Kook- en opwarmtijdexperiment

Gestart door Jacques, 04-11-2007 10:25 u

Vorige topic - Volgende topic

0 leden en 1 gast bekijken dit topic.

Jacques

Dat is nu inderdaad de grote vraag. Het zou mooi zijn als ze bijvoorbeeld bij het KaHo St. Lieven in Gent daar onderzoek naar zouden doen. Ze hebben daar allerlei mooie analyse-apparatuur. Maar ook een student aan de Has of een andere opleiding in de voedingsleer zou er mooie sier mee kunnen maken. 

Johannes

Citaat van: Jacques op 11-11-2007  00:39 uMaar ook een student aan de Has of een andere opleiding in de voedingsleer zou er mooie sier mee kunnen maken. 

Hint, Wesley, Hint  ;D

wiwi

Om het rendement van een brander-brouwkuip systeem te onderzoeken denk ik dat we ons vragen moeten stellen over 3 verschillende delen:
a. het rendement van de brander
-   brandt de brander optimaal?
-   is vlamregeling, vlamkleur goed?
-   Juiste luchttoevoer / gas verhouding?
-   Als ge gas verbrandt moet ge goed ventileren, krijgt ge daardoor tocht m.a.g. onregelmatige vlam
-   …
b. De warmteoverdracht
-   Is de grootte van de kuip in overeenstemming met die van de brander?
-   Zijn er verbeteringen aan te brengen bvb: bvb de bodem uit een gamel zagen en bovenaan een deel gaten boren zodat de hete gassen langs de kuip stromen is reeds zeer efficiënt gebleken.
-   De afstand vlam – kuip bleek ook van belang
-   Als ge gas verbrandt moet ge goed ventileren, krijgt ge daardoor tocht m.a.g. slechte warmteoverdracht
-   …
c. Warmteverliezen
-   kuip isoleren
-   verwarmen met deksel (bleek dus weinig effect te hebben)
-   Als ge gas verbrandt moet ge goed ventileren, krijgt ge daardoor tocht m.a.g. meer warmteverlies door convectie. Bij tocht kon het al dan niet gebruiken van het deksel wel eens een veel grotere rol spelen.
-   …

hansHalberstadt

Citaat van: Johannes op 11-11-2007  00:31 uIk kon het ook bijna niet geloven, en sta nog steeds versteld van de resultaten. Mijn ervaring is namelijk wel dat je de gaspit een stuk minder ver hoeft open te draaien wanneer je het deksel (deels) op de pan hebt. Helaas is het niet meetbaar wat het effect is op de te verdampen componenten. Zullen deze hetzelfde zijn als bij water?  :weetniet:

Het lijkt alsof het wort harder kookt als je de deksel op de pan zet. Nu we weten wat er gebeurt is wat je ziet ook logisch, immers zonder deksel wordt veel vermogen gebruikt om water direct van het oppervlak af te laten verdampen, daar merk je niets van omdat het zonder vorming van belletjes gebeurt, maar wel met als gevolg dat er dus minder water vanaf de bodem omgezet kan worden in stoombellen. Daardoor lijkt het alsof het wort niet meer kookt.
Wat ik wel vermoed is als je zonder deksel erop actief over het kokende oppervlak zou gaan blazen. (bijvoorbeeld wind als je buiten kookt, of intensieve afzuiging) dat er bij verhogen van de luchtsnelheid steeds meer verdampinsvermogen aan het oppervlak onttrokken wordt, zodat er een punt komt waarbij er meer vermogen aan het oppervlak onttrokken wordt dan er beschikbaar is. Het gevolg zal dan zijn dat het wort van de kook af raakt en de verdamping dan wel sterk zal afnemen. Dat kun je dan zien omdat de temperatuur dan onder de 100 ºC komt.

Misschien nog een experiment waard.

HansH
   

MH

Ik heb ook maar eens wat geëxperimenteerd: ca. 20 liter water aan de kook gebracht op mijn gasfornuis (in een rvs pan met een diameter van 40 cm en een hoogte van 35 cm). Begintemperatuur was 58 ºC en met het deksel op de pan in 30 minuten naar 100 ºC verwarmd, vervolgens het deksel van de pan gedaan en 1 uur laten doorkoken. Wat me opviel was dat de temperatuur terugviel naar 98 ºC en het water dus niet echt rollend kookte maar er verdampte in dat uur wel ca. 3.5 liter water. Is dit voldoende? Ik wil per keer rond de 15 liter brouwen.

 :proost2:

Marcel

Henielma

Tijdens het opwarmen heb je een temperatuursstijging van 1,4 ºC/min. Dit is best snel. En 3,5 liter verdampen in een uur is ook genoeg. Ter referentie: bij mij verdampt er 2,7 liter per uur. Ik begin bij het koken met zo's 24 liter.

Met dat fornuis kan je in ieder geval goed brouwen bij een hoeveelheid van 15 liter.

Jacques

Gisterenavond heb ik mijn laatste experiment in deze rij uitgevoerd.

We weten het allemaal dat als je een deksel op een pan doet dat het wort sneller kookt. Maar hoeveel sneller dan?

Ik heb daarom weer de huishoudelijke soeppan gepakt en deze op het gasformuis gezet. Deze keer op de grootste pit. De pan is weer gevuld met 1000 ml water. De temperatuur van het water heb ik gemeten met een elektronische thermometer.

Dit zijn de resultaten:


Zonder deksel
 
Verstreken tijd Temperatuur waterTussenliggende stijging
0 (start)15 ºC0 ºC
2'47 ºC32 ºC
5'89 ºC42 ºC
6:20100 ºC11 ºC

Met deksel
 
Verstreken tijd Temperatuur waterTussenliggende stijging
0 (start)14 ºC0 ºC
2'49 ºC35 ºC
5'94 ºC45 ºC
5:40100 ºC6 ºC

Om te zorgen dat de warmtecapaciteit geen invloed had heb ik tussen de metingen de pan 5 minuten ondergedompeld in koud water ter afkoeling.

Conclusie
De deksel op de pan levert een tijds- en energiebesparing op van 10,5% bij het opwarmen van het wort bij het door mij uitgevoerde experiment (340 seconden versus 380 seconden)
Voor dit experiment heb ik slechts 1000 ml water gebruikt. Al eerder hebben we gezien dat de opwarmtijden zich rechtevenredig verhouden tot de hoeveelheid vloeistof die je opwarmt. Hoe groter je brouwsel des te groter de energiewinst zal zijn.

Glorfindel

Ik vind dit een voorbeeld van een bijzonder eenvoudig experiment dat veel inzicht in je brouwinstallatie kan geven.  :duimop:

Ik heb echter nog een vraag: Wat zijn de gevolgen voor het brouwen zelf? in de cursus van Jacques is te lezen dat je tussen de 8 en 12% moet verdampen om ongewenste stoffen te kunnen laten verdampen. Deze waarden ben ik vaker tegen gekomen.
Uit de experimenten blijkt dat de hoeveelheid die verdampt een contante is. Onafhankelijk van de grootte van het brouwsel.
Stel, je verdampt 2 liter per uur en je wilt 10% verdamping hebben. Dan ligt je beginhoeveelheid nu dus vast. Namelijk 20 liter.
Hoe denken jullie hierover? Is een rollende kook belangrijker dan de absolute verdamping?

Ik ben benieuwd naar jullie mening!

 :degroeten:

     Pieter

ps.
Voor mijn eerste brouwsel ben ik van plan de pan tot 70% te vullen en te zien waar het schip strandt. Dit lijkt me een van de variabelen om later eens mee te spelen.

Jacques

Het is heel simpel volgens mij.
Als er te veel water verdampt is kun je water toevoegen tijdens het koken.
Wanneer er heel weinig verdampt moet je langer doorkoken of uitkijken naar een brander met een grotere capaciteit.

Wat je moet doen is afhankelijk van jouw apparatuur. Een keertje brouwen en je weet het.

hansHalberstadt

Citaat van: Glorfindel op 04-12-2007  11:59 uIk vind dit een voorbeeld van een bijzonder eenvoudig experiment dat veel inzicht in je brouwinstallatie kan geven.  :duimop:

Ik heb echter nog een vraag: Wat zijn de gevolgen voor het brouwen zelf? in de cursus van Jacques is te lezen dat je tussen de 8 en 12% moet verdampen om ongewenste stoffen te kunnen laten verdampen. Deze waarden ben ik vaker tegen gekomen.
Uit de experimenten blijkt dat de hoeveelheid die verdampt een contante is. Onafhankelijk van de grootte van het brouwsel.
Stel, je verdampt 2 liter per uur en je wilt 10% verdamping hebben. Dan ligt je beginhoeveelheid nu dus vast. Namelijk 20 liter.
Hoe denken jullie hierover? Is een rollende kook belangrijker dan de absolute verdamping?

Ik ben benieuwd naar jullie mening!

 :degroeten:

     Pieter

ps.
Voor mijn eerste brouwsel ben ik van plan de pan tot 70% te vullen en te zien waar het schip strandt. Dit lijkt me een van de variabelen om later eens mee te spelen.

Het gaat er voor zover ik weet om dat de rollende kook noodzakelijk is omdat juist rondom de belletjes in de vloeistof de belangrijke reacties plaatvinden, zoals de isomerisatie van de hop en de eiwit uitvlokking. Als je dan de deksel van de pan haalt dan  verdampt er welliswaar net zoveel water, maar relatief meer vanaf het oppervlak, waardoor er minder belletjes vanuit de kokende vloeistof zelf ontstaan, met andere woorden ik zou denken dat je zonder deksel toch het gas wat harder moet zetten om hetzelfde gunstige borrellende effect te krijgen. Dat je dan totaal meer water verdampt is bijzaak. Daar moet je hooguit rekening mee houden bij het maischen.

HansH

Jacques

Nog steeds ben ik geen voorstander om een deksel op brouwketel te zetten tijdens het koken. In de professionele brouwwereld heeft men een schoorsteen waarlangs de dampen kunnen verdwijnen. Tevens sluit ik niet uit dat veel condenswater met daarin vluchtige stoffen weer terugvalt in de ketel.

De grote vraag is of we dit proefondervindelijke kunnen vaststellen. We zouden dan twee brouwsels moeten maken onder exact dezelfde omstandigheden en met als enig verschil dat bij het ene brouwsel de deksel op de pan zat en bij de ander niet. Een compleet onmogelijke opgave. Er zijn zo veel factoren die een rol spelen dat we dit gewoonweg niet voor elkaar krijgen.

hansHalberstadt

Mee eens, mits je voldoende kookvermogen hebt. Normaal gesproken kies je daar je brander op, dus dan zou ik ook geen deksel gebruiken. Ik gebruik wel een goede afzuiging om te voorkomen dat het behang van de muur komt door het vocht.

HansH

Henielma

Citaat van: Henielma op 09-11-2007  20:32 uIk ben inderdaad ook benieuwd naar het verschil qua rendement tussen gamel en weckpan. Helaas moet ik de dubbele bodem nog uit het gamel halen en kijken hoe ik de binnenbodem dicht op de vlam krijg. Als ik dat gedaan heb zal ik het experiment nog eens herhalen.

Nu de verbouwing ongeveer klaar is weer tijd voor het aanvullende experiment met een gamel. Allereerst de bodem er uit gezaagd door rondom vlak boven die dikke ring met de decoupeerzaag rond te zagen. Hierdoor staat de binnenpan op het frame en heeft dus dezelfde hoogte ten opzichten van de brander als een weckketel.


Hiermee opnieuw het experiment herhaald met het opwarmen van water van 25 naar 55 ºC zoals ik dat op 8 nov 2007 uitgevoerd heb met de weckketel.

Vandaag met dezelfde afstand tussen de brander en de pan gewerkt. Het gamel van een roerwerk voorzien en de brander weer op 100% gezet. Hierna 30 liter water op vol vermogen verwarmt. Tussen 25 en 55 ºC is dit nu 2288 Watt tegenover met de weckketel 2311 Watt. De formule corrigeert voor de 6 liter die er meer in de pan zit en dat is dus meegenomen. Ook weer met aardgas verwarmt.

Conclusie:
Het branderrendement is 1% lager bij de gamel in vergelijking met de weckketel. Dit had ik niet verwacht. Ik had voordeel verwacht van de dubbele wand.

Een volgende keer zal ik het gasverbruik eens meten tijdens deze opwarming zodat ik het bruto brander vermogen kan bepalen.


hansHalberstadt

Citaat van: Henielma op 24-01-2008  22:34 uHet branderrendement is 1% lager bij de gamel in vergelijking met de weckketel. Dit had ik niet verwacht. Ik had voordeel verwacht van de dubbele wand.
Ik zou ook voordeel verwachten. Misschien is het voordeel er wel bij koken, omdat dan meer warmte afgestraald wordt. Misschien moet je de vergelijking nog eens doen bij 90-95grC trajekt. (deksel op de pan om het vermogen juist te kunnen meten)
HansH

Jacques

Naar aanleiding van deze draad heb ik bij mijn laatste brouwsel de brander hoger gezet (ik heb een brander die in hoogte verstelbaar is). Nou dat heb ik geweten! Mijn beslag brandde aan ondanks het redelijk dunne beslag 4,5 liter/kg. Gelukkig had ik snel in de gaten en heb ik meteen de vlammen lager gezet.
Nu heb ik wel een heel stevige brander afkomstig van een oude badgeiser. De brander is al weer wat lager gezet. Als ik per ongeluk de brander voluit zet heb in niet zo veel meer te vrezen.

Overigens is een aangebrand beslag bijna altijd te proeven. En die smaak is niet aangenaam.

Glorfindel

De brander hoger plaatsen geeft dus een hoger rendement.

Volgens mij zijn er nu twee redenen om de brander hoger, lees dicht bij de ketel, te plaatsen.
1) Om het opwarmen van het water of het wort te versnellen.
2) Om een hoger rendement te behalen uit het gas. Dat zou een paar grijpstuivers kunnen schelen omdat je het gas lager kunt zetten.

Jacques: jij valt dus duidelijk in de 2e groep.

 :degroeten:

Jacques

Aanbranden is iets dat je altijd moet voorkomen. De brander is dus naar beneden gezet.

Henielma

Aanbranden is zeker iets dat je niet wil. Meer roeren of een dunner beslag helpt hier bij maar de brander lager plaatsen of de vlam kleiner zetten helpt ook. Dus ook hier zijn er meerdere wegen naar een goed werkbare situatie.

Ik heb 1 maal een aangebrand beslag gehad en dat was bij het verstijfselen van roggemeel (pap). Toen ik merkte dat het beslag aan het aanbranden was snel het beslag overgeschonken naar een andere ketel en de brander minder ver open gezet. Sinds ik een roerwerk gebruik heb ik geen last meer gehad van aanbranden.

Ik had als reactie op mijn met 1% verslechterde rendement met de gamel verwacht dat ik gaten bovenin de zijwand moest boren. Dit wil ik nog gaan proberen maar eerst nog een ruimer zien te vinden om gaten met een diameter van 30 mm te kunnen maken. Hierna zal ik dit experiment nog eens herhalen. Tevens zal ik dan het gasverbruik meten tijdens het opwarmen om de echte capaciteit van de brander op aardgas te kunnen bepalen.

Weet iemand de formule om van m3 aardgas en tijd naar vermogen (brandercapaciteit) te gaan?

William

Citaat van: Henielma op 26-01-2008  11:34 uWeet iemand de formule om van m3 aardgas en tijd naar vermogen (brandercapaciteit) te gaan?

Niet uit mijn hoofd maar misschien helpt deze site jou verder

Batavier

1 m3 Gronings aardgas levert gemiddeld 31,65 MJ/m3
Delen door 3600 (sec.) komt overeen met een vermogen van 8,8 kW

Henielma

Batavier en William bedankt voor jullie gegevens.

Vandaag opnieuw water verwarmd van 25 -> 55 ºC met dezelfde gamel maar dan met vier gaten van 29 mm diameter aan de bovenzijde. Tevens het gasverbruik van de brander gemeten bij 100% open.

Het gemiddelde vermogen wat de 30 liter water heeft mogen ontvangen tijdens de temperatuursverandering van 25 -> 55 ºC is 2332 Watt. Dit is iets meer dan met de weckketel en meer dan met het gamel zonder gaten. De temperatuur tussen de wand van de ketel is zo'n 115 ºC.

In 1950 sec heeft de brander 0,217 m3 aardgas gebruikt. Als 1 m3 = 31,65 MJ = 31,65 Ws (Watt seconden) dan is 0,217 m3 6870 kWs (kiloWattseconden). Dit gedurende 1950 seconden geeft een brandervermogen van 3,523 kWatt.

Het rendement van de vermogensoverdracht van de vlam naar het water is dus 2332 / 3523 Watt is 66,2%.

Als ik naar het rendement van de vermogensoverdracht van de vlam naar het water kijk in het temperatuursbereik 35 -> 55 ºC dan zie ik de volgende rendementen:

Weckketel met 3 cm tussen brander en onderzijde pan 54,7%
Weckketel met 1,5 cm tussen brander en onderzijde pan 60,4%
Gamel op 1,5 cm zonder gaten aan de bovenzijde 60,1%
Gamel op 1,5 cm met vier gaten van 29 mm geeft 62,3%

Conclusies:
Het valt mij wat tegen dat er weinig verschil zit tussen het rendement met een weckketel en een gamel met dubbele wand. Het maken van de gaten geeft 2% rendementsverbetering. Het helpt in mijn situatie dus nog wel wat.
Daarintegen is het verschil in rendement tussen 1,5 of 3 cm branderhoogte bijna 6%. Dit is de moeite waard. Uiteraard is dit optimum afhankelijk van het type brander. Hier is de BI-8000 gebruikt.
Verder is het brandervermogen lager dan verwacht. Op aardgas wordt 6 kW aangegeven als brandervermogen. Hier haal ik maar 3,5 kW.

Hieronder nog een foto van de gaten en de roerwerkmotor.


Batavier

Mijn gamellen hebben 16 gaten van ø 22m. Ik heb ooit een temparatuur gemeten van iets boven de 200 °C tussen de wanden.


Henielma

Vanmorgen nog wat zitten rekenen aan kosten in Nederland voor het koken afhankelijk van de soort energiebron. Uitgegaan van 1,5 uur koken en 2,2 kW effectief vermogen. Dus de warmte die in het wort terecht komt. Ik heb alleen de variabele kosten gerekent. Dus inclusief energiebelasting en exclusief vastrecht. Tarieven van de jaarafrekening ontvangen in 2007.

Aardgas (1950 sec = 0,217 m3 dus 1,5 uur is) 0,6 m3 x 0,511 EUR/m3 = EUR 0,31

Propaan/butaan 1 kg = 14 kWh. 7 kg = EUR 12,00 geeft 0,12 EUR/kWh. 2,2 kWh x 1,5 uur = 3,3 kWh x EUR 0,12 x 1,4 (40% verlies) = EUR 0,55

Elektriciteit daltarief 2,2 kWh x 1,5 uur = 3,3 kWh x EUR 0,1384 = EUR 0,46

Elektriciteit piektarief 2,2 kWh x 1,5 uur = 3,3 kWh x EUR 0,2021 = EUR 0,67

Conclusie:
Koken op aardgas is het goedkoopst, dan elektriciteit daltarief, propaan en als laatste elektriciteit piektarief.
Er gaat duidelijk meer geld in mout en hop zitten dan in energie.

KeesDeBrouwer

Hoi,

Nog even een opmerking over het plaatsen van een deksel tijdens het koken:
Toen ik nog een normale weckpan gebruikte, heb ik van het bijbehorende deksel de binnenkant uit het ronde handvat gezaagd.
Bij het koken zette ik daar een ruim passende flexibele aluminium buis overheen zoals die voor wasemkappen wordt gebruikt. Het andere einde van de buis werd vrij naar buiten geleid.
Bij het koken ontsnapte de stoom door de buis, maar condenseerde ook in de buis zelf. Het condenswater liep aan de binnenkant van de buis terug op de deksel en vandaar langs de ketel af. Daardoor werd voorkomen, dat condenswater terug kon vallen in de ketel.
Het enige dat ik in de gaten moest houden was het gevaar voor overkoken na het toevoegen van de hop.
Naar mijn idee kon ik met minder gas toe dan zonder deksel. Ik had overigens wel het idee dat de verdamping groter was, als de wind zodanig stond, dat er een zuigende werking van uitging.
Mijn nieuwe rvs-pannen moet ik nog uitproberen, maar zit aan eenzelfde constructie te denken.



Zoeken met Google op deze site.
Brouwspullen zijn ook te koop via Bol.com.
Als je iets bestelt bij Bol.com (ook andere zaken dan brouwspullen) via deze link steun je het forum.


Het boek van de beheerder van deze site.