Brouwinstallatie

Deze pagina geeft een detail beschrijving van de verschillende componenten waaruit de brouwinstallatie bestaat. Voor sommige specifieke onderdelen, zoals de elektronica en de software, zijn aparte pagina's gemaakt.

De brouwinstallatie bestaat uit de volgende onderdelen:

De warmwaterketel (Hot Liquid Tun, HLT): de meest linkse ketel van de brouwinstallatie
De maischketel (Mash/Lauter Tun, MLT): de ketel in het midden van de brouwinstallatie
De kookketel (boil kettle): de meest rechtse ketel van de brouwinstallatie
De magneetpomp: het hart van de brouwinstallatie
De tegenstroomkoeler (counterflow chiller, CFC): de koeler die het kokendhete wort afkoelt tot kamertemperatuur
De gasbranders: twee branders van 24 kW (!) elk, instelbaar tussen 0 % en 100 % vermogen (modulerend)

De warmwaterketel (Hot Liquid Tun, HLT)

De HLT, oftewel de warmwaterketel, is de meest linkse ketel van mijn opstelling en kan 150 liter water bevatten.

Deze pan bevat een warmtewisselaar, waar het maischwater doorheen stroomt. Op de foto zie je diverse aansluitingen:

De voorste aansluiting is voorzien van een kogelklep (met het blauwe handvat). Dit is klep V2 (zie Hoe werkt het?) en gaat naar de ingang van de pomp.
Net daarboven zit een aansluiting voor de digitale temperatuursensor (LM92). Deze aansluiting loopt tot in de HLT, zodat een nauwkeurige temperatuuraflezing door het brouwprogramma mogelijk is.
Aan de rechterkant zitten twee aansluitingen (beiden gelast). Dit zijn de aansluitingen voor de warmtewisselaar. De onderste aansluiting is aangesloten op klep V4 (nog net op de foto te zien). De bovenste leiding wordt aangesloten op de bovenkant van de maischketel.

Verwarmen van het water gebeurt via een gasbrander (24 kW, 82000 BTU/uur), zie ook de gasbranders. De HLT staat op een steun, waaronder de gasbrander gemonteerd is (de grijze kast onder de HLT). Het geheel staat op een betonnen blok om de warmte enigszins tegen te houden. Op de foto is ook goed de gasaansluiting (22 mm) te zien, die door het betonnen blok omlaag loopt naar de gasklep. De gasklep van deze gasbrander wordt vanuit het brouwprogramma aangestuurd.

Om een snelle temperatuurstijging mogelijk te maken is een roermechanisme in de ketel gemonteerd, die in tegenstroom is aangesloten met de warmtewisselaar. Dit om een goede energie overdracht van de warmwaterketel naar de maischketel mogelijk te maken. Het roermechanisme wordt weer aangedreven door een boormachine. Dit bleek de meest effectieve manier te zijn om een langzaam draaiend systeem te realiseren, die voldoende vermogen had om de waterpartij in beweging te brengen.

In het inwendige van de warmwaterketel zijn de volgende zaken te zien:

Op de bodem een koperen ring die via een RVS pijpje ervoor zorgt dat bijna al het water uit de pan gezogen kan worden. Het pijpje komt uit op klep V2.
De warmtewisselaar bestaat uit een aantal koperen wikkelingen (in totaal ongeveer 10 meter).
Een koperen pijpje dat tussen de ringen van de warmtewisselaar gemonteerd is en recht omhoog wijst. Hierin zit de digitale temperatuursensor gemonteerd

Terug naar boven

De maischketel (Mash/Lauter Tun, MLT)

De MLT, oftewel de maischketel, is de middelste pan van mijn opstelling en kan 115 liter bevatten. Deze pan vormt het hart van de brouwinstallatie.
Het is een dubbelwandige ketel, die door een professionele metaalbewerker perfect is afgewerkt. De binnendiameter is 54 cm, de wanddikte is 2½ cm en de hoogte is 50 cm. De ruimte tussen de wanden is ook nog eens gevuld met glaswol. De ketel isoleert zodanig goed, dat zelfs bij 80 °C er aan de buitenkant niets van te voelen is!

Aan de buitenkant zitten de volgende aansluitingen:

De aansluiting voor de digitale temperatuursensor, deze zie je linksonder. Op de foto, zie je de kabel hiervoor nog net de pan in gaan
De aansluiting midden onder is voorzien van een kogelklep (met het blauwe handvat). Dit is klep V1 (zie Hoe Werkt Het?) en is aangesloten op het filter, dat op de bodem van de MLT ligt
De aansluitingen rechtsonder zijn de aansluitingen voor het peilglas en voor de volume uitlezing op de portable PC. Op de foto zie je het peilglas gemonteerd zitten. Daarnaast zie je een koperen leiding, waar een kleine plastic slang ingaat. Die slang is aangesloten op een druksensor (die in het kastje linksonder op de foto gemonteerd zit). Hiermee kan het brouwprogramma continu het volume bepalen dat in de ketel zit
De geïsoleerde aansluiting bovenin is afkomstig van de warmtewisselaar uit de HLT. Deze aansluiting is gemonteerd op de retourleiding die bovenin de maischketel geplaatst is.

Bovenstaande foto laat het binnenste van de maischketel zien. Er zijn diverse onderdelen op te zien:

De retourleiding, bovenin de ketel. Dit is een ringleiding met gaatjes aan de binnenkant, zie hieronder voor een detail foto.
De ringleiding onderin de ketel. Dit is een ring met sleufjes en gaatjes aan de onderkant. Hierdoor wordt het wort uit de ketel gezogen, maar blijven de moutdeeltjes in de maischketel.
De waterdichte leiding waarin de temperatuursensor ingegoten is.
Het pijpje waarmee het volume van de maischketel uitgelezen kan worden. Dit is een open verbinding naar buiten toe. Voordat je water in de maischketel doet, moet je dus het peilglas erop gezet hebben!

Hier zie je een detailfoto van de retourleiding bovenin de ketel. Je kunt hier de gaatjes aan de binnenkant van de ring zien. Deze gaatjes zorgen ervoor dat het wort zachtjes op het graanbed gestort wordt. Door voldoende gaatjes te maken, ontstaat er vrijwel geen schuimvorming.

Op deze foto zie je de onderzijde van het MLT filter. Dit is dus de zijde die op de bodem van de maischketel ligt! Er zijn allemaal gaatjes ingezaagd, zodat de mout in de pan blijft en het maischwater opgezogen wordt. De mout gaat dan automatisch fungeren als een filterbed, en dat is precies de bedoeling.

Dit MLT filter wordt, middels een snelkoppeling bevestigd op de bodem van de maischketel. Het is dan aangesloten op klep V1, zodat hiermee de uitstroom van het maischwater geregeld kan worden. Op het Internet wordt of zo'n constructie gebruikt of een gaatjesbodem. Maar zo'n filter leek mij de meest praktische constructie en het werkt uitstekend. De idee hiervoor heb ik wederom niet zelf bedacht, maar van een brouwcollega op het Internet.

Terug naar boven

De kookketel (boil kettle)

De kookketel is de meest rechtse ketel van mijn installatie en is ook volledig van roestvrij staal en gemaakt door een vakman. De binnendiameter is 60 cm, de hoogte is 50 cm. Dit resulteert in een netto volume van 141 liter. Maar wil je flink kunnen doorkoken, dan is het handig om niet meer dan 100 liter tegelijk te koken (op de foto zie je dat ik me daar niet helemaal aan gehouden heb!).

De kookketel kent 1 aansluiting onder in de ketel. Deze gaat via een koperen leiding naar een klep. Op deze klep worden twee leidingen aangesloten. De ene leiding gaat naar klep V3 (die weer is aangesloten op de ingang van de pomp), terwijl de andere leiding naar klep V7 gaat (zie Hoe Werkt Het? voor een gedetailleerde beschrijving van deze kleppen). Op deze manier zijn beide leidingen dus verbonden met het filter in de kookpan.
Rechts onderin op de foto zie je een kastje met een knop zitten. Hierin zit de elektronica die de modulerende gasbrander aanstuurt. Ik hoef deze niet via de computer te regelen, met de hand zacht of voluit zetten volstaat.

Normaliter is het zo dat de aansluiting onderin de kookpan de uitgang is, terwijl de ingang voor de kookketel bovenin zit (zoals bij de maischketel). Het voordeel hier is dat er slechts 1 pijpje nodig is. Deze constructie is niet mogelijk bij de maischketel, omdat dan het filterbed te zwaar zou worden verstoord. Bij de kookpan heb je daar geen last van.

Het filter van de kookpan (gezien vanaf de onderkant)

Het koperen filter in de kookpan is in feite niets meer dan een ringleiding die via een snelkoppeling aangesloten kan worden op de aansluiting onderin de kookpan. In het filter zijn sleufjes gezaagd die als een filter functioneren.
Deze sleufjes liggen op de bodem van de kookpan.

Het filter heeft een unieke dubbele functie, afhankelijk van de stand van de kleppen V3 en V7:

Functie 1: het verzamelen van wort. Klep V7 staat open, dit gebeurt tijdens het maischen als het wort gereed is en (een deel) naar de kookpan gepompt kan worden. Omdat de sleufjes op de bodem van de kookpan liggen, gaat dit heel rustig en ontstaan er geen luchtbellen.
Functie 2: het koelen van het wort. Klep V3 staat open, dit gebeurt na het koken van het wort. De hopbloemen kunnen niet door de sleufjes van het filter heen en blijven dus achter, terwijl het wort naar de tegenstroomkoeler gepompt wordt. Hier is het van belang dat er hopbloemen gebruikt worden en geen hoppellets, omdat deze het filter verstoppen.

Terug naar boven

De magneetpomp

De pomp vormt het hart van de gehele brouwinstallatie. Het is een zogenaamde magneet pomp. Dat betekent dat de motor een magneet aandrijft die dus heel snel ronddraait. Hierdoor gaat het binnenste van de pomp draaien. Er is dus geen mechanische verbinding tussen de motor en de pomp, zodat zo'n pomp nooit kan lekken. Ideaal dus. In Nederland is moeilijk om hieraan te komen, of je moet ze bestellen in de VS. Deze pomp, merk Iwaki, komt uit een dialyse machine (met dank aan mijn broer Maurice!) en begint nu dus zijn tweede leven als brouwpomp! Over deze pomp ben ik zeer tevreden, hij is fluisterstil en krachtig genoeg voor mijn brouwinstallatie.

Metingen hebben laten zien dat ik ongeveer 10-12 liter per minuut kan rondpompen, hetgeen redelijk is. Als de pomp te weinig vermogen heeft, dan gaat het erg lang duren voordat de maischketel op temperatuur is. Om deze reden moet je dan ook een pomp nemen die minimaal 15-17 L/minuut aan kan. Ook is het van belang om leidingen met een minimale doorsnede van 15 mm te nemen. Anders haal je deze volumes niet.

Dit is mijn vorige pomp: die was van brons en is via een as bevestigd aan de elektromotor. De elektromotor heeft een vermogen van 370 Watt (220 Vac). De pomp kan in twee richtingen pompen, maar voor de brouwinstallatie had ik de richting vastgezet. De pomp heeft twee aansluitingen van 20 mm die ik op twee kunststof leidingen aangesloten heb. De kunststof leidingen zijn weer vastgezet op een 22 mm koperen buis. Via een knelkoppeling (T, 22 x 15 x 15 mm) werden beide leidingen aangesloten op de 15 mm leidingen. De voorste kunststof leiding is de ingang van de pomp, de achterste leiding is de uitgang van de pomp.

Het nadeel van deze pomp was dat er eigenlijk teveel vermogen wordt geleverd, waardoor ik genoodzaakt was om een by-pass toe te voegen (klep V8, zie Hoe Werkt Het?). Deze verbindt de uitgang van de pomp direct met de ingang, zodat de pomp altijd over voldoende vloeistof beschikt en het allemaal wat minder hard gaat. Het andere nadeel van deze pomp was de hoeveelheid herrie die geproduceerd werd. Maar het grootste nadeel is dat de pomp gemakkelijk kan gaan lekken.

De nieuwe Iwaki magneetpomp heeft al deze problemen dus niet. Als je geld wilt uitgeven aan een pomp, koop dan niet zo'n bronzen onding. Koop gelijk een magneet pomp!

Terug naar boven

De tegenstroomkoeler (counterflow chiller, CFC)

De tegenstroomkoeler (Engels: Counter Flow Chiller, CFC) is een geweldig apparaat dat er voor zorgt dat een grote hoeveelheid heet bier (van ongeveer 100 °C) in zeer korte tijd gekoeld wordt tot ongeveer 20 °C. De CFC bestaat in feite uit een lange koperen leiding waar het hete bier doorheen loopt. Daarover heen is een zwarte kunststof slang gemonteerd waar, in tegengestelde richting, koud kraanwater door heen loopt. Het kraanwater loopt dus langs de koperen binnenleiding. Een CFC heeft dus altijd 4 aansluitingen: Bier in, Bier uit, koelwater in en koelwater uit. Op de foto zie je een tweetal aansluitingen. De plaats waar de groene slang op gemonteerd is, is koelwater uit. Rechts daarvan is de plaats waar het bier de koeler ingaat. De uitgang van de koeler is een kunststof slang die ik in het gistvat hang.

In het verleden maakte ik, zoals de meeste thuisbrouwers, gebruik van een wortkoeler (zie de foto hiernaast). Door deze wortkoeler liet je koud kraanwater stromen. De wortkoeler zelf plaatste je in de kookpan. Na ongeveer een uur heen en weer bewegen van die wortkoeler had je dan je bier voldoende gekoeld. Omdat er beneden de 60 °C gevaar bestaat dat je bier geïnfecteerd raakt, moest je erg voorzichtig zijn. Ik spande luierdoeken over de pan, maar echt optimaal was dat niet. Het vervelendste was nog dat je continu die wortkoeler moest bewegen, om een efficiënte koeling te krijgen.

Mijn oude wortkoeler is op een gegeven moment geëvolueerd naar een tegenstroomkoeler, d.w.z. ik heb de koperen leidingen van de wortkoeler gebruikt als binnenleiding voor de tegenstroomkoeler. Het grootste probleem bij de constructie van deze tegenstroomkoeler is om de zwarte kunststof slang over de koperen leiding te krijgen. Hier is heel wat olijfolie ingegaan, alvorens dat voor elkaar was!

Terug naar boven

De gasbranders

Over de verschillende manieren van verwarmen valt het nodige te vertellen. Zo ben ik ooit begonnen met een relatief kleine brander op flessengas. Deze vielen echter makkelijk om te bouwen naar aardgas. Nadeel van deze brander is het relatief beperkte vermogen (8 kW, 27000 BTU/uur).
Brander 1 (8 kW)

Als je deze brander echter in combinatie gebruikt met een elektrisch verwarmingselement, dan wordt de performance acceptabel. Deze oplossing heb ik dan ook een aantal jaren gebruikt voor de warmwaterketel.

Brander 2 (12.5 kW)

Voor de kookketel had ik meer vermogen nodig, mijn oog viel dan ook op een zogenaamde paella brander van Garcima. Deze hebben een vermogen van 12.5 kW (42000 BTU/uur), hetgeen net genoeg is om 80 liter goed te laten koken. Nadeel is dat die brander bij Brouwland ongeveer 200 euro kost! Na lang wikken en wegen heb ik deze toch maar gekocht. Ook hier heb ik een aantal jaren prima mee gebrouwen.

Brander 3 (24 kW)

Via een buurman van mij, die loodgieter is, kreeg ik regelmatig oude CV ketels binnen om te slopen (als hij een nieuwe ketel installeert, verwijdert hij de oude). In feite is zo'n CV ketel een volwaardige brouwinstallatie! Nu is er veel verschil in CV ketels: de oude ketels zijn niet modulerend (branders is AAN of UIT), de nieuwere ketels zijn allemaal modulerend (regelbaar tussen 0 en 100 %).

Na het slopen van de nodige CV ketels kwam ik erachter dat de meest interessante ketels de AGPO Ferroli 1324T ketels zijn. Die bevatten een modulerende gasklep, type V4600N van Honeywell (spoel moduregeling is de V7335A), die relatief makkelijk aan te sturen is (28 Vdc pulsbreedte gemoduleerd signaal).

Ik laat het brouwprogramma (met zijn ingebouwde PID regelaar) de brander onder de warmwaterketel aansturen. Prachtig om te zien dat het brouwprogramma de vlam automatisch groter / kleiner maakt.
Voor de brander onder de kookketel heb ik wat elektronica gemaakt waarmee je de vlam m.b.v. een knop kunt regelen. Deze hoeft namelijk niet door het brouwprogramma geregeld te worden. Dat doe ik liever met de hand.

Maar het mooiste is de brander zelf, die is ongeveer 24 kW (82000 BTU/uur)! En dat is erg veel warmte, meer dan genoeg voor mijn brouwinstallatie. Zelfs als deze brander half open staat, dan wordt het al heel snel heel erg tropisch!
Ook handig is dat deze brander voorzien is van een elektronische vonkontsteker, kwestie van gas aan zetten, knop indrukken en de waakvlam is aan! Het enige waar je voor moet zorgen is een goede aarding, anders verstoort de vonkontsteker de elektronica.

Terug naar boven