Artikelen
2 artikelen uit het clubblad van November 2001
| Terug naar overzicht | |
Electronisch geregeld roerwerk |
tww november 2001 |
|
|
| Terug naar overzicht | |
Leidse RIMS incl. vragen en antwoorden |
tww november 2001 |
Door: Jan-Willem Fukkink
|
|
|
Leidsche RIMSVoor mij waren er diverse redenen om een RIMS te bouwen. Allereerst had ik gemeten dat de temperatuur op verschillende plaatsen in de maisch behoorlijk kan variëren; meer dan me lief was. Experimenten met een pomp en verschillende roerwerken brachten daarvoor geen oplossing en een RIMS wel. Relax, have a homebrew! Theo's Vraagbaak aflevering 6Het artikel van Jan Willem Fukking in het oktobernummer over zijn 'Leidsche RIMS' installatie trok mijn belangstelling, zelfs in die mate dat ik het niet kon nalaten om zelf eens een paar vragen te stellen:
Tenslotte vind ik het prachtig dat dit soort artikelen in ons blad verschijnen, dat brengt weer wat leven in de brouwerij! Theo
Hartelijk dank voor je complimenten. Natuurlijk geef ik graag antwoord op je vragen, zeker ook voor het clubblad. Als je het niet erg vindt verwijs ik soms naar items op mijn website in de sectie 'Brouwavonturen' (http://www.barleys.nl/brouwavonturen.htm). Die items heb ik naar aanleiding van je vragen geschreven, inclusief enige foto's ter verduidelijking. Vraag 1 en 2.De basis van mijn RIMS wordt gevormd door een emaillen Westfalia inmaakketel. Onder in de ketel ligt een RVS filterbodem. Hij is aangesloten op een kraan, waarvoor ik een gat heb geboord in de ketelwand. Over het algemeen wordt boren in email sterk afgeraden, omdat er snel stukjes afspringen en het metaal eronder bloot komt te liggen. Ik heb dat als volgt aangepakt: Allereerst heb ik met behulp van een spijker een deukje geslagen op de plek waar het gat moest komen (ca. 2,5 cm boven de bodem van de ketel). Vervolgens heb ik met een 18 mm metaalboor en weinig toeren een gat geboord. Het deukje zorgt ervoor dat de boor niet uitglijdt op het email. Het resultaat was een enigszins rafelig gat en afgesplinterd email. Vervolgens heb ik het gat uitgeslepen met een Dremel en een slijpsteentje tot ongeveer 22 mm. Een veiligheidsbril en oorbeschermers zijn wel aan te raden! Door het uitslijpen verdwijnen de afgesplinterde emaillen randen, althans ze worden veel minder. Ik had wel meer dan één slijpsteentje nodig om het gat voldoende groot te maken. Een mooi alternatief voor een kogelkraan is natuurlijk een vlinderkraan met in het kraanhuis een klep. Vlinderkranen zijn echter (voor mij) onbetaalbaar. Op de foto zie je aan de kogelkraan ook nog een RVS snelkoppeling. Die zijn een stuk duurder dan een Gardena koppeling, maar in die laatste kan op den duur wat speling ontstaan waardoor lekkage kan optreden. Vraag 3.De in- en uitstroom van de mag-drive pomp zijn voorzien van schroefdraad (je kunt allerlei aansluitingen bestellen). Een Gardena koppeling (klein model) past daar heel goed op. Echter, aan de uitstroom gebruik ik een gewone wartel uit veiligheidsoverwegingen. In mijn brouwinstallatie heb ik de pomp namelijk zo geplaatst dat de uitstroom naar boven wijst (om luchtophopingen te voorkomen in de leidingen). Als ik de snelkoppeling van de uitstroom zou lostrekken zou er een restje vloeistof uit de slang kunnen lopen, bijvoorbeeld in het motorhuis van de pomp. Om dat te voorkomen dus een wartel, die ik bij het opzetten van de installatie goed vastdraai met een waterpomptang. Monkey proof, zoals dat heet! Vraag 4.De mag-drive pomp is geschikt voor 230 Volt. Dat kun je bij de bestelling aangeven en kost ongeveer 20 US$ extra. Vraag 5.De metalen filterbodem heb ik kant en klaar gekocht bij www.morebeer.com. Hij is verkrijgbaar in 9, 10 en 12 inch (= 30,5 cm). De filterplaat is veel boller dan je dacht: in het midden is hij 2,5 cm hoog (de plaat, dus zonder het knietje). Het metalen knietje zal al aan de plaat toen ik hem kocht. Het stukje plastic slang dat er aan zit is slangtype 3 dat ik beschrijf in mijn stukje over slangen en koppelingen. Er staat niet op dat het 'food grade' is maar ik ga er (voor het gemak) vanuit dat het dezelfde spec's heeft als slangtype 4, en daar staat 'food grade' op. Ik heb al allerlei vreemde smaken aan mijn bier gehad (één op de drie batches mislukt; ik ken het gevoel) maar ik denk niet dat dit van dat slangetje komt. Het zijn over het algemeen verzuringen, dus infecties en de bieren die wel lukken smaken uitstekend (al zeg ik het zelf). Inderdaad zuigt de pomp de wort af uit de ruimte onder de bolling, die dus wat groter is dan je dacht. Overigens loopt de wort ook op zwaartekracht uit de kraan, vanwege de hoeveelheid wort boven het kraanniveau. Ik heb met deze filterplaat nog nooit een dichtgeslibde bostel gehad, terwijl ik (op volle snelheid) ongeveer 8 liter per minuut rondpomp op een brouwvolume van 20 tot 25 liter! Dat komt denk ik ook door de relatief grote gaten (2 mm) in de filterplaat waar toch vrijwel geen graandeeltjes doorheen komen. Ja, ja het is een bijzonder filterplaatje en dat is het ;-) Vraag 6 en 7.De instroomverdeler is één van de kenmerkende onderdelen van een RIMS-installatie. Het is de bedoeling dat een instroomverdeler de rondgepompte wort zo rustig mogelijk laat terugstromen in de maischketel. Enerzijds om contact met zuurstof te vermijden (dus niet een dikke straal in de maischketel laten plonzen met de bijbehorende schuimvorming); anderzijds om het gevormde filterbed niet te verstoren.
De volgende poging was een variatie op een andere basisvorm die je wel vaker tegenkomt: uitgaande van de H-vorm worden aan de uiteinden van de H bochtstukjes gemaakt die omhoog wijzen. Daardoor wordt de uitstroom rustiger en gelijkmatiger verdeeld over de vier openingen. Bovendien blijft hij goed schoon te maken.Bij mijn variant ben ik helemaal doorgeslagen met de T-stukken en bochten met als resultaat een soort octopus met 8 openingen, die schuin omhoog wijzen. Het idee voor mijn volgende instroomverdeler kreeg tijdens een gezamenlijke brouwdag van mijn brouwclub 't Wort Wat (in Hoofddorp). Daar lieten diverse brouwers een plastic deksel in hun maisch drijven om daarop het spoelwater te kunnen gieten. Naar wens waren er nog gaten geboord in de deksel zodat het spoelwater op diverse plaatsen langs en door de deksel kon stromen. Vraag 8.Een PID controller moet je vergelijken met een elektronische kamerthermostaat (even afgezien van de dag- en weekschema's). Je stelt de doeltemperatuur in en de controller meet met een voeler de huidige temperatuur. Is de huidige temperatuur te laag dan schakelt de controller via een relais een warmtebron in, net zo lang tot de gemeten temperatuur gelijk is aan de doeltemperatuur. Een PID controller schakelt daarbij zo slim dat de doeltemperatuur zo min mogelijk overschreden wordt ('overshoot') en vervolgens zo goed mogelijk in stand gehouden. Het hele verhaal geldt overigens ook voor de omgekeerde situatie waarbij iets gekoeld moet worden, bijvoorbeeld door het aan- en uitschakelen van een koelkast. Zelf heb ik inmiddels de ETC (Electronic Temperature Controller) van Grainger aangeschaft, die ik ook in de referentielijst van het artikel 'Leidsche RIMS' vermeld heb. Voor 56 US$ koop je een keurig kunststof kastje met een klein display en een paar knoppen. Je kunt achtereenvolgens instellen: Celcius of Fahrenheit; doeltemperatuur; tolerantie (één of meer graden); en koel- of verwarmschakeling. Overigens, binnen de RIMS commissie gaan we een zelfbouwcontroller uitwerken, die nog goedkoper wordt… Met een ETC kun je alles schakelen dat elektronisch is, waarbij het geschakelde vermogen afhankelijk is van het gebruikte relais. Een gewone kraan van een gasbrander kun je er dus niet mee bedienen. Nou weet ik dat bij minstens één uit de lijst van (ca. 60) 'Thuisbrouwerijen' (op mijn website) een opstelling beschreven staat, waarbij de gasbranders elektronisch aangestuurd werden, maar ik kan niet zo snel vinden welke. Ik zoek nog verder, maar misschien kun je zelf even snuffelen? Vraag 9.(zie het item "slangen en koppelingen" op mijn website) Kunststof slangen gebruik ik op diverse momenten tijdens het bierbrouwen voor het transport van vloeistoffen (water, beslag, wort en bier). Het materiaal moet dan ook bestand zijn tegen temperaturen tussen 10 ºC (kraanwater) en 100 ºC (kokende wort), en geschikt zijn voor levensmiddelen (‘food grade’). Bovendien moet de slang vormvast zijn (bij hogere temperaturen en bij onderdruk als ik een pomp gebruik) en doorzichtig (is erg handig). De afgelopen maanden heb ik geëxperimenteerd met diverse soorten slangen en heb uiteindelijk de ultieme slang gevonden!
Voor het transport van water (heetwaterketel vullen, aan- en afvoer tegenstroomkoeler) heb ik ook wel gewone tuinslang gebruikt, maar ik vond het mooier om alles met één type slang te doen.
Hopelijk heb je hiermee voldoende antwoord op je vragen. Zo niet, dan hoor/lees ik het graag van je! Grtz, Jan-Willem |
|
| Terug naar overzicht | |
Electronisch geregeld roerwerk
Het hekroerwerk, zoals afgebeeld, bestaat uit een drijfstang die aan de onderkant voorzien is van een nylon busje en, via een in de bodem van de ketel aangebracht pen, wordt gecentreerd. Aan de bovenkant wordt deze gecentreerd en geleid door een nylon bus die is aangebracht in een brug die boven op de maischketel wordt bevestigd. De aandrijfmotor wordt ook op deze brug bevestigd (zie tekening). Het roerwerk is aan een buis bevestigd die over de drijfstang heen schuift. Door middel van een pen in de drijfstang en een sleuf in de buis wordt het roerwerk door de drijfstang meegenomen. Het onderste blad van het roerwerk heeft de vorm van een schoep en draait de ene kant op met een scheppende beweging vlak boven de bodem van de ketel. Als het roerwerk de andere kant opdraait zou door de schoepvorm tussen het blad en en bodem het beslag klem kunnen komen te zitten. Hiervoor is het roerwerk vertikaal als het ware losgekoppeld van de drijfstang en kan door de opwaartse druk omhoog komen. De vorm en plaatsing van de overige bladen zijn wel belangrijk maar in dit kader niet zo interessant zolang zij maar een goede mengende werking hebben. Het mooiste is verschillende plaatjes, voorzien van gaten, die onder een hoek op het hek van het roerwerk zijn aangebracht.
De roerwerk besturingselectronica bestaat in feite uit twee delen: een regelbare (gelijkspannings)voeding en een omkeerschakeling. De voedingsbron van dit alles moet een 12 of 15Volts transformator zijn die in staat is de voor het motortje benodigde stroom te leveren. Aan de transformator worden geen hoge eisen gesteld zodat dit een goedkope uitvoering kan zijn, bijvoorbeeld van een hallogeen verlichting. Uit metingen blijkt dat de opgenomen stroom van het motortje tussen de 1 en 2 Ampere ligt, afhankelijk van merk en type motor en in de praktijk de zwaarte van de belasting. Ik hou van een beetje overdimensioneren dus: 4 Ampere, en dat geldt dus ook voor de brugelijkrichter (BR1). De regelbare voeding is gebouwd rondom een speciaal hiervoor ontwikkeld IC (Integrated Circuit): de 723. Door toevoeging van enkele externe componenten is op eenvoudige wijze een gestabiliseerde regelbare voeding te maken. Nou is dat “gestabiliseerde” in ons geval niet zo van belang. Wat wel mooi is meegenomen is de mogelijkheid van een ingebouwde electronische kostsluitbeveiliging. Met behulp van een weerstand (0,15W) in het stroomcircuit begint deze kostsluitbeveiliging bij zo’n 3A in werking te treden en bij 4A wordt de voeding geheel dichtgekepen. Met behulp van potmeter P1 kan de spanning continu gevarieerd worden en met het instelpotmetertje P2 wordt de minimum spanning ingesteld. Dit is bijvoorbeeld het toerental gedurende rustpauzes van het maischproces. Ook dit is weer afhanklijk van type en merk motor, maar kan ook afhankelijk zijn van de aansluiting. Vaak hebben dit soort motortjes een langzame en een snelle aansluiting, dus enig experimenteerwerk kan noodzakelijk zijn. Hoewel de 723 zelf aardig wat stroom kan leveren is voor de aansturing van de motor een extern werkpaard nodig: een 2N3055. Deze zogeheten “power transistor” dient (m.b.v. o.a. een micaplaatje) geïsoleerd op een flink koellichaam gemonteerd te worden. Vooral bij een laag toerental en een flinke balasting moet deze jongen nogal wat energie in de vorm van warmte kwijt. Stel we hebben na gelijkrichting en afvlakking door de buffercondensator C1 een spanning van ca. 15V. Met een minimum draaispanning van 5V blijft er dus 10V over die “weggewerkt” moet worden. Bij een belasting waarbij het motortje 2A vraagt, moet ons paardje dus 2Ax10V=20Watt kwijt!!. Behalve de motor moet ook ons chipje zelf en het omkeer schakelingetje gevoed worden. Dit gebeurt met een spanningsaftakking m.b.v. een D1 en een extra buffercondensator (C2).
Door: Jan-Willem Fukkink
Dat heeft als grote voordelen dat het pomphuis volledig gesloten is (geen lekkage langs de as), dat er geen smeermiddelen in aanraking komen met de wort, en dat de magnetische koppeling als vrijloop fungeert bij overbelasting. Een goede mag-drive pomp is in Nederland heel lastig te krijgen en letterlijk twee keer zo duur als een pomp uit Amerika, inclusief 'shipping & handling' en invoerkosten. Mijn pomp (type 6144MM) kocht ik daarom bij [Moving Brews] voor USD 130 + S&H. Dat kwam uit op NLG 385 + NLG 72 voor de Nederlandse douane. Dat is niet goedkoop, maar dan heb je wel het neusje van de zalm. De baas van Moving Brews (Bill Stewart) is een bijzonder geschikte vent en kan je zeker verder helpen (noem mijn naam maar).
Aan de uitlaat van de pomp zit een kraan (van Gardena) om de stroomsnelheid goed te kunnen regelen. Plaats die kraan NOOIT aan de inlaat, want dan is het pomphuis niet meer volledig gevuld met vloeistof en kan kapot gaan. Tenslotte wordt de wort omhoog gepompt naar de wort-sproeier.
Door de verticale pijp omhoog of omlaag te schuiven kan ik de wort-sproeier vlak boven de wort laten hangen. Bovenaan zit een stukje slang en een Gardena-koppeling.
Momenteel heb ik nog geen thermostaat. De temperatuur in mijn maischketel meet ik met een digitale thermometer, en zet naar wens de verwarming aan of uit. Normale kamerthermostaten zijn niet geschikt omdat ze meestal maar tot 30 ºC gaan. Een hele mooie thermostaat is een zogenaamde PID-controller, die het verwarmingsvermogen doseert (dus verfijnder dan aan/uit) en die zelflerend is (net als sommige kamerthermostaten). Kant-en-klare PID-controllers zijn vrij prijzig (zie bijvoorbeeld [Omega] of [Eurotherm]), maar wellicht zijn ze ook goedkoper te krijgen (zie [Grainger]). Zelfbouw moet ook mogelijk zijn (zie bijvoorbeeld [Tippin] of [Velleman]). Zoek ook eens met Google naar 'PID + controller'.
De aansluiting aan weerszijden wordt gemaakt door twee metalen (soort van) moeren met schroefdraad, die ik vond bij de bouwmarkt. Aan de binnenzijde zit een hard-rubberen volgring als waterdichte afdichting. Die moet iets meegeven, omdat de ketelwand natuurlijk iets rond loopt. Aan de buitenzijde zit een fiberglas volgring. Het geheel vormt een permanente aansluiting, die je eenmalig extreem goed vast moet draaien. Daarna kun je aan de binnen- en buitenzijde naar wens andere zaken aansluiten.
Aan de buitenzijde zit bij mij een RVS kogelkraan (NLG 25 bij installatiebureau Hartwijk in Leiden). Kogelkranen zit heel fijn in het gebruik, maar er schijnt één nadeel aan te zitten: in het kraanhuis zit een plek waar bacteriën zich kunnen ophopen. Zelf kan ik daar niet zo mee zitten, omdat bacteriën tijdens het RIMSen (dus vóór het koken van de wort) niet zo'n probleem zijn. Bovendien spoel ik mijn RIMS altijd goed door, waarbij ik de kraan diverse keren open en dicht doe.
Aan de binnenzijde zit een verloopstukje met daaraan een wartel (slangaansluiting) die via een stukje slang aan mijn filterbodem zit.
Instroomverdelers zijn er in alle mogelijke vormen en variaties (zie het item
Daarna een stukje doorzichtige slang (doorsnede 15 mm) dat tevens dienst doet als kijkglas. Dan een stukje koperen pijp, een bocht, en dan de verticale pijp naar de eigenlijke instroomverdeler. Het geheel is in hoogte verstelbaar door twee rubberen O-ringen rond de verticale pijp, boven het balkje. Zodoende kan de instroomverdeler vlak boven het vloeistofoppervlak hangen. Je kunt het natuurlijk nog mooier doen met een soort stelschroef die de verticale pijp vastklemt in het balkje…
Dat principe is natuurlijk ook bruikbaar in een RIMS. Wat ik wil doen is de octopus verwijderen van de verticale pijp en alleen één T-stuk laten zitten. Dat hang ik dan vlak boven de deksel die drijft in mijn maischketel. In de deksel boor ik dan nog een ring van gaten. Het geheel wordt dus wat simpeler dan de octopus, maar heeft waarschijnlijk nog een extra voordeel. De deksel dekt namelijk een groot deel van het vloeistofoppervlak af, waardoor warmteverlies en verdamping tegengegaan worden. 
Voor de koppelingen gebruik ik momenteel slangaansluitingen met schroefdraad (heet geloof ik een wartel) en slangklemmen (links). Ik heb ook een aantal Gardena koppelingen (midden). Dat werkt een stuk makkelijker omdat het aan- en afkoppelen veel sneller gaat. Uiteindelijk wil ik alles uitvoeren met RVS snelkoppelingen (rechts). Dat ziet er een stuk professioneler uit maar ze zijn wel veel duurder dan de Gardena koppelingen. Ik haal ze bij de Gamma.