Hoe plaats je een foto op dit forum, klik hier voor nadere uitleg.

Steun het forum. Koop via deze links: Nederlandstalige bierboeken, Engelstalige bierboeken, een bierig artikel of een ander artikel van bol.com

Auteur Topic: Experiment: vriesconcentreren van bier- hoeveel alcohol in mijn eisbock  (gelezen 631 keer)

0 leden en 1 gast bekijken dit topic.

Offline William

  • Maasland thuisbrouwers genootschap
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.096
  • Land: nl
  • kloek, kloek, kloek en gezondheid!
    • Kloekus

Achtergrond:
Van tijd tot tijd wil ik een bier eisbocken maar blijf dan altijd met de vraag zitten hoeveel alcohol er uiteindelijk in de eisbock zit. Nu is dat uit te rekenen door het soortelijk gewicht en de brixwaarde van het oorspronkelijk bier en de eisbock te meten. Maar het zou veel handiger zijn als je met alleen een druppeltje eisbock voor de brixwaarde bepaling en de hoeveelheid startbier, hoeveelheid eisbock en het alcoholgehalte in het startbier, een schatting kunt maken.


Doel:
Kun je van een vriesgeconcentreerd bier snel het % alcohol bepalen als je alleen een brixmeting aan het uitgangsbier en de eisbock doet?

Theorie:
Bij het eisbocken maak je gebruik van de vriespuntdaling van bier als gevolg van de aanwezigheid van alcohol en suiker. Bij invriezen, bevriest vooral water maar zal ook een deel van de alcohol en suiker in de kristallen ingesloten worden. Je krijgt een geconcentreerde oplossing van alcohol, suiker en water. Bij het opwarmen smelt een deel van het water (en suiker en alcohol) waardoor de ijsslurrie meer poreus word en er gemakkelijk vloeistof kan uitlekken. Dit hele proces is afhankelijk van invriessnelheden en opwarmsnelheden (ofwel kinetische processen die (ver) uit evenwicht zijn. EfficiŽntie zal daarom nooit 100% zijn.

Om de formules simpel te houden ga ik er vanuit dat alcohol en suiker de brixwaarde en sg-waarde lineair beÔnvloeden met concentratie. In formules:
  • Brix _mengsel= a_bs*%suiker +a_ba*%alcohol  (1)
  • Sg_mengsel=1000+b_ss*%suiker+ b_sa*%alcohol  (2)

Door bovenstaande vergelijkingen te combineren kun je van elke willekeurig mengsel het % alcohol en % suiker te bepalen
De factoren a_bs, a_ba, b_ss, en b_sa heb ik bepaald door de brixwaarde en sg-waarde te meten van suiker/water mengsels en alcohol(wodka)/water mengsels bij 20įC (massa%)
Zie de bijgesloten excel voor de exacte formules en de waardes van de constantes.

Aanpak:
  • Ontgas een fles bier (tussen 300 en 330 ml) door deze over en weer te schenken totdat het schuim weg is
  • Bepaal van dit bier de brixwaarde en de sg-waarde
  • Doe het ontgaste bier in een 500 ml waterflesje, bepaal het gewicht en vries het bier in bij -22įC gedurende 24 uur (in rust).
  • Plaats na invriezen het waterflesje op een glazen fles met maatverdeling in de koelkast (in de deur) (7įC)
  • Plaats na invriezen het waterflesje op een glazen fles met maatverdeling in de koelkast (in de deur) (7įC)
  • Laat uitlekken tot grofweg 100 gram in de glazen fles (is ongeveer 33%)
  • Weeg het vriesconcentraat en de resterende vloeistof (retentaat) en bepaal van beide vloeistoffen de brixwaarde en sg-waarde nadat het op kamertemperatuur is gekomen.


De bieren:



Resultaten:
Alle waarnemingen staan in de excel file.



Eerst een check op de formules. Bovenstaande grafiek laat een goede relatie zien tussen het berekende % via formule (1) en (2) en het % alcohol dat op de fles staat dus ik ga er van uit dat de formules en de constantes voldoende nauwkeurig zijn. De labels zijn de idís van de bieren. De helling is 0.98 wat voor mij voldoende bij 1 ligt.



In de volgende grafiek staat het berekende alcohol percentage berekend via (1) en (2) in de eisbock (100 gram op 300 / 310 gram) als functie van het % alcohol percentage in het bier. Ook hier is een mooie lineaire relatie met een helling van ongeveer 2. Dat zou betekenen dat als je 33% van een bier vriesconcentreert, je ongeveer een verdubbeling van het alcoholgehalte krijgt. Als je alle alcohol in die 33% zou hebben geconcentreerd dan zou je op een factor 3 moeten komen. Er lijkt niet echt een afhankelijkheid te zijn van die factor met % alcohol in het bier.



De bovenstaande grafiek geeft de concentratiefactor op basis van alleen brix of alleen sg als functie van de concentratiefactor alcohol. Hieruit blijkt dat de brixconcentratiefactor een veel smallere range heeft als de sg-concentratiefactor maar ze geven allemaal wel vergelijkbare concentratiefactoren. . Voor mij een reden om wel te geloven in alleen een brixmeting en de sgmeting achterwege te laten. Voor de brixmeting is er misschien een lichte positieve correlatie tussen de brix-ratio en de alcoholconcentratiefactor maar eigenlijk zijn hier te weinig waarnemingen voor.



Er is al eerder gesteld dat het invriezen en weer laten smelten een kinetisch, niet-evenwichtsproces is wat afhankelijk zal zijn van zowel % suiker als % alcohol in het bier. Dit kan in ťťn parameter worden samengevat: de molaire vriespuntsdaling. Deze heb ik berekend door de concentratie suiker en alcohol in het bier om te rekenen naar molaire fracties en dan aan te nemen dat de molaire vriespuntsdaling voor water gelijk is aan 1.86  kg.K/mol.

Door het lage molecuulgewicht van alcohol t.o.v. suiker is het effect van alcohol op de vriespuntsdaling veel groter dan het effect van suikers. De vriespuntsdaling heeft binnen de gekozen set van bieren geen duidelijk effect op de concentratiefactor alcohol aangezien. Als er al een trend is dan zou je kunnen zeggen dat de concentratiefractor afneemt met toename in vriespuntsdaling. Dit zou betekenen dat je een hogere alcoholconcentratiefactor kunt bereiken door het ingevroren bier bij een lagere temperatuur te laten uitdruppelen.

Verder:
Het zou leuk zijn om de efficiŽntie van vriesconcentratie van bier nog te bekijken als functie van het percentage bier dat je laat uitlekken. Daar had ik nu ff geen zin meer in.  Bij 33% uitlekken krijgen we geen factor 3 verhoging in alcohol maar slecht een factor 2 dus het rendement van het proces is bij 33% maar 67%. Bij de eerste druppels zal de efficiŽntie veel hoger zijn maar met een paar druppels vul je geen glas.

Ik vermoed dat het kneden van het bier tijdens invriezen zal leiden tot een hogere efficiŽntie omdat je al een poreuzer netwerk maakt waar de geconcentreerde vloeistof gemakkelijk doorheen percoleert.

Het viel op dat de bieren met een hoog % alcohol (2, 8, 14) veel sneller begonnen te druppelen dan de andere bieren. Ook dit zal waarschijnlijk komen door te snel opwarmen tijdens het smelten waardoor je te snel door de smeltcurve gaat.


Conclusie:
  • De alcoholconcentratie factor als gevolg van vriesconcentreren van bier lijkt evenredig met de brix-ratio voor en na vriesconcentreren. Een sg-meting geeft meer spreiding
  • Bij een opbrengst van 33% vriesconcentraat is de concentratiefactor grofweg 2.
  • De alcoholconcentratiefactor zou wel eens sterk afhankelijk kunnen zijn van snelheden van opwarmen en de opwarmtemperatuur na invriezen.

Het was leuk om op deze wijze de 1e coronagolf door te komen. Misschien de komende tijd iets voor de 2e golf.



Heb je iets nodig dat je bij Bol.com wil kopen? Zoek het op met de bovenstaande advertentie en bestel. Pas het zoekwoord aan. Je kunt zoeken in de volledige catalogus van Bol. Door de spullen van Bol te kopen via onderstaande advertentie steun je het forum en het kost je niets extra. Voor de bierliefhebber hebben ze overigens meer spullen dan je zou verwachten. Zoek maar eens.

Offline Sjaak_Deventer

  • De Roode Toren
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 779
  • Land: nl
Leuk experiment en hopelijk komt er geen 2e golf, maar moet je andere tijd ervoor zoeken! ;)

Niet geheel onbelangrijk: welke was als Eisbock het best geslaagd?

Offline tdp

  • Beheerder
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 3.674
  • Land: nl
  • de kroezeboom bierbrouwerij
    • Kroezeboom Bierbrouwerij
Mooi aangevlogen William! Dank!

Offline William

  • Maasland thuisbrouwers genootschap
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.096
  • Land: nl
  • kloek, kloek, kloek en gezondheid!
    • Kloekus
Niet geheel onbelangrijk: welke was als Eisbock het best geslaagd?

Smaak is persoonlijk maar de Wilderen Blond en de Straffe Hendrik vond ik het best. Beide gist gedomineerde bieren. De oud bruin was ook best lekker: vol en zoet

Offline seed7

  • Beheerder
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 5.031
  • Land: nl
    • Moaneschien
Haha. Mooi! Dank

Ingo

Tags: experiment