Rendement van mijn (nieuwe) installatie

[De Waard]

Goede morgen, ik ben een nieuw lid van dit forum. De laatste weken heb ik een brouwerij gebouwd voor 20 liter wort. Voor verwarming tijdens het maischen gebruik ik directe injectie van stoom.

Ik heb een aantal keren gebrouwd en ik probeer het rendement van het proces uit te rekenen. Ik kon echter steevast uit boven 100%. Misschien maak ik een rekenfout. Hier is een voorbeeld:

Ik start met 4039 gram Pale mout en  1000 gram Munich mout. Volgens BrouwHulp.xls heeft dit een opbrengst van 3.87 kg suiker.( Beide mouten hebben een opbrengst van 80.07% en bevatten4% water)

Het eerste wort heeft een dichtheid van 1090. Ik start met 15 liter water. Plato, berekend met de functie sgtoplato (BrouwHulp.xls) is 21.5.

Ik dacht dat Plato betekent: Suiker/(Suiker+water). Hiermee bereken ik de hoeveelheid in mijn wort op 4.12 Kg, dus meer dan wat in de mout zou zitten.

Als ik het water gehalte van de mout als 0 neem krijg ik een rendement van 100%
Kan iemand me zeggen waar ik fout ga?

(Natuurlijk verlies ik suiker met het spoelen en bij het transport naar het fermentatievat, maar dat is niet het issue hier)

[MO]

Ik bereken mijn opbrengst door via BrouwHulp in te voeren hoeveel liter wort met welk SG ik net voor hopkoken in mijn ketel heb.
Als jij uit 5 kg mout 15 liter SG 1090 haalt, dan neem ik mijn petje voor je af want dan heb je  volgens BrouwHulp een rendement van 92%. Overigens is dit natuurlijk niet het SG van het eerste wort maar van de totale 15 liter.

Hoe goed kun jij je volume meten?

[Tsjerk]

Voor verwarming tijdens het maischen gebruik ik directe injectie van stoom.

Kun je ons hier wat meer over vertellen.

   Tsjerk

[Emile]

Aha, jullie zijn me net voor. Ik ben zeeeer geïnteresseerd hoe je die directe injectie m.b.v. stoom doet. Tot nu toe heb ik altijd gedacht dat dit onbereikbaar / te gevaarlijk is voor hobbybrouwers.

Wat je meting betreft: het staat of valt met een nauwkeurige meting van zowel je SG als je volume. Je hebt het over "Het eerste wort heeft een dichtheid van 1090". Maar je moet natuurlijk het totale volume meten net voor het hopkoken (zoals MO ook al stelt) en niet de SG meten van het eerste wort alleen (dat is natuurlijk super geconcentreerd).

Dus hoeveel liter heb je in je kookketel en wat is daar het SG van?

Maar nogmaals: ik hoor heel graag (en met mij waarschijnljik vele anderen) hoe je e.e.a. met stoom realiseert

Emile

[Jacco]

Met stoom heb ik al eens iets gelezen op het forum.

Had Jacques niet geexpirimenteerd ermee 

[De Waard]

Wat betreft mijn rendement berekening: jullie hebben gelijk, ik moet mijn metingen verbeteren. Volgende keer zal ik het water wegen op 1 gram nauwkeurig. De dichtheid moet ik doen met de hydrometer, dat is naruurlijk ook niet zo fantastisch. Mijn aanname is dat de 15 kg startwater nog steeds in het beslag zit, en dat het homogeen is in het beslag vóór het spoelen. Het eerste wort is dus een monster van de batch, en je kan dus in principe de hoeveelheid opgeloste suiker berekenen. Natuurlijk krijg je later verliezen door spoelen en overzetten.

Wat betreft het stoom: ik maak dit in een pressure cooker. Ik heb een gat geboord in het deksel, en de stoom wordt door een Cu leiding in de spoelhevel geleid. Deze hevel heeft al spleten die in het beslag uitkomen. Ik kan dus de stoom mooi in het beslag injecteren.

1 gram stoom geeft bij condensatie genoeg warmte om 500 gram water een graad C op te warmen. Een zeer efficiënte warmte overdrager dus. De pressure cooker staat op een grote gaspit (heb ik in Taiwan gekocht, wordt daar gebuikt voor wok koken) . Om naar de volgende maisching stap te gaan houdt ik de temeratuur in de gaten op een PC, die meet de temperatuur met een NTC weerstand. Interface is een Ohmmeter met RS232 uitgang, maar ik heb ook gewerkt met een LabJack type U3. deze laatste is met een prijs van €99,00 wel zeer interesant....

Op deze wijze kan ik de temperatuur verhogen zeg van 63 C tot 73 C in een minuut of zo. Probleem is niet de stoommethode maar de homogeniteit in het beslag. In de buurt van de "collapsing" stoombellen is het 100 C, maar het warmtetransport maar de temperatuur sensor is traag. Een mooie opgave voor het PID project. Ik los het op door goed te roeren.

Nadat ik dit klaar had heb ik de methode gezien op een US site: http://brewingtechniques.com/library/backissues/issue2.4/jones.html
Hier wordt de pressure cooker onder druk gezet, en de stoom gedoseerd via een kraan. Ik ben bang mijn vingers te branden, ik houd dus alles rond atmospherische druk, en ik regel door het gas aan en uit te zetten.

Indien jullie meer willen weten zal ik een uitgebreide beschrijving maken, met foto's en zo. Ik heb nu geen tijd, ik heb een batch beer te brouwen.

[Drents Hopbier]

Ik start met 4039 gram Pale mout en  1000 gram Munich mout.
Het eerste wort heeft een dichtheid van 1090. Ik start met 15 liter water.
Ik dacht dat Plato betekent: Suiker/(Suiker+water). Hiermee bereken ik de hoeveelheid in mijn wort op 4.12 Kg, dus meer dan wat in de mout zou zitten.

Plato is grammen suiker per 100 gram oplossing. Dus het s.g. van het hoofdwort is niet zo belangrijk. Het s.g. van het totale wort wel. Daaruit is de hoeveelheid suiker te berekenen (s.g.=gewicht/volume) en de verhouding tot de storting is het renement.

Hopbier

[MO]

Ayay, weer een techneut erbij. Goede zaak natuurlijk, maar ik stuur mezelf nog eens op cursus. Eerste vraag: die lokale temperatuur van 100 grC, hoe "lokaal" is dit. Aanbranden is geen issue met stooom, maar de enzymen sterven snel af bij temperaturen boven de 70 grC, ook als dit lokaal is. Haal jij "normale" zetmeel conversies en normale eind soortelijk gewichten?

[Tsjerk]

Zou het ook niet met een stoomreiniger kunnen? Lijkt mij gemakkelijker dan met een hogedruk pan.

groet Tsjerk

[Emile]

Ik vind dit bijzonder interessant. Een nieuw lid dat komt vertellen dat die met stoom gaat verwarmen. 

Ik ben wel benieuwd hoe veilig dit is: hoe voorkom je dat je teveel druk opbouwt en de hele zaak uit elkaar klapt (zeker met zelf geboorde gaten en verbindingen)? Ook MO zijn vraag is heel valide.

Het verhogen van de temp. van 63 graden naar 73 graden in een "minuut of zo" vind ik bijzonder knap, ook al is het maar 15 litertjes. Ik wil hier wel meer over weten, dus als je foto's kunt publiceren, heel graag (ook al begrijp ik dat er eerst bier gemaakt moet worden).

Succes en doe vooral voorzichtig. Het laatste dat we willen horen is dat er ergens in Nederland een lokale stoomwolk is waargenomen.

[William]

Het grote voordeel van stoom is dat dit een direct verhittingstechniek is dus zeer geschikt voor Pale Ale's e.d., maar ben je bij het gebruik van stoom niet bang voor te veel luchtinslag en als gevolg daarvan oxidatie. Een aanwijzing voor (teveel) luchtinslag zou schuimvorming tijdens verwarmen kunnen zijn.

[EtP]

@william: Er kan nooit lucht uit een stoomleiding komen. Dit komt omdat stoom lucht verdringt. Als er stoom uit je stoomleiding komt is de lucht uit de stoomketel. De  stoomleiding moet pas in het bier als er stoom uit komt.

Ik ben niet bang voor plaatselijke oververhitting, omdat het wort sneller de stoomafkoelt dan de stoom het wort opwarmt. Dit komt omdat er maar een klein beetje stoom in komt invergelijking met het wort. Allleen denk ik dat je wel minder snel je wort moet verwarmen, dus minder stoom per tijseenheid zou volgens mij beter zijn zodat het bier beter een gehele temperatuur blijft.

MvG Edwin

[Jacques]

Met stoom heb ik al eens iets gelezen op het forum.
Had Jacques niet geexpirimenteerd ermee 

Klopt. Ruim 20 jaar geleden heb ik een paar brouwsels gemaakt waarbij het wort werd opgewarmd door het inblazen van stoom. De methode was niet door mij bedacht, maar door een hobbybrouwer uit Eindhoven waarvan ik nu even de naam kwijt ben.

De methode was heel simpel. In de opening van een fluitketel werd een siliconen stop met een gat gedaan. Door het gat een hittebestendige zwarte slang. Het andere uiteinde van de slang werd in het beslag gestoken.

Het was niet zo'n succes vond ik. De opwarming duurde vrij lang (veel langer dan door directe verhitting) en door het imploderen van de stoom had je het idee dat je naast een brommer zonder knalpijp stond te brouwen.
Een ander punt dat dat je redelijk wat water aan het beslag toevoegt zonder precies te weten hoeveel.
Voordeel van de methode is wel dat heel lichte bieren er mee kunt brouwen. Je hebt namelijk nagenoeg geen Maillardreacties.

[Edgar]

Op deze wijze kan ik de temperatuur verhogen zeg van 63 C tot 73 C in een minuut of zo.

Dat klinkt niet erg waarschijnlijk. Ik vind het trouwens een mooie methode en ik deel Martin's zorg over lokale verhitting helemaal niet. Bij een decoctie kill je ook 1/3 van de maisch (2 x zelfs) en dat geeft geen enkel probleem. Bovendien is elke verwarmingsmethode een lokale verhitter. Als je een beetje roert kan je dat effect aardig beheersen.

Maar terug over die opwarmtijd. Hoe je het ook wendt of keert, de energie die nodig is om de maisch te verhitten, komt uit het aan de kook brengen van water, en dus uit het verbranden van gas. Het verwarmend vermogen van de condenserende stoom kan nooit hoger zijn dan het vermogen van de brander. Zolang er geen sprake is van afgifte van door druk in de ketel opgeslagen energie, zijn de opwarmtijden per definitie net zo snel als bij directe verhitting door dezelfde brander. Als het heel erg snel gaat, dan heb je gewoon een heel sterke brander (en weinig verlies in de leiding).

Of zie ik één of ander natuurkundig effect over het hoofd?

[William]

Of zie ik één of ander natuurkundig effect over het hoofd?

Een effect dat in het voordeel van stoominjectie kan zijn is de lokale convectie die je krijgt door het imploderende en misschien zelfs wel caviterende effect van de stoombellen (lokaal veel beweging). Hierdoor zou de verhittingsefficientie omhoog kunnen gaan. Als implosies erg sterk worden moet je wel weer beducht zijn op mechanische beschadiging van de moutdeeltjes -> filterproblemen?
Volgens mij blijft de belangrijkste reden om stoominjectie te gebruiken de mogelijkheid om in hele korte tijd lokaal iets te verhitten waarbij de lokale temperatuurgradient door het drukverschil snel wordt vereffend. De lokale druk zou dus versnellend werken. Maar je kunt er natuurlijk nooit meer energie instoppen dan dat de brander kan leveren.

Het nadeel van verdunnen door stoom wordt volgens mij in de praktijk vaak opgelost door verder in het proces een gedeelte van de damp door druk verlaging weer af te laten. Dit zijn dan wel processen die onder continue druk van een paar bar plaatvinden - voor ons niet erg haalbaar......

[Edgar]

Maar je kunt er natuurlijk nooit meer energie instoppen dan dat de brander kan leveren.

Dat is mijn punt. En nu naar 't BONK.

[De Waard]

Ik was even bang dat ik een stoomcursus verwarmingstechniek zou moeten geven, maar gelukkig hebben de leden van het forum deze taak overgenomen. Ik denk dat het essentiële voordeel van de methode die ik toepas- die overigens veel lijkt op de fluitketel met de silicoonrubberen stop-is:

De warmte van de brander wordt omgezet in stoom in de stoomketel. In dit proces is er geen gevaar voor aanbranden, je kan de vlam maximaal zetten. De warmte wordt dan via de stoom getransporteerd in het wort, waar het de warmte overdraagt bij een temperatuur van 100 C. Het verwarmend oppervlak kiest het proces zelf, dit is het oppervlak van de bellen.

Een detail van de uitvoering is dat ik de spoelhevel gebruik als injector. Op de uitgang zit een koppeling waar ik òf de hevel, òf de stoomleiding  kan aansluiten. Zo wordt de stoom geïnjecteerd via de spleetjes in de hevel. Ik krijg dus véél kleine bellen, en geen krachtige implosies. De stoombellen bereiken nooit het oppervak.

Dit weekend ben ik bezig in mijn rol als De Waard. Daarna zal ik de details van het proces publiceren: De opwarmingssnelhied, schatting van de hoeveelheid ingebracht water, de warmtestroom in het maischvat in Watt, enz.

[EtP]

1 gram stoom geeft bij condensatie genoeg warmte om 500 gram water een graad C op te warmen.

Je hebt gelijk, ik had even geen rekening gehouden met de condensatiewarmte maar was uitgegaan van de soortelijke warmte van Stoom. Wat stom van mij

Na berekening kom ik uit dat 1 gram stoom 539 gram water 1 graad Kelvin verwarmt.

Voor water geldt Q = m x c x deltaT
Voor stoom geldt Q = m x Rv

Dus m x c xdetaT = m x Rv
m x 4,190 x 1 = 0,001 x 2260
m x 4,190 = 2,26
m = 2,26/4,190 = 0,539 kg

m = massa
c = soortelijke warmte
deltaT = temperatuursverschil
Rv = verdampingswarmte/condensatiewarmte.

Het opwarmen van het water zal nog heel iets meer zijn omdat de stoom, wat water is geworden ook nog afkoelt van 100 °C naar de temp van het water.

Voor het wort  zal het heel iets anders zijn omdat de soortelijke warmte van het wort heel iets anders is als van water.
Dit is denk ik te verwaarlozen.
 
MvG Edwin

[Drents Hopbier]

Succes en doe vooral voorzichtig. Het laatste dat we willen horen is dat er ergens in Nederland een lokale stoomwolk is waargenomen.

De grasdrogerij bij ons in de buurt heeft een flinke stoomwolk (eigenlijk is stoom zelf onzichtbaar trouwens).
Maar inderdaad, werken met stoom is niet ongevaarlijk.

Hopbier