Topic: SG berekenen/alcoholgehalte

[mbroek]

Ik vind het ook verrassend dat de verschillen nog behoorlijk kunnen oplopen.

Over die suiker toevoegingen, ik ga er wel van uit dat dit netjes verwerkt is. Voor een goed nauwkeurig beeld is het beter om tijdens de gehele vergisting periode niets anders meer te doen als alleen vergisten. Suiker toevoegen tijdens de vergisting is toch gevoelig voor meetfouten.

[Jacques]

Als je kijkt naar het filmpje dan kom je wat hoger uit als er rekening gehouden wordt met de krimp door de gevormde alcohol. Via een gaschromatograaf is dit gecontroleerd.

Dat klopt niet volgens mij omdat de effecten van krimp in ieder geval in mijn berekeningen al volledig zijn meegenomen. Ik denk dat Daniels gewoon zijn SG niet nauwkeurig genoeg heeft gemeten of een niet gekalibreerd instrument heeft gebruikt.

Hans,

Mooi dat bij jouw berekeningen de krimp is meegenomen. Deze krimp is niet lineair zoals je ook in het filmpje kunt zien. Zit dat ook in jouw berekeningen. Door de vele cijfertjes die je geeft raak ik een beetje de draad kwijt.

In het filmpje zie je een groot verschil bij het gebruik van de "131,25" formule en de gaschromatograaf. Je mag aannemen dat deze op een juiste wijze is gekalibreerd. Dat verschil is groter bij een hoger alcoholgehalte. Wat is bij jouw rekendemo het verschil met de "131,25" formule. Overigens ben ik in mijn bier uitgegaan van de factor 134 omdat die ook gebruikt wordt bij ProMash.

De opbouw van gistcellen levert de lagere factor 0.484, maar de suiker gaat natuurlijk niet verloren en wordt omgezet in weer een volume, maar dan van andere stoffen.

Dat is wat ik bedoel. Als er meer gistcellen gevormd worden wordt een gedeelte van het extract niet gebruikt voor de vorming van alcohol en koolzuur.

Ja zeker heel interessant om die Brand bieren mee te nemen. Als die metingen dan een nauwkeurig eind SG en alcohol geven (inclusief bottelsuiker dus) dan kun je mbt het begin SG goed de verificatie doen. Alleen moet je dan wel heel goed eventuele extra suiker tijdens de gisting meenemen en effect van verdunning van je wort door giststarters, anders heb je snel een vertekend beeld.

Als je kijkt naar verslagen van eerdere wedstrijd dan zijn daar vergelijkingen te vinden. In de regel zijn de berekeningen aardig in de buurt, maar er zijn wel kleine verschillen. Overigens hebben we het sowieso over marginale verschillen...
   

Punt wat ik vooral wilde maken is dat je nooit meer alcohol kunt maken dan de theoretische omzetting van suiker. Dan kom je op een lagere waarde dan die van Daniels dus waarhaal je dan die extra alcohol vandaan?  Alle aanvullende verklaringen mbt volumekrimp kunnen niet verklaren waarom hij dan hogere waarde krijgt omdat die of al mee zijn genomen of onvoldoende invloed kunnen hebben.   

Bekijk nog eens de link die ik eerder gaf.
http://www.cara-online.com/blog/understanding-and-controlling-yeast-growth-in-the-brewery/

Als veel gist geeft die vol zit met glycogeen kun je extra alcohol krijgen...
Zoals ik al eerder aangaf is het een zeer complexe materie die zich niet geheel in formules laat vangen. Hoewel deze er wel dicht bij kunt zitten.

[hansHalberstadt]

Ik zal de link verder bekijken vanavond. Niet lineaire krimp van alcohol zit inderdaad in de formules in de rekendemo (staat uitgelegd in het verhaal rekenen aan bier http://www.wiki-hobbybrouwen.nl/software/boekwerk_rekenen_aan_bier, pag 13), maar doet alleen iets ver achter de komma. (ik heb ook een excelsheet met afgerond als vaste krimp, maar geeft voor de praktijk hetzelfde resultaat).

Opgeslagen glycogeen in gistcellen zou de alcohol iets kunnen verhogen, maar zelfs met 20 gram gist per 20 liter (droge stofgewicht) met misschien een grammetje suiker kom je nog maar op hooguit enkele grammen extra alcohol, dus ergens in de promillen alcohol extra. We praten over een procent hogere alcohol voor zware bieren wat je zult moeten verklaren.

Voor een bier van SG 1132 en eind SG 1040 met 12.4% alcohol komt mijn rekendemo op
k=12.4/(132-40) = 0.13478

Vorming van gistcellen kost suiker dus kan alleen maar minder alcohol opleveren dus kan nooit meer alcohol verklaren.

Het geheel is volgens mij niet heel complex. Je wort bestaat uit suikers, opgelost eiwit en wat vetzuren en nog een hele serie stoffen in zulke kleine hoeveelheden dat die het SG niet beïnvloeden, dus in de praktijk reken je dan met suiker en eiwit mbt het SG. Daar heb ik een goede formule voor.

Tijdens de gisting wordt de suiker deels omgezet naar alcohol en deels verbruikt voor gistopbouw. Daarvoor gebruik ik de factor 0.484 van Balling (ipv 0.511 mbt theroretsiche omzetting van glucose in alvohol)
Over de exacte waarde van die factor kun je dus discussiëren en kijken of die hoger zou kunnen zijn voor meer suiker, maar ik zou niet weten waarom die dan hoger zou moeten zijn. (misschien omdat het deel van de suiker gebruikt voor gistopbouw min of meer constant is, dus als je veel meer suiker hebt geldt de factor 0.511 voor een relatief groter deel van je suiker tov een laag alcoholisch bier, maar dat zal dan verder onderzocht moeten worden)
 
Daarna is het simpel  een kwestie van bepalen hoeveel suiker er is omgezet in alcohol en nog wat glycerolvorming dat geeft het mengsel restsuiker, alcohol en glycerol en daar reken ik dan het SG van uit.
De alcohol volgt uit de factor 0.484 en via het eind SG weet je dan hoeveel suiker is omgezet in alcohol, dus weet je de hoeveelheid alcohol. Zo werkt de rekendemo.

Ik kan experimenteren met de factor 0.484 om te kijken welke factor ik nodig heb om op de getallen van Daniels te komen. Dat zal ik vanavond eens gaan doen.
   

[hansHalberstadt]

Tussen de middag even hier naar gekeken.
Als ik de getallen van mijn rekendemo kloppend maak met de formule van Daniels via de alcoholomzetfactor alcoholgewicht=omzetfactor x suikergewicht
dan kom ik tot de volgende omzetfactoren:

Voor begin SG boven de 1053 kom ik dan op omzetfactor hoger dan de theoretische op basis van de chemische reactie van suiker naar alcohol.
Dat lijkt me dus niet realistisch, mede omdat ik geen ander effect kan bedenken wat de extra gevormde alcohol kan verklaren.
Zie ook de kolom met de factor ca 0.13 in de traditionele formule alcohol=(begin SG - eind SG) x 0.13. volgens Daniels varieert die factor dan tussen 0.1295 voor licht bier tot 0.1501 voor zeer zwaar bier.

[hansHalberstadt]

Voor degenen die alcohol willen meten:
Het principe van een ebulliometer werkt redelijk nauwleurig. Hiermee bepaal je het kookpunt van je bier.
zie ook https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,13091.msg458401.html#msg458401
het kookpunt zakt door alcohol en stijgt een heel klein beetje door de restsuiker.
Met een thermometer die per 0.1 graad kan meten kun je het kookpunt meten en het kookpunt van water.
Het verschil van die 2 is dan een maat voor het alcoholpercentage. Je zou dan eens kunnen meten aan zo'n hoog alcoholisch bier en dan de factor bepalen via begin en eind SG.



 

[hansHalberstadt]

Net even mijn bier gemeten met begin SG 1097 en eind SG 1023 incl 1800 g suiker extra per 44 L, volgens mijn reken demo geeft dit 9.9%vol alcohol. gemeten met ebulliometer en suikercorrectie (8% restsuiker geeft 0.38 ºC verhoging)
Gemeten kookpunt water=99.5 kookpunt bier = 92.4 ºC via grafiek, elke 15 sec meten en terugrekenen naar moment begin koken.
Levert deltaT = 99.5 - 92.4 = 7.1 ºC met 0.38 graden suikercorrectie levert dit deltaT = 7.4 graden. Dit levert 9.7 vol% alcohol. zit heel dicht tegen de berekende waarde via bierrekenen met normale alcoholomzet 0.484.

Volgens de formule van Daniels kom je dan op 10.7 vol% dus een procent meer dan ik bereken en meet.

[mbroek]

Bedankt Hans voor het meten. Ja, dat is een duidelijk verschil met de Daniels methode.

Busted zullen we maar zeggen.

[hansHalberstadt]

Vanmorgen ook nog 2 andere metingen gedaan:
1e) methode uitdampen tot 1/3 volume en dan aanvullen tot zelfde gewicht en dan op basis van SG en Brix alcohol terugrekenen.
Dat levert een duidelijk verschil tussen hydrometer en refractometer:
hydrometer:
7.65 vol% met hydrometer (7.2% excl bottelsuiker)
10.59 vol% met refractometer (10.1 vol% excl bottelsuiker)

Daarna 2e methode destilleren tot 1/2 volume en dan opgevangen destillaat aanvullen tot oorspronkelijk volume en via SG en Brix alcohol terugrekenen. dat levert:
10.47 vol% alcohol met refractometer (10.0 vol% excl bottelsuiker)
10.2 vol% alcohol met picnometer SG (9.7 vol% excl bottelsuiker)

Destillatiemethode is het meest nauwkeurig dus op basis daarvan is mijn conclusie dat het bier 9.8 vol% alcohol bevat
Bij SG 1097 en eind SG 1023 incl 1800 g suiker extra per 44 L
dus k=9.8/(97-23)=0.1324

Conclusie:
Meting: 9.8 vol%
Rekendemo HansH 9.89 vol%
Formule Daniels 10.7 vol% 
Ook dit bevestigt dus dat Daniels  formule bijna een procent te hoog zit.

[Jacques]

Bij SG 1097 en eind SG 1023 incl 1800 g suiker extra per 44 L
dus k=9.8/(97-23)=0.1324

Dat is geen 0,131 en ook geen 0,134. 

[hansHalberstadt]

Dat is geen 0,131 en ook geen 0,134. 

Klopt. De factor is begin SG afhankelijk.
Hier een fitting op basis ban de rekendemo.
Oranje zijn de gebruikte fittingsgegevens vanuit de rekendemo, groen kun je invullen en rood is wat berekend wordt.

[mbroek]

Even de resultaten van 3 formules op een aantal bestaande bieren vanuit mijn programma:

OG     FG      A3    RD    HH
------ ------ ----- ----- -----
1.0400 1.0080  4,16  4.20  4.16
1.0562 1.0140  5.50  5.70  5.51
1.0720 1.0140  7.56  8.02  7.60
1.0470 1.0020  5.85  5.93  5.86
1.0794 1.0070  9.42 10.04  9.50
1.0964 1.0110 11.12 12.19 11.25

A3 = Adrie, BrouwHulp
RD = Ray Daniels formule
HH = Hans Halberstadt formule uit de excel sheet.


Het laat ook mooi zien dat de zwaardere bieren met een andere factor berekend worden.

Om het verhaal af te maken, in BrouwHulp zit de volgende formule:

result = 486.8693 * (og - fg) / (4.749804 - fg); Hierbij is OG en FG een 1.xxx float.

[hansHalberstadt]

Mooi dat je dit even naast elkaar hebt gezet. BrouwHulp komt mooi overeen met mijn berekening. Uiteindelijk gaat het er om waarom de factor k is zoals die is.
bij a3 is die factor k= 486.8693/(4.749804 - fg). dat zal a3 ook vast weer ergens vandaan hebben gehaald. uiteindelijk zou je die factor verder kunnen ontleden in onderliggende afhankelijkheden. Dan kom je dus op een formule voor k waarin bijvoorbeeld de alcoholomzetfactor (0.484 a 0.505) voorkomt en de hoeveelheid suikers en restsuikers en het volume en dus het begin SG en eind SG.
     
Die alcoholomzetfactor is in het begin van de gisting waarschijnlijk laag omdat dan suiker niet wordt omgezet in alcohol, maar in celwanden etc en de suiker deels met zuurstof wordt omgezet in water en koolzuur of in ieder geval iets anders dan alcohol, bv zuren. Daarna zal de echte omzetting gebeuren van suiker naar alcohol met theoretisch een factor 0.505. Maar of je die factor haalt in een echte cel weet ik niet.
Dat betekent wel dat mogelijk bij korrelgist zonder beluchten bij hetzelfde verschil tussen begin SG en eind SG een hoger alcoholpercentage ontstaat dan bij vloeibare gist met beluchten en veel celvermeerdering. Dan zou ik namelijk verwachten dat het deel van ge gisting waarbij k laag is maar kort duurt en vrijwel gelijk overgegaan wordt naar omzetting van suiker naar alcohol ipv naar celwanden. mijn bier wat als voorbeeld genomen was op basis van een starter en  2 x beluchten van de hoofdwort. Dus met korrelgist kom je misschien op een iets hogere factor k dus meer richting de formule van Daniels.
   

[mbroek]

Ik ervaar zelf niet zo heel veel verschil tussen vloeibare en korrelgisten. Wel tussen de oorsprong van die gisten, Brits of Belgisch om er maar twee te noemen.

Wel weer met slurry hergebruik, die doen het dan al weer veel beter als de 1e generatie.

[hansHalberstadt]

Ik ervaar zelf niet zo heel veel verschil tussen vloeibare en korrelgisten.

Maar ben je dan in staat om het alcoholpercentage van beide goed te meten en te vergelijken et misschien een half procentje alcohol verschil, want daar praat je dan over.

[mbroek]

Als ik vergelijk, dan kijk ik normaal naar de vergistingsgraad, en daarmee natuurlijk indirect naar de hoeveelheid alcohol. Niet echt correct natuurlijk omdat het begin SG nog een grote rol speelt, maar als dat gelijk is dan is de SVG een redelijk goede maat.

Ik moet er nog wel even bij vermelden dat ik nooit belucht, ik heb daar geen spullen voor. Beluchten hier is niet anders dan wort vanuit de kookketel in het gistvat laten kletteren, en nadat de gist erbij gedaan is het vat goed afgesloten klotsend 4 trappen af te brengen naar de gistkast. Alle gisten krijgen hier dus dezelfde behandeling.

[hansHalberstadt]

Ok, maar vergistingsgraad is iets anders dan k factor. Hogere vergistingsgraad geeft natuurlijk meer alcohol, maar ook een groter verschil tussen begin SG en eind SG. Dus het gaat er hier om de verhouding (begin SG-eind SG)/alcoholgehalte en of dat verschillend is voor korrelgisten en vloeibaar met beluchten. 

[mbroek]

Ok, maar vergistingsgraad is iets anders dan k factor. Hogere vergistingsgraad geeft natuurlijk meer alcohol, maar ook een groter verschil tussen begin SG en eind SG. Dus het gaat er hier om de verhouding (begin SG-eind SG)/alcoholgehalte en of dat verschillend is voor korrelgisten en vloeibaar met beluchten. 

Daarom ook mijn opmerking dat dit alleen iets zinnigs zegt wanneer het begin SG gelijk is.

[hansHalberstadt]

Daarom ook mijn opmerking dat dit alleen iets zinnigs zegt wanneer het begin SG gelijk is.

Volgens mij hoeft het begin SG daarvoor niet precies gelijk te zijn, immers de factor k blijft over een redelijke range van begin SG toch redelijk hetzelfde. Maar om iets zinnigs te kunnen zeggen over korrelgist versus vloeibaar op het alcoholpercentage moet je wel het alcoholpercentage nauwkeurig kunnen bepalen wat hoort bij het gemeten begin SG en eind SG. Dat kan alleen nauwkeurig genoeg met methodes zoals destillatie en een goede SG meter of refractometer.   

[mbroek]

En dat nauwkeurig alcohol bepalen lukt hier niet omdat mijn refractometer en vooral de hydrometer onvoldoende nauwkeurig zijn. De refractometer is een 32 Brix model, en de hydrometer leest af in stappen van 0.002 SG. En zelfs die streepjes staan niet perfect op gelijke afstand. Nog zo een uit een starterspakket.

Dus ik blijf wat afhankelijk van de berekeningen die gevoed worden met een niet al te zuiver input.

[hansHalberstadt]

En dat nauwkeurig alcohol bepalen lukt hier niet omdat mijn refractometer en vooral de hydrometer onvoldoende nauwkeurig zijn. De refractometer is een 32 Brix model, en de hydrometer leest af in stappen van 0.002 SG. En zelfs die streepjes staan niet perfect op gelijke afstand. Nog zo een uit een starterspakket.

Dus ik blijf wat afhankelijk van de berekeningen die gevoed worden met een niet al te zuiver input.

De discussie kwam door jouw opmerking dat je zelf niet zo heel veel verschil ziet tussen vloeibare en korrelgisten als reactie op mijn opmerking dat korrelgisten mogelijk meer alcohol geven dan vloeibare gisten. Dus logisch dat jij dat verschil dan niet ziet omdat je het niet kan meten omdat je apparatuur daar niet geschikt voor is. Maar het zou wel deels kunnen verklaren waarom de formule van Daniels hoger uitkomt als die gebaseerd zou zijn op korrelgisten, hoewel dat verschil dan nog steeds veel te groot is volgens mij.

[hansHalberstadt]

Vanavond eens wat zitten rekenen met mathcad en daarin het modelletje van het begin SG,eind SG, alcohol verband gezet. Daarbij gekeken naar wat het effect is van de krimp van alcohol in oplossing op de k in de formule:
vol%= k x (begin SG-eind SG). Zoals je kunt zien is die formule een versimpelde benadering van de uitgebreide formule in de rekensheet.
Alcohol in oplossing krimpt ca 6% bij kleine concentraties en die krimp loopt op naar 1.085 bij 100 g alcohol per liter oplossing. (=12.5% vol)
Ik heb die krimp benaderd door een constante 1.075 in het ene geval en de echte krimp in het andere geval.
Het resultaat is dan dat voor alcoholpercentages onder de 8 vol% er geen noemenswaardig verschil is
voor 12vol% alcohol scheelt het ca 0.2 vol%.
Voor k kom ik dan op 0.1296 bij 4.5 vol% alcohol en 0.1319 bij 12 vol% alcohol
Wat ook nog een rol speelt is of er nog extra stoffen gevormd worden tijdens de gisting. Dat staat in de variabele 'overig' in de formule voor het eind SG en begin SG. Ik heb in de berekening voor overig 5% van het suikergewicht aangehouden. Overig is dan bv opgelost eiwit. Maar tijdens de gisting ontstaan ook andere stoffen zoals glycerol, zuren esters etc. Als ik de term overig in het eind SG verdubbel, dan gaat k bv van 0.1304 naar 0.135. dat levert dan 0.35 vol% meer alcohol bij 10 vol%. De vraag is dan hoeveel meer andere stoffen er in de praktijk gevormd worden. Dat zal weer van diverse factoren afhankelijk zijn.

[hansHalberstadt]

Zie ook dit topic
https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,39061.msg591333.html#msg591333
Die lijst kunnen we gebruiken om de tooltjes te checken. Vergeet dan niet dat bottelsuiker er nog ca een halve procent alcohol bijdoet, dus je moet weten of begin SG eind SG alcohol geldt inclusief bottelsuiker of dat de koolzuur erin is gekomen door bottelen onder druk dus zonder bottelsuiker. dat scheelt een halve % alcohol. Ook moet je weten of het eind SG gemeten is einde gisting of in de fles. Ook dat scheelt nog ca 0.7 SG punt (lager in flesje tov bier in lagertank met bottelsuiker)