Skip to main content.

Hoe werkt het?

Deze pagina bouwt voort op het algemene verhaal over RIMS / HERMS en is als volgt opgedeeld:

• Introductie: een introductie van de installatie, met enkele foto's
• Termen en Definities: enkele veel gebruikte begrippen worden hier uitgelegd
• Starten van het brouwproces: een beschrijving hoe de installatie opgestart wordt
• Het maischen: een uitleg hoe het maischproces in zijn werk gaat
• Het spoelen: een uitleg hoe het spoelen in zijn werk gaat
• Het koelen: een uitleg hoe het koelen in zijn werk gaat
• En? Hoe werkt het? Een beschrijving van het uiteindelijke resultaat, samen met wat grafieken

Alle afzonderlijke fasen, evenals de overgangen hiertussen, worden geregeld door het brouwprogramma. De beschrijving van de gebeurtenissen, zoals hieronder vermeld, zijn dus volledig geautomatiseerd.

Introductie

De huidige brouwinstallatie is een redelijk uitgebreide installatie. Heel iets anders dan de twee pannetjes en de luierdoek (als filter), die ik in het begin gebruikte. De brouwinstallatie bestaat uit een aantal componenten (voor meer detail over deze componenten, zie brouwinstallatie):

• De PC: hierop draait een redelijke kale uitvoering van Windows XP en het, volledig in eigen beheer gemaakte, software programma e-brew!
• De elektronica kast: hier is alle (zelf gemaakte) elektronica in geplaatst
• De pannen / brouwketels: momenteel zijn dit pannen van 150 L (HLT, warmwaterketel), 115 L (MLT, maischketel) en 140 L (kookketel).
• De magneetpomp: het hart van de brouwinstallatie, zorgt voor het rondpompen en het overpompen naar andere ketels
• De tegenstroomkoeler (counter flow 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)

Op de foto zie je het grootste deel van de brouwinstallatie, de warmwaterketel (HLT) zie je links, in het midden de maischketel (MLT) en rechts de kookketel. De pomp en de CFC zijn op deze foto ook zichtbaar (achter de koperen pijpen en de groene slang in de onderste schap).
We spreken hier van een HERMS / RIMS brouwinstallatie.

De werking van de gehele installatie wordt duidelijker door die schematisch weer te geven:

Termen en Definities

Om te beginnen een aantal termen, die we in het schema tegenkomen:

• HLT, Hot Liquid Tun: de warmwaterketel, bevat al het spoelwater. Deze pan (nu nog 90 L) wordt binnenkort vervangen door eentje van 150 L
• MLT, Mash Lauter Tun: de maischketel, bevat de mout met het maischwater. Dit is een dubbelwandige ketel, met isolatie van glaswol. Het totale volume is ruim 110 liter.
• Boil, de kookpan. Hier wordt het maischwater na afloop van het maischtraject verzameld. We noemen het dan 'wort'. In deze pan wordt ook de hop toegevoegd en vindt het koken plaats
• CFC, Counter Flow Chiller, de tegenstroomkoeler. Het bier uit de kookketel wordt hier gekoeld waarna het in het gistvat stroomt.
• V1 .. V10: dit zijn kogelkleppen, een soort ventielen die je open en dicht kunt zetten. In feite is dit nog het enige stukje handwerk in de brouwinstallatie. Maar ook hiervoor zijn plannen aanwezig om deze te vervangen door elektrisch gestuurde kleppen.
• Fermentor: het gistvat. Ik heb gistvaten van 120 L en 60 L en daarnaast diverse gistvaten van 30 liter.

Starten van het brouwproces

Bij de start van het brouwproces zorg ik ervoor dat alle leidingen goed zijn doorgespoeld. Daarna zet ik alle kleppen dicht, behalve klep V8. Deze heeft een speciale functie, namelijk die van by-pass voor de pomp. Hiermee kun je het aantal liters per minuut regelen dat door de leidingen stroomt (gemeten zijn waarden tussen 3 en 12 liter per minuut). Daarna controleer ik alle leidingen. De meeste zitten vast met snelkoppelingen en ik check of ze allemaal dicht zijn. Daarna vul ik de HLT met water en start ik het brouwprogramma op de portable PC. Het programma warmt het water op tot 57 °C. Dit opwarmen kan trouwens ook via een ingebouwde timer functie gebeuren. Dus 's avonds in programmeren en 's morgens als je gaat starten is het water al direct op de juiste temperatuur!

Vervolgens worden de kleppen V2 en V4 open gezet. Het programma zet vervolgens de pomp aan, waardoor de gewenste hoeveelheid water in de MLT wordt gepompt. Tijdens dit pompen wordt ook klep V1 al geopend, zodat er al water uit de MLT stroomt, via de pomp door klep V4 gaat, dan door de warmtewisselaar stroomt (in de HLT) en weer terug in de MLT stroomt.

Na het bereiken van het juiste volume in de MLT wordt klep V2 weer dicht gezet. Vervolgens voeg ik de geschrote mout aan het water in de MLT toe. De kleppen V9 en V10 zijn toegevoegd om het reinigen van het systeem makkelijker te maken, tijdens het brouwen staan ze altijd dicht.

Wat betreft klep V5: deze wordt eigenlijk niet meer gebruikt. Het was de bedoeling om tijdens een maischrust de warmwaterketel alvast op te warmen naar de volgende maischtemperatuur. Om te voorkomen dat het maischwater dan meeverwarmd wordt, is klep V5 toegevoegd. Hiermee kan de warmtewisselaar gebypassed worden. Maar het is makkelijker om tijdens dit voorverwarmen de pomp uit te zetten (hetgeen ook het gedrag is, dat nu in het brouwprogramma gerealiseerd is).

Het maischen

Het maischwater wordt nu continu rondgepompt (MLT -> V1 -> pomp -> V4 -> HLT warmtewisselaar -> MLT). Door de temperatuur in de HLT te verhogen, kan het programma ook de temperatuur van het maischwater verhogen. Dit kan zelfs sprongsgewijs gedaan worden, door V5 te openen en V4 te sluiten. De ervaring leert dat de begintemperatuur van het water in de HLT meestal 3 °C hoger moet zijn dan in de MLT. Dus als ik 52 °C wil bereiken in de MLT (als inmaischtemperatuur), moet ik de HLT begintemperatuur op 55 °C instellen.

Het spoelen

Nadat het maischen klaar is, wordt V7 geopend en wordt een deel van het wort in de kookketel gepompt. Als het juiste volume is bereikt, wordt V7 weer gesloten en wordt V2 geopend. Het vloeistofpeil in de MLT stijgt dan weer. Als de gewenste hoeveelheid spoelwater toegevoegd is, wordt V2 weer gesloten. Het programma laat dit dan 20-25 minuten staan, zodat het spoelwater voldoende tijd krijgt om goed te mengen.

Daarna wordt V7 weer geopend, zodat een deel van het wort wederom opgevangen wordt in de kookketel. Dit wordt een (instelbaar, meestal 4-5) aantal keren herhaald door het programma. Als er dus 50 L spoelwater toegevoegd moet worden, dan voegt het programma 5 keer 10 liter spoelwater toe (of 4 keer 12.5 liter). Al die tijd regelt het brouwprogramma de temperatuur van het water en houdt dit constant op 80 °C. Gedurende dit hele traject blijft de pomp dus lopen.

Na afloop van het spoelen pompt het programma alle wort uit de maischketel naar de kookketel. Hierna kan de pomp uitgezet worden. Alle kleppen staan nu weer dicht. Ik zorg ervoor dat de brander onder de kookketel al in een vroeg stadium aangaat. Als ik klaar ben met spoelen, probeer ik het wort in de kookketel aan de kook te hebben. Ik voeg de hop toe en kook 90-120 minuten. In de tussentijd reinig ik meestal de MLT.

Het koelen

Als het koken afgelopen is, laat ik het hete wort 5 minuten staan. Daarna worden de kleppen V3 en V6 geopend en zorg ik ervoor dat de CFC op de waterkraan is aangesloten en dat het koelwater loopt. Ik zet de pomp aan zodat het hete wort direct gekoeld wordt in de CFC en tegelijkertijd in het gistvat gepompt wordt. Dat de CFC uitermate efficiënt is, blijkt wel uit de prestaties: 50 L wort wordt gekoeld tot 20 °C in ongeveer 10 minuten. Het koelwater wordt gloeiend heet en is ideaal om mee schoon te maken. Als alle wort uit de kookketel gepompt is, zet ik de pomp weer uit. Hierna kan het schoonmaken beginnen. Ik pomp dan heet water door alle leidingen, zodat die goed schoon worden.

En? Hoe werkt het?

In één woord: geweldig! Ik heb een aantal kinderziekten moeten overwinnen, zoals een lekkende pomp en niet werkende thermometers, maar het hebben van een pomp is een groot voordeel. Ook het instellen van een bepaalde temperatuur is veel beter te regelen. Ik hoef niet meer met zware pannen te sjouwen waar heet water in zit. Ook hoef ik geen uur meer te wachten totdat het bier gekoeld is, waarna ik nog eens een half uur moet wachten voordat het ook nog eens in het gistvat zit. Ik win dus een aantal uren t.o.v. de oude situatie.

Wat ik zelf ook als een groot voordeel zie, is de flexibiliteit van het computerprogramma. Ik heb het programma zodanig geschreven dat alle parameters instelbaar zijn, zoals bijv. het aantal keer spoelen, of de P, I en D waarden van de regelaar. Eenmaal ingestelde parameters worden automatisch opgeslagen in het Register van Windows, zodat bij opnieuw starten van het programma deze waarden direct weer goed staan.

En als ik een keer andere functionaliteit wil, die niet direct met de bestaande parameters te realiseren valt, dan maak ik een update van het brouwprogramma. Inmiddels zijn er zo al heel wat updates geweest!

Hier zie je een grafiek die afkomstig is van een log file. Deze grafiek laat zien hoe de verschillende temperaturen veranderen tijdens een brouwsessie. Het programma schrijft iedere 5 seconden alle relevante gegevens naar een log file.

Uitleg van de grafiek:

• Tset_MLT: dit is de referentie temperatuur voor de MLT. Deze temperatuur is afkomstig van het maisch schema dat gebruikt wordt
• Tset_HLT: wordt berekend door het programma. Dit is de referentie temperatuur voor de HLT en wordt meestal een paar graden hoger ingesteld dan Tset_MLT (om temperatuurverliezen te compenseren).
• Thlt: de gemeten en gefilterde temperatuur, zoals afkomstig van de digitale (12 bit + sign) temperatuursensor die in de HLT gemonteerd is.
• Tmlt: de gemeten en gefilterde temperatuur, zoals afkomstig van de digitale (12 bit + sign) temperatuursensor die in de MLT gemonteerd is.
• Ttriac: de gemeten en gefilterde temperatuur, zoals afkomstig van de vermogenselektronica. Als deze temperatuur te hoog wordt, dan wordt de elektronica afgeschakeld.

Wat opvalt aan deze grafiek zijn de golfjes bij de HLT temperatuur (gele lijn). Hier valt aan te zien dat de PID regelaar nog niet goed ingesteld was. Hieronder staat een tweede grafiek, waarin de PID regelaar wel goed staat ingesteld. De HLT temperatuur is in dit geval de dikke blauwe lijn.
De rimpelingen, zoals je die nog op de bovenste grafiek kon zien, zijn hier vrijwel volledig weg. De temperatuur wordt in dat geval binnen 0.05 °C stabiel gehouden. Er zijn nog slechts 5 kleine piekjes te zien (rechts in de grafiek). Dat zijn de momenten waarop spoelwater uit de HLT naar de MLT gepompt werd. Maar de PID regelaar heeft totaal geen moeite met deze verstoring, zoals je ziet.




Terug naar boven