Hoe werkt het?

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

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

Schema van de brouwinstallatie

We spreken hier van een HERMS brouwinstallatie.

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 niet goed te zien (ze liggen achter de koperen pijpen en de groene slang in het onderste schap).

Termen en Definities

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

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 PC. Het programma warmt het water op tot de vooraf ingestelde temperatuur. 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. Tijdens een maischrust kan de warmwaterketel alvast opgewarmd worden naar de volgende maischtemperatuur. Om te voorkomen dat het maischwater dan meeverwarmd wordt, wordt tijdens dit voorverwarmen de pomp uitgezet.

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. De ervaring leert dat de begintemperatuur van het water in de HLT meestal 1-2 °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 53-54 °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 12-15 minuten staan, zodat het spoelwater voldoende tijd krijgt om alle suikers op te nemen. 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 78 °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. Het programma zorgt ervoor dat de brander onder de kookketel al in een vroeg stadium aangaat en dat het wort tegen de kook aangehouden wordt. Als ik klaar ben met spoelen, wordt het wort in de kookketel zo snel mogelijk aan de kook gebracht. 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: 80 L wort wordt gekoeld tot 20 °C in ongeveer 20 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 situatie in mijn beginjaren. 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:

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.

Meer recent heb ik een Python script geschreven om de logfile, die het brouwprogramma maakt, weer te kunnen geven. Ik run het script in Thonny en dat geeft dan de volgende output:

In een logfile zijn meerdere sessies opgeslagen. Ik kies hier sessie 001, omdat dat de sessie van de brouwdag zelf is geweest: van 06:09 tot 14:59 uur. Vervolgens geeft dit python script een aantal interessante zaken weer, zoals de gemiddelde tijd om 1 °C in temperatuur te stijgen: 84.1, 81.5 en 86.0 seconden per °C. In toestand 16 "Chill and Pump to Fermentation Bin" wordt het wort met gemiddeld 3.2 liter per minuut gekoeld en in het gistvat gepompt. Verder worden de starttijd en tijdsduur gegeven van de belangrijkste processtappen. Hierna volgen de grafieken van temperaturen, volumes en toestanden.

Legenda: TsetM = Referentie temperatuur voor de MLT, Tmlt = actuele temperatuur in de MLT. TsetH = Referentie temperatuur voor de HLT, Thlt = actuele temperatuur in de HLT. Tboil = Actuele temperatuur van de kookketel, Tcfc = actuele temperatuur aan de uitgang van de tegenstroomkoeler. Gma_hlt = PID-regelaar output voor de HLT, Gma_boil = PID-regelaar output voor de kookketel

Legenda: Vmlt = Volume in de MLT, Vhlt = volume in de HLT, Vboil = volume in de kookketel.

Legenda: sp_idx = sparge-index, loopt van 0 tot maximaal aantal spoelbeurten, ms_idx = mash-index, loopt van 0 tot max. aantal temperatuurstappen, std = actueel toestandsnummer van toestandsdiagram.

Terug naar boven