Wymrażane piwo a zawartość alkoholu

[bromaniack]

Ktoś dysponuje odpowiednią wiedzą, aby się podzielić w jaki sposób obliczyć alkohol w piwie wymrażanym?

[Lasek]

Wydaje mi się że na potrzeby domowe wystarczy, że obliczysz teoretyczną zawartość czystego alkoholu przed wymrażaniem po czym następnie podzielisz przez objętość piwa uzyskaną po wymrażaniu.

Np.

Przed wymrażaniem 20 litrów piwa - 5% czyli 1 litr czystego alkoholu. 

Po wymrażania 15 litrów piwa w czym 1 litr czystego alkoholu więc 1/15=6,6%

[kantor]

Tak to nie działa bo nie cały alkohol zostaje w części płynnej

[MistrzSuspensu]

Przydałby się wykres faz alkohol-woda w zależności od temperatury i stężenia. Niestety tak na szybko szukając znalazłem tylko wykresy w zakresie ciecz-para do destylacji/rektyfikacji. Może ktoś ma jakiś w książce od inżynierii chemicznej?

Z drugiej strony łatwiej chyba będzie znaleźć jakieś dane doświadczalne, bo mamy tutaj do czynienia z układem woda-etanol-cukry.

[kantor]

Wprost to chyba ciężko, bo układ jest w najlepszym uproszczeniu trójskładnikowy i raczej mocno zależy od procesu (np. temp, szybkości chłodzenia czy przede wszystkim od udziału ciecz/ciało stałe).

 

Na szybko znalazłem taki art o wymrażaniu piwa (tylko z 47r )

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/j.2050-0416.1947.tb01328.x/pdf

[Lasek]

Tak to nie działa bo nie cały alkohol zostaje w części płynnej

A ile przeklamania daje taka uproszczona metoda jak opisalem?

[kantor]

Podobno sporo, kiedyś czytałem jak ktoś wymrażał czysty układ etanol-woda (np. 5-10% alk, później łatwo zrobić pomiary stężenia) i zatężenie było minimalne, podobno przy piwach wymrażanych największy efekt jest z tego, że mocno zatęża się ilość cukrów.

 

edit:

Najlepiej po prostu oznaczyć alkohol po wymrażaniu piwa, najprostsza jest chyba metoda z oddestylowaniem etanolu, wystarczy kolba i chłodnica.

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez kantor

[paradox]

Cholera, pisałem, pisałem i mi się skasowało... W międzyczasie Kantor połowę mojego postu podsumował

 

Druga połowa odnosiła się do linku z badania - na ostatniej stronie ostatnia tabela sugeruje, że głównym czynnikiem wpływającym na zawartość alko jest temperatura wymrażania - dla większości piw kontrolnych w -12* otrzymywali ok 14% alkoholu. W -20 IPA poszła do 20+% alko (wow). Obawiam się niestety, że w  warunkach domowych trudno będzie powtórzyć te wyniki - badacze używali wirówek do separacji grysu lodowego, który tworzył się w piwie i maksymalnego odzysku cennych substancji.

 

Z drugiej strony, słyszałem (gdzieś kiedyś), że w Ameryce przez wymrażanie, bez destylacji, uzyskiwali mocną wódę z wina albo "bimbrowego" zacieru (nie pamiętam). Wymogiem był tęgi mróz

[MistrzSuspensu]

Chłodzenie powinno być raczej powolne, tzn. przechłodzenie (różnica między temperaturą roboczą, a temperaturą krystalizacji) jak najmniejsze. Inaczej intesyfikuje się zjawisko okluzji, w kryształach zostaną uwięzione dodatkowe cząsteczki z fazy ciekłej, czyli sprawność takiego procesu będzie spadać. Tak, więc nie polecam wymrażania przy dużym mrozie na dworze. Trzeba najpierw sprawdzić temp. krystalizacji mieszaniny w układzie przynajmniej etanol-woda i chłodzić do mniejszej o 1°C-2°C (nie wiem jednak czy szybkość procesu za bardzo nie spadnie). Nie rozwiązuje to problemu wyliczenia składu wymrożonego piwa, ale przynajmniej proces będzie przeprowadzony w miarę poprawnie.

EDIT: Wirówka to słaby pomysł, bo pewnie piwo za bardzo by się utleniło. Można poczekać, aż kryształy się rozrosną. Oni używają wirówki, żeby dokładnie rozdzielić obie fazy. Wynik jest wtedy dokładniejszy.

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez MistrzSuspensu

[kantor]

badacze używali wirówek do separacji grysu lodowego,

To jest kolejny problem, bo piwo domowe zawiera tyle centrów nukleacji, że tworzy się po prostu coś ala śnieg i dużo cieczy w nim zostaje.

 

 

 

Chłodzenie powinno być raczej powolne, tzn. przechłodzenie (...)

Ta teoria to dobra by była co najwyżej do piw mikrofiltrowanych  

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez kantor

[Lasek]

Cholera, pisałem, pisałem i mi się skasowało... W międzyczasie Kantor połowę mojego postu podsumował

 

Druga połowa odnosiła się do linku z badania - na ostatniej stronie ostatnia tabela sugeruje, że głównym czynnikiem wpływającym na zawartość alko jest temperatura wymrażania - dla większości piw kontrolnych w -12* otrzymywali ok 14% alkoholu. W -20 IPA poszła do 20+% alko (wow). Obawiam się niestety, że w  warunkach domowych trudno będzie powtórzyć te wyniki - badacze używali wirówek do separacji grysu lodowego, który tworzył się w piwie i maksymalnego odzysku cennych substancji.

 

Z drugiej strony, słyszałem (gdzieś kiedyś), że w Ameryce przez wymrażanie, bez destylacji, uzyskiwali mocną wódę z wina albo "bimbrowego" zacieru (nie pamiętam). Wymogiem był tęgi mróz

Ten amerykaski wynalazek to Applejack, wedlug wiki nawet do 40% uzyskiwane poprzez wymrazanie. 

https://en.wikipedia.org/wiki/Applejack_(beverage

[bromaniack]

Cieszę się, że dyskutujecie na ten temat. Nie ukrywam, że nie mam pojęcia jak podejść do tego zagadnienia. Wymrażałem Porter Bałtycki oczywiście jak to bywa z pierwszyzną popełniłem wiele błędów, które teraz widzę. Tak w liczbach z tego, co zmierzyłem mogę napisać, że piwo bazowe miało ekstrakt 22,2 plato i odfermentowało do 7,5 plato co daje około 8,5% alko. Po pierwszym wymrożeniu ekstrakt końcowy jest zwiększony o 1 plato, czyli poziom cukrów został zwiększony to logiczne. Teoretycznie można olać tę sprawę z alkoholem, ale nie daje mi to spokoju i jestem bardzo ciekawy ile, choć mniej więcej może mieć % to piwo. Nie wspomniałem że piwo wymrażałem w zamrażalce w której temperatura dochodziła do -27 st. i sprawdzałem kiedy następuje krystalizacja. 

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez bromaniack

[MistrzSuspensu]

Ile lodu otrzymałeś? Albo o ile zmieniła się objętość? Roztapiałeś lód i mierzyłeś jego gęstość? Próbowałeś może jak ten lód smakuje?

 

EDIT:

Tak sobie myślę, że można zgrubnie sprawdzić zawartość alkoholu w lodzie roztapiając go, a następnie doprowadzając do wrzenia. Trzeba by tylko mieć termometr z rozdzielczością przynajmniej 0,1°C-0,2°. Jeśli rzeczywiście lód zawiera sporo etanol to temp. wrzenia też dość mocno powinna się obniżyć. Przy 5% temp. wrzenia 95,9°C. Cukier też zmienia temp. wrzenia, ale nie tak mocno. Dla 10% roztworu sacharozy znalazłem wartość temp. wrzenia równą 100,4°C, dla 20% 100,6°C. Nie jest to dokładne, ale może coś dało by się ustalić.

Być może wezmę się za wymrażanie mojego Weizenbocka za jakieś 3 tygodnie to zacznę kombinować jak będzie mi się chciało

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez MistrzSuspensu

[bromaniack]

Ile lodu otrzymałeś? Albo o ile zmieniła się objętość? Roztapiałeś lód i mierzyłeś jego gęstość? Próbowałeś może jak ten lód smakuje?

 

EDIT:

Tak sobie myślę, że można zgrubnie sprawdzić zawartość alkoholu w lodzie roztapiając go, a następnie doprowadzając do wrzenia. Trzeba by tylko mieć termometr z rozdzielczością przynajmniej 0,1°C-0,2°. Jeśli rzeczywiście lód zawiera sporo etanol to temp. wrzenia też dość mocno powinna się obniżyć. Przy 5% temp. wrzenia 95,9°C. Cukier też zmienia temp. wrzenia, ale nie tak mocno. Dla 10% roztworu sacharozy znalazłem wartość temp. wrzenia równą 100,4°C, dla 20% 100,6°C. Nie jest to dokładne, ale może coś dało by się ustalić.

Być może wezmę się za wymrażanie mojego Weizenbocka za jakieś 3 tygodnie to zacznę kombinować jak będzie mi się chciało

Właśnie nie wpadłem na pomysł zmierzenia lodu. Smakowało dość wodniście pomimo tego kolor był nie wiele mniej jaśniejszy. Zamrażałem 12 litrów a pozostało 5 litrów. Wiem że proces ogólnie polega na sporych stratach w moim przypadku było sporo błędów, które z czasem poprawie.

[kantor]

Ja jak kiedyś wymrażałem, to piwo bazowe 17,9°Blg-->6,0°Blg, po wymrażaniu ciecz 6,5°Blg, lód 4,6°Blg, masa lodu 1,25kg, objętość początkowa 4,5l, czyli mamy cztery niewiadome: dwie masy (czy tam stężenia/udziały ale na masach będzie się wygodniej liczyło) alkoholu i dwie cukru, do tego można ułożyć cztery równania: na sumaryczną masę alkoholu, na sumaryczną cukru i dwa na blg, czyli układ równań chyba powinien być jednoznacznie rozwiązywalny.

 

edit:

Czyli w  zasadzie potrzebny jest wzór na °Blg (albo gęstość) w zależności od masy zawartego alkoholu i cukru.

Ktoś ma jakiś gotowy czy trzeba będzie spróbować to wyprowadzić?

 

edit 2:

Co do temperatur wrzenia, teraz właśnie warzę i brzeczka wrze przy około 98,1-98,2°C przy ciśnieniu u mnie ok 987hPa (jak mój zabytkowy barometr wskazuje dobrze w ogóle ), jak kiedyś warzyłem w Pracowni to tez mówili, że temperaturę przy wrzeniu mają zazwyczaj 97-99°C i nigdy nie dochodzi do 100°C, a nie mieszkam jakoś wysoko, więc te rozważania z tablic trzeba konkretną poprawkę na ciśnienia brać.

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez kantor

[Smul&Sons]

Cześć, mam takie pytanie, w jaki sposób wymrażaliście piwo, ja się przymierzam ale nie wiem jak się do tego zabrać. Pierwszy pomysł miałem taki żeby użyć filtru z oplotu (standardowy fermentor z kranikiem i zamocowany filtrem, wypełniony piwem i umieszczony w zamrażalniku) ale nie wiem czy to dobry pomysł skoro ciecz w kraniku też zamarznie... Może zamrozić piwo w jednym fermentorze a potem ostukać ścianki i przerzucić lód do tego z oplotem? A może zamrozić tylko częściowo i oddzielać od brył lodu? Z góry dzięki za protipy. Pozdro 

[kantor]

Ja robiłem tylko testowo z części rauchbocka i wykorzystałem 3 butelki 1,5l i zamrażalkę, a późnej duże sitko z filtrem z jakiejś szmatki

Też jak już pisałem częściowo zamrożone piwo to raczej wygląda jak śnieg z wodą niż pływające bryły lodu.

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez kantor

[dirk gently]

Zmierzyć Blg przed operacją, po operacji i blg lodu (po roztopieniu oczywiście). Na tej podstawie da się wyliczyć wszystko.

Blg przed operacją powie jaka jest zawartość alkoholu (zakładam że znamy OG). Potem to już układ dwóch równań z dwiema niewiadomymi.

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez dirk gently

[FurioSan]

Tylko piwo to nie tylko alkohol i woda - zmiennych jest wiecej

[kantor]

 

 

Potem to już układ dwóch równań z dwiema niewiadomymi.

To rzuć te równania, bo blg zależy zarówno od ilości cukrów, jak i alkoholu, a nie można założyć że cukier i alkohol w takim samym stopniu się zatężą.

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez kantor

[dirk gently]

Jasne, cukier zignorowałem jako że jego ilość jest mała w porównaniu z ilością wody i alkoholu. Wprowadzi to pewną niedokładność.

[kantor]

Jasne, cukier zignorowałem jako że jego ilość jest mała w porównaniu z ilością wody i alkoholu.

Na jakiej podstawie tak sądzisz?

 

Dane z przykładowego wymrażania (blg cieczy i lodu po stopieniu) masz kilka postów wyżej i z nich wynika raczej, że ilość cukrów jest podobna do ilości alkoholu.

 

 

edit:

 

Ja w tym momencie widzę układ sześciu równań z sześcioma niewiadomymi i to tylko przy założeniu, że pomijamy kontrakcję objętościową i przyjmujemy jakąś gęstość cukrów (np. 1,55g/cm3) (po to aby można było związać bezpośrednio gęstość z udziałem wody, alkoholu i cukru w roztworze), jak ktoś ma lepszy pomysł albo jakieś dane empiryczne gęstości układu woda-cukier-etanol, to z chęcią zobaczę

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez kantor

[dirk gently]

No dobra, przekonałeś mnie

[MistrzSuspensu]

 

Jasne, cukier zignorowałem jako że jego ilość jest mała w porównaniu z ilością wody i alkoholu.

Na jakiej podstawie tak sądzisz?

 

Dane z przykładowego wymrażania (blg cieczy i lodu po stopieniu) masz kilka postów wyżej i z nich wynika raczej, że ilość cukrów jest podobna do ilości alkoholu.

 

 

edit:

 

Ja w tym momencie widzę układ sześciu równań z sześcioma niewiadomymi i to tylko przy założeniu, że pomijamy kontrakcję objętościową i przyjmujemy jakąś gęstość cukrów (np. 1,55g/cm3) (po to aby można było związać bezpośrednio gęstość z udziałem wody, alkoholu i cukru w roztworze), jak ktoś ma lepszy pomysł albo jakieś dane empiryczne gęstości układu woda-cukier-etanol, to z chęcią zobaczę

 

Zacząłem układać równania, ale niestety utknąłem w miejscu gdzie trzeba podać stężenie alkoholu i cukrów w lodzie. W wolnym czasie poszukam jakiś wykresów równowagi, bez tego chyba nie da rady. Od razu zakładam, że jeśli coś gdzieś jest, to pewnie dla układu etanol-sacharoza-woda.

[kantor]

Głównym problemem jest zależność (czyli jakiś wzór) gęstości roztworu od stężenia (udziału) cukru i stężenia (udziału) alkoholu, albo jakieś dane empiryczne do tego gdzieś będą albo trzeba założyć brak kontrakcji, inaczej ciężko to będzie ruszyć.

 

Reszta jest prosta, nic innego nie potrzebujesz, żadnych wykresów równowagowych ani nic w tym stylu, stężenie dla lodu, jest tym samym co dla cieczy, bo do pomiaru i tak to topisz, czyli w rezultacie masz jakby separacje roztworu ciekłego na dwa różne roztwory ciekłe (czyli problem polega na tym, że masz roztwór bazowy dla którego znasz udział cukru, alkoholu i wody, a po separacji masz dwa różne roztwory których znasz tylko gęstości, a potrzebujesz udziały - sześć niewiadomych, potrzebne sześć równań ).

 

edit:

Chyba najlepiej będzie wyrazić te gęstości jako mieszaniny czystego etanolu (znana gęstość) i roztworu cukru w wodzie (znane gęstości dla różnych stężeń) ale i tak trzeba ten nieszczęsny brak kontrakcji założyć.

W ten weekend to średnio mam czas ale w przyszłym tygodniu może nad tym siądę, chyba że będzie już rozwiązane

 

edit 2:

To może na początek tak

udział (masę) wody możesz wyrazić przez 1 - udział cukru i alk. czyli będą 4 równania (albo 6 z m_całk1 = m_cukr1 + m_alk1 + m_woda1 i gęstość jako funkcja trzech zmiennych):

 

q1 = f (m_cukr1, m_alk1)

q2 = f (m_cukr2, m_alk2)

m_cukr2 + m_cukr1 = m_cukr0

m_alk1 + m_alk2 = m_alk0

 

m_cukr1, m_cukr2, m_alk1, m_alk2 - szukane, reszta jest dana

Edytowane 13 Stycznia 2017 przez kantor