situation wird mit der Brechstange geklärt. Ulrich hat weiter oben ausformuliert wie das gemacht wird. Zitat:
"Die Karbonathärte kann ja aber nicht gräßer sein, als die Gesamthärte. Wenn die Karbonathärte größer Gesamthärte, dann Karbonathärte = Gesamthärte. (so ein Quatsch, nicht war?)"

Hinsichtlich einer Beurteilung eines Rohwassers oder zur Planung von Auf- oder Enthärtungsvorgängen, ist diese Vorgehensweise natürlich eine Katastrophe und unter Brauern auch nicht üblich(bei Stadtwerken schon). In solch einem Umfeld geht der Brauer her und gibt die Situation korrekter Weise so an:

Ermittelt:
GH = 8,9 °dH
KH = 9,5 °dH
Angabe der Ergebnisse:
GH = 8,9 °dH
KH = 8,9 °dH (+ 0,6 °dH scheinbar)

Damit ist klar, dass es sich um ein sog. sodaalkalisches Wasser handelt und der Konzentration an Natri­um­hy­dro­gen­car­bo­nat NaHCO3 eine ganz besondere Bedeutung zu kommt.


Berechnung Restalkalität für sodaalkalische Wässer:
Im Prinzip stehen dir zwei Wege offen. Entweder wie empfohlen die Säurekapazität verwenden (für die KH in der RA Formel Säurekapazität x 2,8 einsetzen) , oder aber du berechnest die RA wie gehabt mit der angegebenen KH und addierst zum Ergebnis die Differenz aus KH - GH hinzu.
Beispiel:
Du hast eine RA von 6°dH "klassisch" berechnet und addierst nun 9,5° KH - 8,9° GH = 0,6°dH RA + 6° dH = 6,6°dH RA.
Das darfst Du deshalb so machen, da dem aciditätsvernichtenden Anteil HCO3- das am Na+ hängt kein aciditätsfördender Anteil aus der CaH und MgH mehr gegenüber steht.

Die korrekte Formel für die RA sieht dem nach so aus:
Der Berechnung wäre jetzt genüge getan, allerdings könnte uns am Brautag rund um den pH-Wert von Maische und Würze noch eine Überraschung erwarten:

Natriumhydrogenkarbonat NaHCO3 Reaktionen im Wasser:
Bei Natriumhydrogenkarbonat NaHCO3 handelt es sich um ein Salz, dass aus einer starken Base(NaOH) und aus einer schwachen Säure(H2CO3) gebildet wurde. Derartig gebildete Salze reagieren in Lösungen basisch. Im konkreten Fall werden Hydroxid OH- Ionen freigesetzt die den pH-Wert zusätzlich ins basische verschieben. Diesee Reaktion hat eine weit aus höhere aciditätsvernichtende Wirkung als man sie beispielsweise von Calziumhydrogenkarbonat Ca(HCO3)2 her kennt.

Ein pH-Meter beim Umgang mit solchen Wässern sei an dieser Stelle wämstens empfohlen.

Gruß
Oli

Nachtrag:

mit der Zeitschrift BRAUINDUSTRIE, 100. Jahrgang, Juli 2015 lässt sich
Prof.Dr.Ing.habil.Martin Krottenthaler
auf die "Maischesäuerung bei sodaalkalischen Wässern" ein (Gezielte Beeinflussung - Auswirkungen des Brauwassers auf die Bierqualität, S.58)

Im Rahmen des Beitrages ist auch eine interessante Quellenangabe zu finden:
Rückel, K.: "Variationen der biologischen Säuerung beim Verbrauen von sodaalkalischer Wässer unter Verzicht auf eine Wasserenthärtung," Diplomarbeit, 1996.

Wer mit sodaalkalischen Wässern zu kämpfen hat findet hier, auch für Hobbybrauer verständlich, eine 1:1 Anleitung, wie man damit umgehen sollte - sehr schön

Gruß
Oli

Anmerkung:
Die Habilitationsschriften und Publikationen aus den Anfängen von Dr.-Ing. Martin Krottenthaler sind generell "lecker". Leicht zu lesen und brilliant an gelebte technologische Fakten angedockt. Ich mag das Zeug ;-)

Schwarzer Braukeller hat geschrieben: @ Ulrich: Die Aussage, dass Milchsäure HCO3 verdrängt habe ich aus dem von Dave verlinkten Artikel (Kapitel 3.2):
"Starke Säu­ren ver­drän­gen das Hydro­gen­car­bo­nat, die­ses wan­delt sich zu Was­ser und CO2 um."

das stimmt, aber mit den starken Säure sind whrscheinlich HCL, H2SO4 gemeint (wobei HNO3 und H3PO4 natürlich auch starke Säuren sind).
Die verbinden sich dann mit den Ca2+ => CaCl2 und CaSO4
Die Milchsäure kann zwar den pH kompensieren, aber nicht HCO verdrängen und sich mit dem Ca2+ verbinden. (auf jeden Fall nicht, dass ich wüßte)

Ulrich hat geschrieben:

Schwarzer Braukeller hat geschrieben: @ Ulrich: Die Aussage, dass Milchsäure HCO3 verdrängt habe ich aus dem von Dave verlinkten Artikel (Kapitel 3.2):
"Starke Säu­ren ver­drän­gen das Hydro­gen­car­bo­nat, die­ses wan­delt sich zu Was­ser und CO2 um."

das stimmt, aber mit den starken Säure sind whrscheinlich HCL, H2SO4 gemeint (wobei HNO3 und H3PO4 natürlich auch starke Säuren sind).
Die verbinden sich dann mit den Ca2+ => CaCl2 und CaSO4
Die Milchsäure kann zwar den pH kompensieren, aber nicht HCO verdrängen und sich mit dem Ca2+ verbinden. (auf jeden Fall nicht, dass ich wüßte)

Auch Milchsäure verdrängt als stärkere Säure die Kohlensäure aus dem Hydrogencarbonat, infolge dessen es zu H2O und CO2 zerfällt. Übrig bleibt das Lactat des vorher assoziierten Kations. Man sieht das bei der Wasseraufbereitung mit Milchsäure auch ganz schön daran, dass nach Zugabe das CO2 entbindet.

Gruß
Andy

Hallo zusammen,
vielen Dank noch mal an alle!

@Oli: Wow, vielen Dank für die ausführlichen Erläuterungen.
PH-Meter liegt bereit, damit ist alles bereit fürs Wochenende.

Falls noch jemand Interesse an Artikeln aus der Fachzeitschrift Brauindustrie hat: Artikel früherer Ausgaben sind hier kostenlos verfügbar: http://fzarchiv.sachon.de/
(Der Verlag ist so nett und sendet mir die aktuelle Ausgabe auf dem Postweg zu. Wg. der Diplomarbeit habe ich bei der TU München angefragt.)

Gruß
Sören

Ladeberger hat geschrieben:Auch Milchsäure verdrängt als stärkere Säure die Kohlensäure aus dem Hydrogencarbonat, infolge dessen es zu H2O und CO2 zerfällt. Übrig bleibt das Lactat des vorher assoziierten Kations. Man sieht das bei der Wasseraufbereitung mit Milchsäure auch ganz schön daran, dass nach Zugabe das CO2 entbindet.
Gruß
Andy

stimmt das echt? das wußte ich nicht! Habe mir aber auch nie Gedanken dazu gemacht (Ich schäme mich ). Was passiert denn mit den Ca2+?

Ulrich hat geschrieben:

Ladeberger hat geschrieben:Auch Milchsäure verdrängt als stärkere Säure die Kohlensäure aus dem Hydrogencarbonat, infolge dessen es zu H2O und CO2 zerfällt. Übrig bleibt das Lactat des vorher assoziierten Kations. Man sieht das bei der Wasseraufbereitung mit Milchsäure auch ganz schön daran, dass nach Zugabe das CO2 entbindet.
Gruß
Andy

stimmt das echt? das wußte ich nicht! Habe mir aber auch nie Gedanken dazu gemacht (Ich schäme mich ). Was passiert denn mit den Ca2+?

Es sollte sich Calciumlactat bilden.
Ca(HCO3)2 + 2 C3H6O3 -> Ca(C3H5O3)2 + 2H2O + 2CO2

Stefan

Moin zusammen,
kurze Rückmeldung wie es gelaufen ist:
Nach der Gabe von 6g Calciumsulfat (18,5l Hauptguss) hat sich der PH-Wert in der Maltoserast bei 5,7 eingependelt.
Nach der Zugabe einer minimalen Menge (1 Tropfen) Milchsäure war ich dann bei den angestrebten 5,6.
Der Weg: langsam ran tasten und Kontrolle mit PH-Meter war genau richtig. (Ich hoffe das bestätigt dann auch das fertige Bier.)
Danke noch mal für die wertvollen Hinweise!
Danke und Gruß
Sören