Topic: Gisting volgen met weegschaal

[hansHalberstadt]

Ivm de noodzaak om te weten hoeveel het gistende bier krimpt heb ik een proefje gedaan met appelsap (10.7 g suiker/100ml) eerst korrelgist erbij gemengd, toen 10 minuutjes op de roerder om eea goed te mengen. Toen een bierflesje helemaal tot de rand gevuld (312 ml) en de inhoud daarna in een gistingsemmertje van 1 liter met deksel en roermagneet erin. (totaalgewicht was 383 g) toen laten uitgisten op de roerder bij 21 ºC , gestopt bij 368 g. Daarna afkoelen naar zelfde omgevingstemperatuur als begin van de proef en alles weer teruggegoten in het bierflesje. daarna bierflesje bijgevuld met injectiespuitje water tot beginstand met 2.6ml water.
Eea betekent dus dat de krimp bij 21 ºC gelijk is aan 2.6 ml/312ml=0.83% bij 15 g gewichtsafname.

Nog een keer het vullen herhaald met water, weer in gistingsemmertje en weer terug in bierflesje. Toen vrijwel hetzelfde volume, dus volumeafname komt niet door kwijtraken van vloeistof, maar echt door krimp, verdamping.

Deze waarde ga ik nu gebruiken in de software die bij de weegschaal hoort.
 
 

[brouwerwaldonk]

In uw benadering van volumeverlies ontbreekt iets volgens mij.
De basisreactie van de alcoholische gisting is
glucose      >  2 ethanol  +  koolzuurgas  +  energie
of C₆H₁₂O₆ > 2C₂H₅OH   +  2CO₂           +   a joules
of 188g      >      92 g     +   88 g           +   a joules

Het volume van de suiker is het dubbele van het volume van ethanol en bovendien verdwijnt het volume van het koolzuurgas helemaal.
De geproduceerde warmte verdwijnt ook.
Wet van Einstein, energie = massa 

[Knobby]

In uw benadering van volumeverlies ontbreekt iets volgens mij.
De basisreactie van de alcoholische gisting is
glucose      >  2 ethanol  +  koolzuurgas  +  energie
of C₆H₁₂O₆ > 2C₂H₅OH   +  2CO₂           +   a joules
of 188g      >      92 g     +   88 g           +   a joules

Het volume van de suiker is het dubbele van het volume van ethanol en bovendien verdwijnt het volume van het koolzuurgas helemaal.
De geproduceerde warmte verdwijnt ook.
Wet van Einstein, energie = massa

Klopt niet helemaal.
Glucose weegt 180.
En in scheikunde heeft Einstein niets te zoeken. De wet hier is behoud van massa! De gevormde ethanol en CO2 zijn exact even zwaar als de verdwenen glucose.
De energie die hier vrijkomt is de energie uit de covalente bindingen in het glucose molecuul, niet uit verdwenen massa.

Ook kan je niet helemaal zeggen dat alle CO2 verdwijnt, de oplosbaarheid van CO2 in water is 1,45g/l (bij lichte overdruk zal dit meer zijn)

Ik wilde ook nog wat zeggen over dat de gevormde biomassa van de gist niet te verwaarlozen is, maar daar dat gevormd wordt uit voedingsstoffen uit het wort valt dit tegen elkaar weg.

[hansHalberstadt]

Goed om te zien dat er nog wat tegengas komt. Dat maakt het topic weer wat levendiger.

De basis vergelijking voor alcoholische vergisting is ooit door Balling nog eens heel precies bekeken voor bier, ook rekening houdende met de vorming van biomassa (gistcellen), hij kwam toen op een factor 0.484 voor gram alcohol gevormd uit gram suiker.

maar om het SG tijdens de gisting te kunnen volgen hoef je feitelijk alleen te weten hoeveel je gewicht en je volume verandert


de afname van het gewicht kun je meten met een weegschaal, maar de volumeafname kun je niet goed bepalen tijdens de gisting, vandaar dit proefje.

uit het proefje volgt een afname van 2.6ml/312ml=0.83% bij 15g gewichtsafname. hieruit bereken ik dan de constante k, ervan uitgaande dat de volumevermindering evenredig is met de vergiste suiker en geldt bij een bepaalde temperatuur (in dit geval 21 ºC ivm volumevermindering door verdamping)

formules zijn alsvolgt afgeleid:

 

 

[hansHalberstadt]

Inmiddels ben ik het SG aan het volgen van ca 14 liter tripel. 
De ruwe data van de weegschaal (digitale waardes tussen 0 en 1024, kolom A= gewicht data, kolom B=temoperatuur data, sensor in weegschaal) zet ik via een Excel sheet om in SG waardes,
Zie ook eerder geposte formule.



Resulterende grafiek:



Het eerste stukje van de grafiek loopt omhoog, komt omdat een stabiele meting pas kan na enkele uren na aanzetten van het kastje

Vanavond ga ik de exacte data voor gewicht van gistingsvat, begingewicht gemeten begin SG etc invullen en aan het einde van de gisting kijken of hiermee het eind SG voorspeld kan worden en hoeveel ik dan nog moet bijtunen.
 

[tdp]

Mooi Hans, dat je een 'echte' proef aan het doen bent. Het is voor mij hogere wiskunde maar ben onder de indruk van je project!

[hansHalberstadt]

Dank je. Qua wiskunde valt het nog wel mee, moet met middelbare school wiskunde wel lukken.

[hansHalberstadt]

PS, de pieken aan het begin en eind van de grafiek komen door het plaatsen op het gistingsvat en daarna weer weghalen van een referentiegewicht van 1000 g om hiermee de juiste schaalfactor te kunnen bepalen.

[Adrie]

 , Hans. Zoals vaker sta ik weer versteld van jouw vindingrijkheid en doorzettingsvermogen. Heerlijk om te lezen.

[hansHalberstadt]

, Hans. Zoals vaker sta ik weer versteld van jouw vindingrijkheid en doorzettingsvermogen. Heerlijk om te lezen.

Dank je Adrie. Nu het praktische deel met echte vergistingen aan bod komt komt het moment van de waarheid: is het goed bruikbaar of niet.

[hansHalberstadt]

Vanavond weer meer data en de exacte gegevens ingevoerd zoals leeggewicht gistingsvat, begin SG, totaal gewicht. Verder een impressie van de opstelling en de Excel sheet om eea te berekenen.




 

[hansHalberstadt]

Gisteravond het gistingsvat wat gezwenkt en iets verschoven. Daardoor is er blijkbaar een offset ontstaan in de weegschaal
 


Ik heb eea in de Exel sheet gecorrigeerd met een extra offset opgeteld bij het berekende gewicht, immers het SG kan niet zomaar een sprong maken.
Hiervoor heb ik een correctie van -90 gram moeten aanbrengen vanaf het punt waar het vat is verschoven.

Met die aanpassing ziet het grafiekje er nu zo uit:
 

[hansHalberstadt]

nog even na zitten denken wat de oorzaak kan zijn van een plotseling verloop van de weegschaal. de weegschaal staat in dit geval op een zachte vij onrwegelmatige ondergrond ondergrond (zeil) waardoor de 4 drukopnemers ongelijk belast kunnen zijn. omdat ze niet allemaal exact gelijk zijn kan een kleine verschuiving van het gewicht, zwaartepunt al een fout geven. 90 gram verschuiving op 20kg is nog maar 0.4% dus nog steeds weinig. Dit zal ik dus meer aandacht geven in vervolg metingen.

[hansHalberstadt]

Vanmiddag nog enkele keren zo'n onverklaarbare sprong. Ik was tevens de lichtnet aarde van het kastje vergeten aan te sluiten, terwijl de aarddraad op de laptop voeding lag. Dat kan een mogelijke oorzaak zijn omdat zo'n voeding veel storing geeft en het signaal in het nanovolt bereik ligt. Tevens heb ik de weegschaal nu op een stevige ondergrond gezet van een plank 30 mm MDF. Nu kijken hoe het verder verloopt.

[hansHalberstadt]

Na toevoegen van de stevige plank onder de weegschaal zie ik de volgende morgen toch behoorlijke problemen

de verstoring op begin van dag 2 is het toevoegen van de plank, gistingsvat eraf en er weer op.
Wat opvalt is dat het SG heel snel lijkt te zakken en daarna toe lijkt te nemen. dat kan natuurlijk niet kloppen.
Mogelijk is dit een effect van de weegschaal als je het volle gewicht eraf gehaald hebt. Vanavond nog maar eens kijken hoe eea zich verder voltrekt.

[Adrie]

Misschien heb je last van gravitatiegolven. 

[hansHalberstadt]

Misschien heb je last van gravitatiegolven. 

Als ik die hiermee kan meten ga ik direct patent aanvragen. En ik woon ook niet in Groningen.

[hansHalberstadt]

Als dit proefje klaar is ga ik eerst maar eens een stapje terug: jerrycan met 20 kg water erop en dan steeds bekend gewicht eraf en kijken of de gemeten gewichtsafname dan blijft kloppen bv elk uur 100 g eraf gedurende een dag. 

[mbroek]

Als dit proefje klaar is ga ik eerst maar eens een stapje terug: jerrycan met 20 kg water erop en dan steeds bekend gewicht eraf en kijken of de gemeten gewichtsafname dan blijft kloppen bv elk uur 100 g eraf gedurende een dag.

Waarom niet gewoon een emmer, het verdampt best wel met dit weer. Geen 100 gram per uur, maar je hebt wel het voordeel dat je er niet aankomt en als je dan nog steeds die pieken ziet..

[hansHalberstadt]

Waarom niet gewoon een emmer, het verdampt best wel met dit weer. Geen 100 gram per uur, maar je hebt wel het voordeel dat je er niet aankomt en als je dan nog steeds die pieken ziet..

Dat is wel een optie om te overwegen om zo het vat met rust te kunnen laten, maar zou wel handig zijn als je weet wat er verdampt. andere optie van deze strekking is een slangenpompje (heb ik nog liggen) met 2mm inwendig slangetje, pompt heel langzaam en reproduceerbaar, kan ik met dun slangetje in de opening van de jerrycan hangen, evt met tijdklokje elk uur 15 minuutjes aan oid.
 
Op dit moment heb ik al wel resultaten van die 100 g stappen.
Wat je ziet is dat elke stap mooi even groot is, maar dat daarna er soms langzaak verloop optreedt van 50 gram in en paar uur, maar vannacht bv helemaal geen verloop. Zou dus ook nog temperatuureffect kunnen zijn in weegschaal of kastje. (en temperatuureffecten waren er deze week zeker, eerst 25 graden op de slaapkamer en dan weer ramen open om 's avonds te koelen)

Kastje ga ik nog checken met weegschaal vervangen door 4 metaalfilm weerstanden,

Waar ik wel bang voor ben is dat de weegschaal niet geschikt is voor langdurig meten omdat de opnemers verlopen (drift) maar dat zou dan uit de proefjes moeten blijken.
   

[hansHalberstadt]

vandaag en gisteren een proef gedaan met 27.5 kg water op de weegschaal in jerrycan en dn telkens 100 ml eraf halen en doen alsof het begin SG 1080 was.



Je ziet dat de stapjes op het moment dat steeds 100 g eraf gaat heel nauwkeurig de stap in SG aangeven, maar dat daarna een onvoorspelbare drift optreedt. San het begin is de drift al helemaal groot waardoor je de beginsituatie lastig kunt bepalen. Het SG zou immers constant moeten blijven. tijdens de gisting ben je vooral geïnteresseerd in het einde van de gisting als de gisting bijna is gestopt. dan heb je automatisch een lange tijd waarin het SG nauwelijks nog zakt en juist daar komt de weegschaal in de problemen vanwege drift waar hij oorspronkelijk ook niet voor ontworpen is, immers normaal gesproken zet je hem aan, gaat hij op 0 staat weeg je hooguit 10 seconden en dan gaat hij weer uit.

Het lijkt er voorlopig dus op dat dit systeem complexer is dan een systeem wat koolzuur meet. Het grote voordeel van koolzuur meten is dat je de flow meet en dat daardoor het SG dus per definitie alleen maar kan afnemen en aan het einde nooit fluctuaties kan geven. Dit zelfde nadeel heb je bij de tilt hydrometer.

Lijkt er dus voorlopig op dat de huidige weegschaal qua drift niet voldoet en je naar een veel duurdere weegschaal zult moeten om dat op te lossen helaas.

[Ansius]

Een gemodificeerde bascule?

[hansHalberstadt]

Ja dat is zeker een hele goede optie. Het grote voordeel is dat je aan het begin van de gisting de balans simpel in evenwicht brengt en dan hoef je daarna nog maar een fractie te meten van het volle gewicht, bv van SG=1100 naar SG = 1020 is slechts 80 gram per liter verschil dus voor bv 50 liter heb je dan een weegschaal nodig met een bereik van slechts 4000 gram, dus kun je een simpele keukenweegschaal gebruiken met een nauwkeurigheid van 1 a 2 gram (=1 gram / 4000 gram x 80 SG punten = 0.02 SG punt.
En dat is zeer nauwkeurig. (Nu gebruik ik een personenweegschaal met bereik van ca 120 kg dus 30 x zo veel en omdat ik hem niet steeds kan nullen komt er nog een drift bij van al snel 10 SG punten)

Nadeel is denk ik de ingewikkelde constructie die je moet maken, vandaar dat ik als eerste gegaan ben voor de simpele constructie van een bestaande personenweegschaal.

Met een bascule moet je je gistingsvat ophangen dus vraagt nogal wat van je constructie als je 50 liter bier moet ophangen, maar je kunt ook iets bedenken waar de balans van onder zit dus waar je simpel je gistingsvat op kunt zetten.

Uitdaging is dus om de simpelste constructie te bedenken die goed werkt. Als dat lukt dan kun je ca 30 x beter het SG meten dan de methode die ik nu gebruik voor dezelfde kosten van de weegschaal.

[hansHalberstadt]

Een weegschaal die ook met dit balansprincipe werkt is deze


Met een gewicht erop kun je de stelgewichten zodanig verplaatsen dat de weegschaal in evenwicht is. Dan is de kracht op de balans 0. als het gewicht nu verandert dan gaat de balans doorslaan naar 1 kant. Maar door hem vast te houden in horizontale positie moet je een kracht leveren die evenredig is met het veranderde gewicht en je kunt dan een elektronische weegschaal gebruiken om de horizontale positie

[hansHalberstadt]

Inmiddels toch nog een stap vooruit gekomen met de weegopstelling.

Hier een plaatje met de instellingen zoals tot nu toe bij de proefjes gebruikt. Hierbij hoort een temperatuurcoefficient van 12 gram per graad celcius variatie van de omgevingstemperatuur.
 dat levert hetvolgende plaatje op

De bovenste grafiek geeft de omgevingstemperatuur, de onderste grafiek het gemeten gewicht.
als ik de temperatuurcoefficient ga optimaliseren op zo min mogelijk verloop over temperatuur dan kom ik op temperatuurcoefficient=-45gram per graad celcius. Dat levert onderstaand plaatje.

Je ziet dat nu ineens het gewicht naast de mooie stapjes van 100 gram ook laat zien dat het verschil tussen beginsituatie en eindsituatie 383 gram is, terwijl het verloop tussen 2 stappen in alle gevallen minder dan 20 g is.
Dat verklaart waarom de grafieken van afgelopen week zulke heftige sprongen maakten, namelijk omdat het gistingsvat op een slaapkamer stond met buiten een hittegolf en vaak het raam open en dicht om binnen de temperatuur onder controle te houden. Daarnaast was ik de aarddraad vergeten aan te sluiten.

Wat ik nu ga doen is kijken wat de temperatuurcoëfficiënt van alleen het kastje is door er vaste weerstanden op aan te sluiten ipv de weegbrug en dan kan ik zien of de relatief grote temperatuurcoëfficiënt komt door het kastje of de weegschaal.