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Autor: Betreff: Wie viel CO2 befindet sich im Gasraum und in welchem Maß beeinflusst er den CO2-Gehalt im Bier ?
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olibaer
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red_folder.gif erstellt am: 14.6.2014 um 10:32  
Hallo zusammen,

in diesem thread stellt tauroplu die Frage, warum sich die Druckverläufe einer identischen Charge in unterschiedlichen Behältern aber bei sonst gleichen Bedingungen vergoren, im Gärverlauf unterscheiden. Im Verlauf der Diskussion bringt Dennis in Antwort 36 folgendes ins Spiel:

Zitat von DerDennis, am 6.6.2014 um 18:07
Angenommen es war 1 Liter Kopfraum: bei 1 bar (ca. Normaldruck) wiegt das CO2 darin 1,8 Gramm. Bei 2 Bar (1 Bar Überdruck) sind es 3,6g CO2.
Berechnung hiermit: http://www.peacesoftware.de/einigewerte/co2.html


Woher diese rund 1,8 g/l CO2 im Gasraum bei Normaldruck(1013 mbar) kommen möchte ich gerne und für die Interessierten herleiten und am Ende des Beitrags berechnen, welchen Einfluß der Gasraum im Gärbehälter auf den CO2-Gehalt im fertigen Bier im Rahmen geschlossener Systeme(Fassgärung/Flaschengärung) hat:

Anmerkung:
Ich entschuldige mich gleich mal. Der Beitrag ist im Umfang eher etwas für ein verregnetes Wochenende geworden als das er als kleiner Appetithappen fürs technologische Grundverständnis dienen könnte ;)

Der italienische Physiker Amadeo Avogadro[1] fand folgendes heraus:
1 mol[2] irgend eines (idelaen[3]) Gases hat bei Normbedingungen (1013 mbar und 0°C) ein Volumen von 22,4 L

Die von Avogadro gemachten Annahmen weichen für CO2 in engen Grenzen ab, da es sich bei CO2 um kein Idealgas handelt.

Abweichung von Avogadros Annahmen:
Beim CO2 (Siede- bzw. Sublimationspunkt -78,5 °C) ist die Abweichung vom Idealgas "deutlich".
Das Molvolumen von CO2 ist statt 22,4 nur 22,25 l/mol bei 0 °C, bei 20 °C 23,88 l/mol

Es ergibt sich, dass man aus einem gemessenen Gasvolumen auf die Teilchenzahl schließen kann. Der Zusammenhang der sich aus Avogadros Aussagen ergibt lässt sich in einer Formel relativ simpel darstellen:
Molmasse des Gases (g/mol) / Molvolumen (l/mol) (bei 20°C) = Gasmasse (g) / Volumen des Gasraumes (l)

Jetzt benötigt man nur noch die molare Masse von CO2, um die Gasmasse in g berechnen zu können. Berechnung molare Masse CO2:
12(C) + 2 * 16(O) = 44 g/mol CO2(siehe Periodensystem[4] )

... und stellt die Formel nach der Gasmasse um. Für CO2 bei 1 bar (nicht 1 bar ü) und 1 L ergibt sich bei 20°C ein Gewicht in g von:

44 g/mol
-------- x 1 L = 1,83 g
24 l/mol (-> siehe oben, "Abweichung von Avogadros Annahmen")

Wenn ich also eine 1 L Flasche so lange mit CO2 Gas spüle bis sämtliche Luft verdrängt ist und dann den Deckel drauf schraube(drucklos), befinden sich genau 1,83 g CO2 in der Flasche(bei 20°C). Für Luft übrigens liegt der Wert bei 1,2 g/l (20°C)

Weiter formuliert Dennis:

Zitat von DerDennis, am 6.6.2014 um 18:07
Und ich brauche zwar ungefähr den doppelten Druck, um die doppelte Menge an CO2 in der Gasphase zu haben...

Woraus ergibt sich dieser Zusammenhang, der für das Beispiel bei 20°C ausformuliert so aussieht ? :
  • 1 bar Normaldruck = 1, 83 g CO2 (0 bar ü)
  • 1 bar Überdruck = 3,66 g CO2
  • 2 bar Überdruck = 5,49 g CO2
  • usw...
Nach William Henry[5] ist diese Vorgehensweise für uns zulässig. Wir dürfen einen linearen Zusammenhang zwischen Druck und der Gasmasse annehmen(bei gleicher Temperatur).

Abweichung von Henrys Annahmen::
Das Gasgesetz nach Henry ist zwar nur bedingt anwendbar, da CO2 kein ideales Gas ist und Teile davon mit Wasser zu Kohlensäure H2CO3 reagieren(CO2 + H2O -> H2CO3), allerdings reaagieren nur etwa 0,2% mit dem Wasser zur Kohlensäure und wir können den linearen Zusammenhang den Henry hergeleitet hat trotzdem für uns in Ansatz bringen.

Nach dem kleinen Ausflug in die Gasgesetze[6] bleibt natürlich die Frage welche Releavanz das für uns besitzt.
Diese Relevanz findet man immer dann, "wenn etwas nicht ganz voll wird", wenn "nicht vermeidbarer Gasraum" ein Thema ist oder ganz allgemein, wenn wir etwas aufkarbonisieren, entkarbonisieren oder belüften.
Man kann sich vor Augen halten, dass von all diesen Maßnahmen nicht nur die Flüssigkeit um die es geht betroffen ist, sondern auch der Gasraum darüber. Wenn man so möchte karbonisieren wir nicht nur die Flüssigkeit auf, sondern auch den Gasraum.

Ein Beispiel für ein geschlossenes System - Fassgärung:
Wir haben 35L Bier die zur Fassgärung anstehen und die drucklos bei 20°C einen CO2-Gehalt von 1,7 g/L aufweisen. Zur Verfügung stehen zwei 20L Behälter und wir möchten im Endprodukt 6,6 g/L CO2 erreichen. Der Speiserechner spuckt aus, dass wir dafür rund 10 g/L Zucker benötigen(das Zahlenmaterial ist für das Beispiel passend gerundet). Der CO2-Recher spuckt aus, dass am Ende der Gärung bei 20°C rund 3 bar Druck auf dem Behälter lasten müssen - dann sind die 6,6 g/L CO2 erreicht.
Ist es jetzt sinnvoller einen der 20L Behälter ganz zu füllen und den anderen mit 15L oder macht es mehr Sinn beide Behälter gleichmäßig zu unterfüllen(je 17,5L) ?
Um diese Frage zu beantworten, müssen wir 3 Varianten rechnen:

Variante 1 : 20L Behälter mit 5 L Gasraum
Variante 2 : 20L Behälter mit 2,5 L Gasraum
Variante 3 : 20L Behälter mit 0 L Gasraum

In einem 1. Schritt berchnen wir für die drei Varianten die CO2-Menge in Gramm die darin entstehen kann:
(-> Faktoren siehe Ballingformel)

Variante 1: (20L - 5L Gasraum) x 10 g/L Zucker / 2,0 x 0,957 = 71,8 g CO2 die darin entstehen können.
Variante 2: (20L - 2,5L Gasraum) x 10 g/L Zucker / 2,0 x 0,957 = 83,8 g CO2 die darin entstehen können.
Variante 3: (20L - 0L Gasraum) x 10 g/L Zucker / 2,0 x 0,957 = 95,7 g CO2 die darin entstehen können.

Jetzt sieht das erst mal so aus als würde z.B. in Variante 3 wesentlich mehr CO2 entstehen als in Variante 1. Dem ist auch so in g ausgedrückt, aber nicht ausgedrückt in g/L. Um zu kontrollieren, ob bis hier hin alles richtig ist, berechnen wir je Variante und zur Kontrolle in einem 2.Schritt das jeweilige + an CO2 in g/L das zu erwarten ist:

Variante 1: 71,8 g CO2 / Füllvolumen 15 L = + 4,8 g/L CO2
Variante 2: 83,8 g CO2 / Füllvolumen 17,5 L = + 4,8 g/L CO2
Variante 3: 95,7 g CO2 / Füllvolumen 20 L = + 4,8 g/L CO2

Passt. Für jede Variante stellt sich in der Theorie ein CO2-Gehalt in g/L von:
1,7 g/L(Ist) + 4,8 g/L = 6,5 g/L
ein.
Die Abweichung von 0,1 g/L zum Ziel von 6,6 g/L lässt sich durch Rundungsfehler erklären und durch die Tatsache, dass die Formel nach Balling den Extraktbedarf als Mittel über den gesamten Gärverlauf berechnet. Bei alleiniger Betrachtung der Speisegabe ist davon auszugehen, dass weniger Extrakt für die Bildung der gleichen Menge CO2 nötig ist, da der Extraktverzehrer "Hefevermehrung" an dieser Stelle zu vernachlässigen ist. Ich trage dem bereits in meinem Speiserechner Rechnung.


So weit so gut. Aber:
Weiter oben steht es schon "...Wenn man so möchte karbonisieren wir nicht nur die Flüssigkeit auf, sondern auch den Gasraum".

Das bedeutet, dass diejenige Menge an CO2 die sich im Gasraum befindet nicht mehr zur Aufkarbonisierung der Flüssigkeit zur Verfügung steht und es stellt sich die Frage welcher CO2-Gehalt und welcher Druck sich für die drei Varianten am Ende einstellt.
Für die Variante 3 dürfte das klar sein, da kein CO2 für den Gasraum in Abzug zu bringen ist. Es werden sich wohl ~ 6,6 g/L CO2 im Bier einstellen.

Wie schaut das aber für die Variante 1 und 2 bei 20°C aus ?
Wir wissen von diversen CO2-Rechnern, dass sich bei 0 bar ü und 20°C ~ 1,66 g/L CO2 im Bier befinden. Von Avogadro wissen wir, dass sich bei 20°C und 0 bar ü 1,83 g/L CO2 im Gasraum befinden. Weiter kennen wir das Gesetz nach Henry und können über diesen linearen Zusammenhang die g CO2 im Gasraum einerseits und wissen von diversen CO2-Rechnern andererseits, dass sich mit Verdopplung des Drucks bei gleicher Temperatur auch der CO2-Gehlalt in g/L im Bier verdoppelt.

Weiter wissen wir, das sich Gas- und Flüssigkeitsphase im Gleichgewicht befinden[7][8](ggf. die Probe homogenisieren, kräftig schütteln)
Man kan also formulieren, dass sich bei 20°C und pro bar Druckerhöhung die Flüssigkeitsmenge um jeweils 1,66 g/L CO2 anreichert und der Gasraum der darüber steht um 1,83 g/L CO2.

Für die Anreicherung mit CO2 bei 20°C gilt also folgender Zusammenhang:
g CO2 im Gasraum = Gasraum L * 1,83 g/L CO2 * bar ü
g CO2 im Bier = Bier L * 1,66 g/L * bar ü

Damit lässt sich wunderbar rechnen und weil mir das mit den Formeln hier zu krakelig ist, hab ich die Zusammenhänge in einer Exceltabelle[9] aufgetragen und in der letzten Zeile die Spaltenformeln dazu angezeigt(Zeile 23) - ganzheitlich gilt eine Bezugstemperatur von 20°C

Bild 01(Variante 3): Kontrolle - Gasraum 0 L , Bier 20 L. Lt. Berechnung im 1.Schritt nimmt der CO2-Gehalt um 95,7 g zu, es müsste sich ein Druck von 3 bar und ein CO2-Gehalt von ~ 6,6 g/L einstellen.

Interessant ist die Zeile 23. Hier finden wir für die 3 bar Druck in der Spalte G den zugehörigen CO2-Gehalt von 6,64 g/L CO2. Das passt also schon mal.
Die Spalte D zeigt die Summe der CO2-Menge in g die sich nach der oben aufgestellten Gesetzmäßigkeit im Gasraum und in der Flüssigkeit bilden kann. Ebenfalls in Zeile 23 finden wir dort den Wert 99,6 g CO2.

Im 1. Schritt hatten wir für Variante 3 95,7 g CO2 berechnet die entstehen können, hier sind es jetzt 99,6 g CO2... und auch hier sind die Ungenauigkeiten und die Rundungsfehler die Ursache. Der blaue Rahmen markiert den Bereich der den 95,7 g am nächsten kommt und wenn man sich den Druck dazu ansieht(2,9 bar ü) wird klar, dass wir hier von ein wenig mehr als von 0,1 bar ü reden - das passt also auch.

Jetzt wird es spannend. Welcher CO2-Gehalt in g/L ist für die Variante 1 im fertigen Bier zu erwarten. In Variante 1 ist gegeben eine Aufspeisung von 10 g/L Zucker mit einem Zielwert von 6,6 g/L CO2 im fertigen Bier. Der 20 L Behälter wird nur bis zur 15 L Marke befüllt, der Rest ist Gasraum.

Bild 02(Variante 1): Gasraum 5 L , Bier 15 L. Lt. Berechnung im 1.Schritt nimmt der CO2-Gehalt um 71,8 g zu.

Jetzt gehen wir mit dem berechneten Wert aus Schritt 1(Variante 1) von 71,8 g CO2 Zunahme in die Spalte D und suchen dort den Wert der dieser Berechnung am nächsten kommt - das ist die Zeile 14. In der Spalte A können wir einen zugehörigen Druck von 2,1 bar ü und in Spalte G einen zugehörigen CO2-Gehalt im Bier von 5,146 g/l CO2 finden - es fehlen also in einem 20L Behälter mit 5 L Gasraum ~ 1,5 gr/L CO2 zum Wunschwert.

... und wie sieht das aus, wenn ich den Behälter mit dem Gasvolumen von 5 L mit 1 bar ü vorspanne und zuvor durch einleiten von CO2 in den Gasraum die Luft mit CO2 verdrängt habe ?.

Nun, wir müssen diese Vorspannmenge an CO2 zu derjenigen Menge CO2 die durch die Aufspeisung hinzukommt hinzuaddieren(Variante 1, Schritt 1):
71,8 g CO2 durch Aufspiesung + 1 bar ü x 1,83 g/L CO2 * 5 L Gasraum = 80,95 g CO2

Mit diesen 80,95 g CO2 gehe ich jetzt wieder in Bild 02 in die Spalte D und finde ihn genähert in Zeile 17(81,72). Den zugehörigen Druck und den CO2-Gehalt im Bier kann ich in Spalte A und G finden.( Druck knappe 2,4 bar ü und knappe ~ 5, 6 g/L CO2 im Bier - immer noch zu wenig.

Wie schaut das aus, wenn ich den Behälter(Variante 1) mit 3 bar vorspanne ?
71,8 g CO2 durch Aufspiesung + 3 bar ü x 1,83 g/L CO2 * 5 L Gasraum = 99,25 g CO2

Mit diesen 99,25 g CO2 gehe ich jetzt wieder in Bild 02 in die Spalte D und finde ihn genähert in Zeile 22(98,745). Den zugehörigen Druck und den CO2-Gehalt im Bier kann ich in Spalte A und G finden( Druck 2,9 bar ü und ~ 6, 5 g/L CO2 im Bier) - BINGO.
Wenn ich also Variante 1 mit 3 bar vorspanne und Variante 3 überhaupt nicht(oder nur ein wenig, eben so, dass der Topf ggf. dicht wird),
darf ich am Ende in beiden Chargen einen CO2-Gehalt von ca. 6,6 g/L erwarten. Gehe ich nicht so vor, wird Variante 1 am Ende 1,5 g/L CO2 weniger im Bier haben.

Wer möchte kann sich die Exceltabelle[9] runterladen und selbst ein wenig rumspielen, z.B. mit 0,5 L Flaschen. Der Umgang mit der Tabelle spielt sich immer nach dem selben Muster ab:
  1. Berechnung CO2-Menge in Gramm die aus einer Zuckerdosage und einer Flüssigkeitsmenge mit überstehendem Gasvolumen entstehen kann:
    g CO2 = ( Behältervolumen L - Gasraumvolumen L ) x Dosage g/L Zucker / 2,0 x 0,957

    Beispiel 0,5 L Flasche, Gasraum 0,025 L(25 ml):
    (0,5 L - 0,025 L Gasraum) x 10 g/L Zucker / 2,0 x 0,957 = 2,27 g CO2 die darin entstehen können.

  2. In der Exceltabelle trägt man im Feld B5 den Gasraum in L ein, hier 0,025 L, und im Feld C5 erfasst man das Füllvolumen, hier 0,475 L(0,5-0,025)
  3. Mit dem berechneten Wert für die g CO2 aus 1., hier 2,27 g, geht man in die Spalte D und sucht die Zeile mit dem Wert der den 2,27 g am nächsten kommt. In dieser Zeile kann man dann alle zugehörigen Werte ablesen, z.B. den Druck(Spalte A) und den CO2-Gehalt im Bier g/L(Spalte G)

Fazit:
Das Verhältnis Gasraum zu Flüssigkeitsraum in einem geschlossenen Behälter wirkt sich in der Form auf den zu erwartenden CO2-Gehalt g/L im fertigen Bier aus, dass mit zunehmendem Gasraum der CO2-Gehalt im Fertigbier abnimmt. Daraus lassen sich weitere Schlussfolgerungen ziehen(fest gemacht an einer Messung des CO2-Gehaltes und das deshalb, da das Maß der Fehler die hier auftreten können 1:1 auf das Maß der Fehler bei der Speiseberechnung übertragbar sind).
  • Eine CO2-Messung basierend auf Druck und Temperatur wird falsch, wenn sich ein Gasraum in der Probe befindet. Bereits ein Verhältnis von Gasraum zu Flüssigkeitsraum von 1:8 und kleiner(z.B. 1:7) wirkt sich mit > 0,5 g/L CO2 Unterschied zum wahren Wert aus(-> Das Verhältnis 1:8 entspricht in einem 20 L Behälter einem Gasraum von 2 L und in einer 0,5 L Flasche einem Gasaum von 50 ml)

  • Vor einer CO2-Bestimmung Mittels Druck und Temperatur ist die Probe kräftig zu schütteln. Stichwort "Lösungsgeschwindigkeit"[8](II.Kinetik der Gasadsorption). Einfach formuliert: "wenn es mir in den Sinn kommt zu messen ist noch lange nicht sicher gestellt, dass sich der zugehörige Druck zur aktuellen Temperatur und zum Ist-CO2-Gehalt bereits eingestellt hat". Das ist erst dann sicher gestellt, wenn durch schütteln die nötigen Diffusionsvorgänge zwangsweise in Gang gesetzt wurden. Oder noch simpler: Die Probe muss einfach homogen sein !

  • In einem geschlossenem System(Flaschengärung, Fassgärung -> kein Spundapparat) spielen Unterschiede im statischen Druck keine Rolle(-> unterschiedliche Füllhöhe Fass/Flasche). Es kann sich einerseits nicht mehr CO2 bilden als das der vergärbare Extrakt vor der Vergärung liefern kann und andererseits werden Unterschiede oben/unten durch die Homogenisierung(schütteln) der Probe ausgeglichen(s.o.).

  • Möchte ich den Nachgärungsverlauf eines identischen Substrates das in unterschiedlich grossen Behältern bei sonst gleichen Bedingungen vergoren wird kontrollieren oder vergleichen, sind die Proben vorher zu schütteln, da auch hier neben den reinen Bindungsvorgängen der CO2 die unterschiedliche Lösungsgeschwindigkeiten eine Rolle spielen. Mit unterschiedlichem Verhältnis von Gasraum zu Flüssigkeitsvolumen und zunehmendem Gasraum und Diffusionsflächen können sich die Lösungsgeschwindigkeiten so weit unterscheiden, dass kein direkter Vergleich der Proben mehr möglich ist -> Homogenität der Probe(schütteln).

  • Die Verweise ganz unten zeigen das Ausmaß der Geschichten die sich zwischen einer Gas-und Flüssigkeitsphase bzw. beim auf- und endkarbonisieren abspielen. Zum Glück befinden wir uns in solch einer komfortablen Situation, dass uns in diesem Zusammenhang nicht jedes Detail interessieren muss und eine Speiseberechnung auch dann als gelungen angesehen werden kann, wenn anstatt der berechneten 5,3 g/L nur 5,0 g/L oder 5,6 g/L dabei rauskommen.
    Hier darf auch jeder seine eigenen Grenzen ziehen und selbst einsortieren was ihm wichtig, egal oder unwichtig ist. Am Ende bleiben aber auch für uns ein paar Gesetzmäßigkeiten übrig die man immer dann auf dem Zettel haben sollte, wenn wir Werte miteinander vergleichen möchten, wenn Fehlerursachen beratend oder für sich selbst gefunden werden sollen und vor allem immer dann, wenn gemessen wird.
    Es ist also durchaus erlaubt mal zu hinterfragen wie denn ein Meßwert überhaupt zustande gekommen ist, bevor man anfängt sämtliche technologischen Details bis in alle untiefen hinein auszuloten.


Gruß Oli

P.S.: Korrekturen und Fehlerhinweise sind jederzeit erwünscht.


Quellen und Verweise:
[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Avogadro-Konstante
[2] http://de.wikipedia.org/wiki/Mol
[3] http://de.wikipedia.org/wiki/Ideales_Gas
[4] http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem
[5] http://de.wikipedia.org/wiki/Gesetz_von_Henry
[6] http://de.wikipedia.org/wiki/Gasgesetze
[7] http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/Aqu aPhys/docMVEnv3_12/AqSysSkript_Kap6.pdf
[8] http://e-collection.library.ethz.ch/eserv/eth:20129/eth-201 29-02.pdf
[9] http://www.brewrecipedeveloper.de/misc/samples/CO2imGasraum UndImBierBei20Grad.zip


Edith sagt: Dem Fehlerteufel die Stirn geboten.


[Editiert am 2.7.2014 um 09:13 von olibaer]



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tauroplu
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red_folder.gif erstellt am: 14.6.2014 um 11:09  
Uff!!! Oli, ich ziehe meinen Hut! Klasse Erklärungen, Herleitungen und verdeutlichende Diagramme :thumbup: :thumbup: :thumbup:

Vielen Dank für die ganze Mühe, die Du Dir hier gegeben hast. Lässt sich doch bestimmt für ne Masterarbeit zum Thema Bierbrauen verwenden oder :D

Cheers
Michael


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„Lass die anderen mit Fichten- und Tannensprossen würzen, der Hopfen ist das Beste, was die Natur uns bietet.“
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djmoehre
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red_folder.gif erstellt am: 14.6.2014 um 11:41  
Ich breche am Arsch ab! :D

Danke Oli! Super Arbeit! Du hast mir seh, sehr, viele aktuelle Fragen beantwortet.

Ich ziehe meinen Hut!


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Grüße
Maddin
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Boludo
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red_folder.gif erstellt am: 14.6.2014 um 11:46  
Mir war schon länger klar, dass Oli hier der User mit dem meisten Durchblick ist, aber das schlägt dem Faß eindeutig den Boden raus.
Hammer! :o

Stefan
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marsabba
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red_folder.gif erstellt am: 14.6.2014 um 11:50  
Hallo
und Danke für diesen hochinteressanten Exkurs.
Kleine Mäkelei am Rande: Der Link zu deinem Excel Sheet funktionert nicht.

Danke
Martin
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DerDennis
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red_folder.gif erstellt am: 14.6.2014 um 11:53  

Zitat von olibaer, am 14.6.2014 um 10:32
Hallo zusammen,


Na wenn das mal keine ausführliche Erklärung ist!

:goodpost:

Grüße


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Gast

Gast
red_folder.gif erstellt am: 14.6.2014 um 11:56  
Ich liebe Stöchiometrie und die Lehrsätze Avogadros... Lang ists her !!!


[Editiert am 14.6.2014 um 12:04 von koenigsfeld]
Antwort 6
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red_folder.gif erstellt am: 14.6.2014 um 14:13  
Hut ab!

Grüße,
Mirko
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olibaer
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red_folder.gif erstellt am: 15.6.2014 um 16:48  
Hallo Martin,

Zitat von marsabba, am 14.6.2014 um 11:50
Hallo und Danke für diesen hochinteressanten Exkurs.
Kleine Mäkelei am Rande: Der Link zu deinem Excel Sheet funktionert nicht.

Der Link[9] funktioniert jetzt - ggf. und im Vorfeld den Reloadbutton im Browser bemühen :)

Gruß
Oli


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hoggel1
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red_folder.gif erstellt am: 15.6.2014 um 21:49  
:o Wow, toll !!

Einziger Kritikpunkt: Warum steht das ganze nicht als Artikel im Wiki ?? ;)

Ich hoffe das deine Arbeit nicht in den Tiefen des Forums verschwindet!!

MfG
Thomas


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Relax Don't Worry, Have a Home Brew.

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ZeroDome
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red_folder.gif erstellt am: 16.6.2014 um 09:36  
Genial :thumbup:


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Viele Grüße
Dominic
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red_folder.gif erstellt am: 16.6.2014 um 15:04  
Alter Falter, was bin ich froh, dass ich mein Bier nach der HG einfach mit CO² aus der Pulle carbonisiere ;)


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"Wer kein Bier hat, hat nichts zu trinken"
(M. Luther)
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olibaer
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red_folder.gif erstellt am: 16.6.2014 um 20:57  
Hallo Bodo,

Zitat von BodoW, am 16.6.2014 um 15:04
Alter Falter, was bin ich froh, dass ich mein Bier nach der HG einfach mit CO² aus der Pulle carbonisiere ;)

Wenn ich CO2 Abgang und CO2 Zugang stetig messen und regeln kann, bin ich immer auf der sicheren Seite - keine Frage. Leider beantwortet der Vorgang keine Fragen - und Fragen zu beantworten war und ist die Intention ;-)

Dein Ansatz all dem aus dem Weg zu gehen ist trotzdem "schick" und ist legitim , aber am Ende gelten natürlich auch für Dich die formulierten Abhängigkkeiten - CO2-Gas hat keinen Bezug zur Entstehung("Komm ich aus der Flasche oder aus der Maltose").

Gruss
Ol


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olibaer
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Hallo,

Zitat von hoggel1, am 15.6.2014 um 21:49
Einziger Kritikpunkt: Warum steht das ganze nicht als Artikel im Wiki ?? ;) ...
MfG
Thomas

Ich habe hier schon mit dem Wiki(Antwort 23) gekämpft und ein 2. mal tue ich mir das nicht an. Du kannst die Beitragsinhalte ja kopieren und selbst im Wiki einen Eintrag setzen ;)

Gruß
Oli


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Bierjunge
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red_folder.gif erstellt am: 30.6.2014 um 18:41  
Hallo Oli,

Als Ingenieur bin ich natürlich von Deiner Berechnung und Erklärung hellauf begeistert. Und bezweifle sie auch nicht im geringsten. Verstehe mich daher bitte nicht falsch:

Bei meinem letzten Abfüllen ergab sich zufällig die Gelegenheit, das mal zu testen: Ich habe zwei Manometerflaschen befüllt, wobei die letzte nicht mehr ganz voll wurde. Die Speise war sehr gut mit dem Jungbier vermischt, so dass ich unterschiedliche Zuckerkonzentrationen ausschließen zu können behaupte.



Die linke Flasche enthielt 505 ml Bier bei einem Luftraum von 15 ccm (also 3% des Biervolumens),
die rechte Flasche 385 ml Bier bei einem Luftraum von 135 ccm (also 35% des Biervolumens, mehr als das zehnfache Volumenverhältnis).

Und so sieht das nach 1 Woche Flaschen-Nachgärung aus:



Beide Manometer stehen auf 1,4 Bar Überdruck; bei Schütteln gehen sie auch synchron auf 1,6 Bar Überdruck.

Hmmm. :gruebel:
Wie gesagt, ich zweifle Deine Berechnungen nicht an. Ich glaube einfach, dass es in meinen (und wohl auch der meisten anderen Hobbybrauer) bescheidenen Mess- und Anzeigemöglichkeiten wohl noch genug andere Streuungseinflüsse zu geben scheint, so dass trotz eklatant unterschiedlichen Luftraums auch mal ein Ergebnis rauskommen kann, dass man eben gerade keinen Unterschied sieht. Und meine zwei popeligen Flaschen sind auch alles andere als statistisch relevant.
"Sie sehen, dass Sie nichts sehen", und viel schlauer bin ich irgendwie auch nicht. :puzz:

Moritz


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Glaubte ich an die Reinkarnation, so wollte ich als Hefepilz wiedergeboren werden.
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BerndH
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red_folder.gif erstellt am: 30.6.2014 um 18:57  
Darf ich fragen wie du die Füllstände und den Luftraum so genau (nach dem Abfüllen) ermittelt hast ?
Grund ist das es gar nicht nach mehr als dem 10 fachen Luftraum ausschaut.


Grüsse

Bernd
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Hagen
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red_folder.gif erstellt am: 30.6.2014 um 19:08  
Oli, the real Sheldon! ;) :thumbup:

Baust du das jetzt noch in den BRD ein?


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Besten Gruß

Hagen
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Bierjunge
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red_folder.gif erstellt am: 30.6.2014 um 19:15  

Zitat von BerndH, am 30.6.2014 um 18:57
Darf ich fragen wie du die Füllstände und den Luftraum so genau (nach dem Abfüllen) ermittelt hast ?

Durch Auslitern der leeren Flaschen und Wiegen vor und nach dem Befüllen. Wieso?

Ach so:
Zitat:
Grund ist das es gar nicht nach mehr als dem 10 fachen Luftraum ausschaut.

Unterschätze nicht die Macht der dritten Potenz! :)

Moritz


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Glaubte ich an die Reinkarnation, so wollte ich als Hefepilz wiedergeboren werden.
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morpheus_muc
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red_folder.gif erstellt am: 30.6.2014 um 19:16  

Zitat von Bierjunge, am 30.6.2014 um 18:41
Hallo Oli,

Als Ingenieur bin ich natürlich von Deiner Berechnung und Erklärung hellauf begeistert. Und bezweifle sie auch nicht im geringsten. Verstehe mich daher bitte nicht falsch:

Bei meinem letzten Abfüllen ergab sich zufällig die Gelegenheit, das mal zu testen: Ich habe zwei Manometerflaschen befüllt, wobei die letzte nicht mehr ganz voll wurde. Die Speise war sehr gut mit dem Jungbier vermischt, so dass ich unterschiedliche Zuckerkonzentrationen ausschließen zu können behaupte.



Die linke Flasche enthielt 505 ml Bier bei einem Luftraum von 15 ccm (also 3% des Biervolumens),
die rechte Flasche 385 ml Bier bei einem Luftraum von 135 ccm (also 35% des Biervolumens, mehr als das zehnfache Volumenverhältnis).

Und so sieht das nach 1 Woche Flaschen-Nachgärung aus:



Beide Manometer stehen auf 1,4 Bar Überdruck; bei Schütteln gehen sie auch synchron auf 1,6 Bar Überdruck.

Hmmm. :gruebel:
Wie gesagt, ich zweifle Deine Berechnungen nicht an. Ich glaube einfach, dass es in meinen (und wohl auch der meisten anderen Hobbybrauer) bescheidenen Mess- und Anzeigemöglichkeiten wohl noch genug andere Streuungseinflüsse zu geben scheint, so dass trotz eklatant unterschiedlichen Luftraums auch mal ein Ergebnis rauskommen kann, dass man eben gerade keinen Unterschied sieht. Und meine zwei popeligen Flaschen sind auch alles andere als statistisch relevant.
"Sie sehen, dass Sie nichts sehen", und viel schlauer bin ich irgendwie auch nicht. :puzz:

Moritz


Hallo Moritz, hallo Oli,

für mich steht das empirisch ermittelte Ergebnis von Moritz nicht im Widerspruch zu Olis Berechnungen, ich nehme einfach an, die unterschiedlichen Füllstände beider Flaschen sind zwar prozentual deutlich, aber die Gasphase ist absolut gesehen ziemlich klein in einer Flasche und die zu erwartenden Unterschiede sind mit Manometern dieser Genauigkeitsklasse wahrscheinlich nicht zu dedektieren.


Zitat von olibaer, am 14.6.2014 um 10:32
(..)
Fazit:
Das Verhältnis Gasraum zu Flüssigkeitsraum in einem geschlossenen Behälter wirkt sich in der Form auf den zu erwartenden CO2-Gehalt g/L im fertigen Bier aus, dass mit zunehmendem Gasraum der CO2-Gehalt im Fertigbier abnimmt.


Bei meinen CC-KEGs kann ich Olis Aussage nachvollziehen, ein halbvolles Fass - auf den gleichen Druck gespundet wie ein volles Fass - führt zu einem leicht schalem Bier.

Oder liege ich mit o.g. Annahme falsch?

Viele Grüße
Michael


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...but I can't remember the question
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Dale
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red_folder.gif erstellt am: 30.6.2014 um 19:33  
Das Gedankenexperiment führt weiter:

im Grenzwert großer Kopfvolumina bringt eine bestimmte CO2-Abgabe exakt gar keine Druckerhöhung.
(p*V = N R T): dp/dN ~ 1/V

Oli hat recht, wer misst, misst halt Mist.. ;) Oder andere Effekte oder oder oder..

Grüße,
Dale.

edit: ich vergaß: sehr schöne Darstellung! Darüber hat wohl jeder Ingenieur / Physiker / sonst wie motivierter Brauer schon mal nachedacht. Jetzt endlich mal richtig schön erklärt. Top.


[Editiert am 30.6.2014 um 19:35 von Dale]
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olibaer
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red_folder.gif erstellt am: 30.6.2014 um 19:59  
Hallo Moritz,

Zitat von Bierjunge, am 30.6.2014 um 18:41
Hallo Oli,
Als Ingenieur bin ich natürlich von Deiner Berechnung und Erklärung hellauf begeistert. Und bezweifle sie auch nicht im geringsten. Verstehe mich daher bitte nicht falsch:
[...]
Moritz

Vielen Dank und mach Dir mal keine Sorgen - ganz im Gegenteil bin ich froh, dass das was ich hier publiziert habe kritisch hinterfragt wird. Flankierend habe ich befreundete Chemiker und Physiker mit einem vergleichbarem Beispiel betraut und warte bis heute auf eine Rückmeldung. Ad hoc war keiner der Beiden in der Lage meine Fragen zu beantworten, was bestimmt an der Komplexität der Zusammenhänge liegt(siehe Linksammlung unten).

Zu Deinem Beispiel:
Es spricht nichts dagegen, dass sich in beiden Gebinden ein identischer Druck einstellt, was sich aber nicht einstellen wird ist ein identischer CO2-Gehalt. In einem geschlossenem System kann die CO2 die sich im Gasraum befindet nicht im Bier sein, wird aber über die Beziehung Druck und Temperatur (theoretisch) mitgemessen und, wenn man das einfach so hin nimmt, dem Bier zugeschlagen - was sicher falsch ist.

Nehmen wir an meine Messung nennt sich nicht g/L im Bier sondern g/L im Gasraum und ich lese einen Druck von 2 bar und 20 °C in einer halb vollen Flasche Bier ab und leite davon ab, dass der CO2-Gehalt im Gasraum 4,9 g/L im Gasraum beträgt - das ist garantiert falsch da ich dann annehmen müsste, dass im Bier nix drin ist. Man kann sich irgend wie vorstellen, dass das nicht sein kann nur tut man sich mit dem Gedankenspiel in Richtung Gasraum etwas schwer.

Ich bleib dran an dem Thema und wenn Du noch mehr Infos liefern könntest wäre ich dankbar. Eine Faustformel die etwaige Meßfehler in Abhängigkeit vom Verhältnis Gasraum/Flüssigkeitsraum korrigiert und eine zweite die Speisemengen für Restmengen mit großem Gasraum korrigiert wäre das Ziel.

Gruß
Oli


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Hagen
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red_folder.gif erstellt am: 1.7.2014 um 10:44  
Moin Oli,

eine derartige Berechnungsmöglichkeit im BRD würde vor allem für den (semi-)professionellen Bereich Sinn machen, wo die Spundung von Druckgärbehältern erfolgt, die nicht komplett gefüllt sind.


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Besten Gruß

Hagen
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olibaer
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red_folder.gif erstellt am: 2.7.2014 um 09:10  
Hallo Moritz,

Zitat von Bierjunge, am 30.6.2014 um 18:41

[...] so dass trotz eklatant unterschiedlichen Luftraums auch mal ein Ergebnis rauskommen kann, dass man eben gerade keinen Unterschied sieht. Und meine zwei popeligen Flaschen sind auch alles andere als statistisch relevant[...].
Moritz

Es wäre super wenn Du Deine beiden Meßproben gegeneinander verkosten könntest:

-> Beide Proben bei gleicher Temperatur im beruhigtem Zustand öffnen und aus gleicher Höhe in identisch geformte Gläser möglichst gleichmäßig einschenken. Dann die Schaumbildung und die Schaumbeschaffenheit im direkten Vergleich(nebeneinander stehend) bewerten. Bei der Verkostung verstärkt auf die Rezenz achten.

Flankierend kannst Du auf die Farbe achten und das Geruchs- und Geschmacksprofil hinsichtlich einer möglichen Alterung/Oxidation bewerten.
Letzeres gelingt am Besten, wenn Du die beiden Meßproben gegen eine Nullprobe aus einer Deiner Kisten verkostest. Wenn möglich nimmst Du eine "überfüllte Flasche" die dunkel stand und wenig oder nicht bewegt wurde.

Wenn das ginge wäre das super.

Gruß
Oli


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Bierjunge
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red_folder.gif erstellt am: 2.7.2014 um 10:41  
Sorry, ich habe die Flaschen aus Frust über die unrepräsentative Messung schon ausgetrunken...

Moritz


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tauroplu
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red_folder.gif erstellt am: 2.7.2014 um 12:40  
Moinsen,

wäre
das hier
nicht ein weiterer Ansatz, wie es zu Unterschieden zwischen Druck und tatsächlichem CO2-Gehalt kommen kann?

Gruß
Michael


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„Lass die anderen mit Fichten- und Tannensprossen würzen, der Hopfen ist das Beste, was die Natur uns bietet.“
Aus "Das Erbe des Bierzauberers" von Günther Thömmes, Gmeiner Verlag
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