This is an old revision of the document!
Stary opis projektu (w tym opis podstaw procesu warzenia) znajduje się poniżej, tu rozbijam projekt na PROBLEMY, ROZWIĄZANIA, SPECYFIKACJE i PRZEBIEG.
Kadź zacierna
Garnek z pokrywką około 50 litrów, fajne ceny są w sklepie Szron. Od dokładnych rozmiarów garnka z pokrywką zależą rozmiary wnętrza kadzi. (Do przemyślenia: istnieje możliwość zakupienia 50-litrowego garnka z kranikiem, główne garnki dzielą się na wysokie i średnie).
Ważne! Zakładamy, że nie naruszamy struktury garnka! To oznacza, że wszystko doprowadzamy przez pokrywkę/od góry. W konsekwencji główna jednostka jest nieruchoma, podwieszona wysoko, a operujemy tylko garnkiem. Garnek jest zaizolowany, żeby ograniczyć utratę ciepła.
SPECYFIKACJA GARNKA: jeszcze nie wiadomo
Jednostka grzewcza
Przepływowy podgrzewacz wody i jednocześnie chłodnica, podłączony do dwóch obiegów: zamkniętego pod ciśnieniem i normalnego, prysznicowego. Ma cztery zadania: 1) dostarczanie wody o określonej temperaturze, 2) podgrzewanie/utrzymywanie temperatury, 3) chłodzenie, 4) czyszczenie instalacji pod ciśnieniem.
Obieg zamknięty: woda doprowadzona jest do miedzianej rurki zawiniętej po wewnętrznej stronie kadzi. Rurka wchodzi pionowo i owija garnek od dna.
Obieg otwarty: woda o określonej temperaturze doprowadzana jest spryskiwaczem kroplowym do kadzi po całej szerokości naczynia.
PROBLEM: pomiary objętości cieczy i temperatury. Rozwiązanie: pływak we wnętrzu mieszadła oraz wielopunktowy pomiar temperatury.
SPECYFIKACJA PODGRZEWACZA: brak
Mieszadło
Mieszadło miesza od dołu i od strony instalacji grzewczej, ponad filtratorem (?). Wewnątrz zawiera pływak i czujniki temperatury.
SPECYFIKACJA MIESZADŁA: brak
Filtrator
Filtrator to oplot na dnie garnka i wychodząca z kadzi rura, którą brzeczka przy pomocy pompy grawitacyjnej wędruje do innego naczynia.
PRZYKŁADOWY OPIS DZIAŁANIA KADZI:
1. Pusty garnek zostaje podniesiony tak, aby połączyć się z pokrywką. 2. Przepływowy podgrzewacz wody w obiegu otwartym podaje wodę o temperaturze ok. 65 stopni. 3. Czujnik wysokości cieczy informuje o wystarczającej ilości wody. 4. Od góry do kadzi dodawany jest ześrutowany słód. 5. Mieszadło rozpoczyna pracę. 6. Czujniki temperatury informują o średniej temperaturze. 7. Przepływowy podgrzewacz reguluję temperaturę wody w obiegu zamkniętym, stabilizując temperaturę roztworu na odpowiednich poziomach. Przebiega proces zacierania, ustalający temperaturę gęstego zacieru na odpowiednich poziomach. 8. Zakończenie zacierania, mieszadło kończy pracę i przez 10 minut filtrat segmentuje się. 9. Filtracja. Poprzez splot na dnie kadzi 2 litry filtratu grawitacyjnie przepływają do drugiego naczynia. 10. Filtrat (2 l.) jest zwracany do głównej kadzi (mechanicznie lub automatycznie). 11. Reszta filtratu odprowadzana jest do innego naczynia. 12. W trakcie przepływowy podgrzewacz wody podaje w obiegu otwartym wodę o temperaturze 72 stopni. 13. Po osiągnięciu konkretnej ilości cieczy w drugim naczyniu (czujnik wysokości), następuje koniec wysładzania. 14. Garnek opada, przechyla się i niepotrzebne resztki wypadają ze środka. 15. Garnek powraca na miejsce, jest czyszczony ciśnieniowo (uwaga, brak specyfikacji!) 16. Po wyczyszczeniu garnka drugi pojemnik podnosi się i z pomocą pompy grawitacyjnej filtrat zwrócony zostaje do kadzi. 17. Kiedy ciecz znajdzie się w kadzi, uruchomione zostaje mieszadło i przepływowy podgrzewacz wody w zamkniętym obiegu. 18. Brzeczka doprowadzona zostaje do wrzenia, w odpowiednich momentach podawane są odpowiednie ilości chmielu. 19. Po zakończeniu gotowania następuje 5-10 minut przerwy (mieszadło wciąż pracuje). 20. Przepływowy podgrzewacz wody chłodzi brzeczkę do określonej temperatury. 21. Brzeczka zostaje napowietrzona (?), zadana drożdżami i przelana do fermentatorów. Ten moment nie jest dobrze rozwiązany, ze względu na różna ilość osadów w kadzi można przeprowadzić go ręcznie, przelewając ciesz z przechylanej kadzi.
STARY OPIS
Warzelnia jest nazywana sercem browaru. Stosuje się bardzo różne rozwiązania - instalacje składają się z jednego do czterech połączonych naczyń. W piwowarstwie domowym warzelnia to po prostu garnek i jedno wiadro z kranikiem i oplotem. W warzelni przebiega proces warzenia piwa, który składa się z czterech części: zacierania, filtracji, chmielenia, schładzania.
Naszym celem jest jak największa automatyzacja procesu, aby był prosty, powtarzalny i dokładny, a w dodatku oszczędny i szybki. Kontrola procesu to oddzielny projekt: brewery-kontrola-procesu.
I Zacieranie
Aby aktywować enzymy zawarte w słodzie, musimy przy pomocy odpowiedniego algorytmu podgrzewać mieszaninę słodu i wody. Potrzebujemy: 1. Kadź zacierna (np. taki garnek za 254 zł, umożliwia warzenie na raz do 40 litrów piwa). Musi być to pojemnik, który umożliwi długotrwałe gotowanie 25-43 litrów roztworu. W celu ułatwienia procesu warto wyposażyć pojemnik w: a) kranik do którego od środka można dokręcić oplot metalowy (ok. 1,5 metra), b) systemu czyszczenia, który pozwoli łatwo opróżnić pojemnik z pozostałości gotowanego słodu. 2. Mieszadło (mieszające od dna, tak aby było skuteczne przy np. 10 litrach i przy 40 3. Podgrzewanie + sterowanie temperaturą. 4. Ew. grzałka przepływowa, która przyśpieszy i ułatwi proces wysładzania. 5. Ew. dwustronna pompa. 6. Ew. waga. 7. Dozownik chmielu z zewnętrznym sterowaniem (przy warzeniu używa się 1-3 rodzaje chmielu i chmieli się w 1-4 dawkach od 10 do 200 gr [wyjątkiem jest sytuacja, kiedy chmiel dorzuca się co 5 minut przez godzinę, nie stosuje się tego w profesjonalnym browarnictwie, ale ponoć daje dobre efekty. Moje piwo chmielone w ten sposób dopiero dojrzewa).
SPIN proponuje podgrzewanie przy pomocy mieszadła umieszczając w mieszadle grzałkę elektryczną, albo podpięcie samego mieszadła. Trzeba by zaprojektować kształt mieszadła i wykonać je z materiału bezpiecznego w kontakcie z żywnością oraz takiego, na ściankach którego nie będzie karmelizował się cukier.
q3k proponuje dodawanie chmielu podajnikiem z małych pudełeczek zamontowanych na szybie. SPIN zastanawiał się nad dozownikiem chmielu z kuli w której wydrążone jest miejsce o odpowiedniej objętości (tutaj minusem wydaje się być jednak cena)
Jak to powinno działać (propozycja): 1. Potrzebujemy ok 28 l. wody o określonej temperaturze (45-60 stopni) - uzyskujemy ją podgrzewając wodę w kadzi lub nalewając ją grzałką przepływową), dodajemy do niej słód (8 kg dla standardowego piwa). 2. Mieszadło zaczyna pracować, ustalamy temperaturę na odpowiednim poziomie. Zaczyna działać algorytm przetrzymywania zacieru w odpowiedniej temperaturze. 3. Po skończonym warzeniu (około 1,5 h) zacier ma temperaturę 76 stopni. Mieszadło przestaje działać. Młóto opada na dno. Po paru minutach odkręcamy kranik i przez oplot przefiltrowana brzeczka spływa do dodatkowego zbiornika podobnej wielkości. 4. Po zakończeniu filtracji grzałką przepływowa dostarczamy do kadzi ok. 10 litrów wody w temperaturze 74 stopnie. Mieszadło zaczyna działać (ok. 5 minut), następnie ponownie filtrujemy zawartość (to tzw. wysładzanie). W zależności od rodzaju piwa proces powtarzamy 1-3x.
Po zakończeniu procesu mamy kadź zacierną z X kilogramami mokrego słodu, do 40 litrów brzeczki. Musimy możliwie szybko oczyścić kadź (ręcznie wyjąć słód? Bardzo trudne przy takiej wielkości naczyniu), można zamontować szeroki zdecentralizowany zawór, którym przepłuczemy pojemnik.
Następnie musimy przepompować 40 litrów brzeczki z powrotem do czystej kadzi. ponieważ jest to 40 litrów, to można albo podzielić całość na dwie mniejsze części (dwa wiadra), albo zastosować pompę.
Przepompowaną brzeczkę znów podgrzewamy do temperatury 100 stopni. W odpowiednich czasach dodawany jest chmiel. Brzeczka gotuje się 60-90 minut (w wyjątkowych przypadkach można przedłużyć czas gotowania przed rozpoczęciem chmielenia, aby odparować więcej wody i uzyskać więcej cukrów złożonych).
Po zakończeniu chmielenia musimy jak najszybciej ostudzić brzeczkę do temperatury, w której będzie fermentować piwo. SPIN proponuje chłodnice powietrzną + chłodzenie przepływowe (na tym się nie znam, więc nie opisze tego dobrze). Pod koniec procesu trzeba napowietrzyć brzeczkę tak, aby jej przy okazji nie zakazić (kurz, bakterie itp.). Na tym również zupełnie się nie znam.
Schłodzona i napowietrzona brzeczka ląduje w pojemniku, w którym przebiegać będzie fermentacja. Wystarczy dodać drożdże i wstawiamy pojemnik do pomieszczenia o odpowiedniej temperaturze.
? Zacieranie dwuwarowe
Istnieje metoda tzw. zacierania dwuwarowego, która poprawia jakość niektórych rodzajów piwa. Jest związany z systemem podgrzewania roztworu. Np.: mamy 10 litrów cieczy o temperaturze 60 stopni. Chcemy uzyskać temperaturę 72 stopnie, więc w tym celu oddzielamy część cieczy, podgrzewamy ją do wyższej temperatury (np. 78 stopni) i zwracamy do głównego naczynia, gdzie temperatura wyrównuje się na żądanym poziomie. Aby podnieść ją ponownie stosujemy analogiczny zabieg.
Wprowadzenie takiego systemu wymagałoby dynamicznego przepompowywania cieszy miedzy dwoma pojemnikami, kontrolowania jej ilości itp., nie wiem, czy na nasze obecne możliwości ma sens/jest możliwe przeprowadzenie takiego rodzaju zacierania. Dlatego poddaję temat pod dyskusję.
BTW: Objętość kadzi zaciernej wyznacza ilość uzyskanego piwa. W browarnictwie domowym jest to 20 litrów, tutaj proponowałbym objętość max 40 litrów. Tyle uwarzonego piwa można przelać potem do wiader albo jednej większej beczki. Minusem takiej objętości jest fakt, że trudniej powstałą instalację zbudować i obsługiwać (przemieszczanie 60-litrowych beczek trzeba już robić z głową).