Steun deze site. Koop via deze links: Nederlandstalige bierboeken, Engelstalige bierboeken, een bierig artikel of een ander artikel van Bol.com
Het kost je niets extra.

De Wortverzamelpijp nader bekeken

[Bij de publicatie van dit artikel in Proost zijn een aantal afbeeldingen geplaatst. Deze afbeeldingen zul je bij deze Webversie moeten missen. Degenen die een abonnement op Proost hebben zijn dus in hun voordeel.]

In Proost nr. 8 heb ik een artikel geschreven over verschillende systemen voor het filteren van het wort uit de bostel na het maischen. Ik heb het daarbij gehad over een filtersysteem dat gebaseerd is op geperforeerde koperen buizen en waarbij het gefilterde wort door hevelwerking de beslagkuip verlaat. De beschrijving van het filtersysteem heeft nogal wat stof doen opwaaien (zie Proost nr. 9).
Naar aanleiding van het verschijnen van een artikel in "Brewing Techniques" (1) wil ik nader ingaan op de werking van een dergelijk filtersysteem. Het is daarbij zeker niet mijn bedoeling de discussie met het Nijmeegse amateur-bierbrouwersgilde Triple W opnieuw op te rakelen. Het betreffende hoofdstuk in de geschiedenis van het amateur-bierbrouwen is gesloten en de relatie met Triple W is weer genormaliseerd.
Voor de beschrijving van het hevelfilter in Proost nr. 8 ben ik uitgegaan van het filtersysteem dat Sander Maassen, de voorzitter van Triple W, gebruikt heeft bij het brouwen van het bier waarmee hij in 1994 een eerste prijs won op het 10e Open Nederlands Kampioenschap voor amateur-bierbrouwers. Bedoeld filtersysteem bestaat uit een koperen waterleidingpijp die op de bodem van de beslagketel wordt gelegd. De pijp is geperforeerd met gaatjes die aangebracht zijn met behulp van een boormachine. Aan de geperforeerde pijp is via een bocht van 90 graden een andere ongeperforeerde pijp vast gesoldeerd. Deze pijp loopt langs de wand van de ketel naar boven en steekt boven de rand van de ketel uit. Aan de bovenkant van de pijp is weer een bocht van 90 graden bevestigd met daaraan een slang. Het gefilterde wort loopt via de gaatjes in de geperforeerde pijp. Met behulp van het principe van de hevelwerking verlaat het heldere wort de ketel via de ongeperforeerde pijp en slang. Het filtersysteem wordt door Triple W hevelfilter genoemd. (Voor een tekening van een hevelfilter zie Proost nr. 8.)
Uit Brewing Techniques (1), het door Triple W uitgegeven wedstrijdboek 1995 (2) en Internet (3) blijkt dat er verschillende variaties bestaan van dit filtersysteem. In Amerika wordt het filtersysteem manifold genoemd dat zo veel als verzamelpijp of collector betekent. Hierbij worden de wortverzamelpijpen niet geperforeerd met een boor maar worden er gleuven in de pijp gezaagd. Omdat dit een stuk makkelijker gaat dan boren worden tegenwoordig ook in Nijmegen de hevelfilters voorzien van gleuven. In de Nijmeegse versie van het filtersysteem wordt het beslag niet eerst in een andere pan, emmer of ketel overgegoten voordat begonnen wordt met het filteren. Het niet hoeven overgieten is een groot voordeel omdat daardoor oxidatie voorkomen wordt. Uit de informatie die mij beschikbaar is is mij gebleken, dat in Amerika in de regel het beslag overgegoten wordt voordat gestart wordt met het filteren. Daar wordt vaak in een koelbox de manifold aangebracht. Via een doorvoering in de wand verlaat dan het heldere wort de koelbox. Afbeelding 1 illustreert het een en ander. Het feit dat het beslag vaak wel overgegoten wordt betekent niet dat de hevelfilter à la Triple W niet bekend is in Amerika. Naar aanleiding van de perikelen rond de publikatie in Proost nr. 8 kreeg ik een Internetbericht van Jeff Benjamin toegespeeld over een "Copper Lautering Manifold". Uit de beschrijving van dit filtersysteem blijkt dat het volledig identiek is aan het door Triple W ontwikkelde filtersysteem. Overigens heb ik het bericht nog niet zelf terug kunnen vinden op Internet, tja, er staat ook zoveel informatie op. [Na publicatie van het artikel in Proost heb ik het bericht overigens wel terug kunnen vinden.]
Het vervolg van de inhoud van dit artikel is gebaseerd op het artikel "Fluid Dynamics - A Simple Key to the mastery of effecient Lautering" geschreven door John J. Palmer en Paul Prozinski. Voor het plaatsen van mijn artikel in "Proost" heeft de uitgever van "Brewing Techniques" toestemming verleend. Ik zal steeds de term wortverzamelpijp gebruiken. Deze term slaat zowel op de hevelfilter als op de manifold met een doorvoer door de wand van de pan of ketel.

Algemene filter- en spoelprincipes

Voor het filteren en spoelen is de meest ideale situatie dat we een beslag hebben waarbij alle deeltjes even groot zijn en er evenveel ruimte aanwezig is tussen de deeltjes. In de praktijk komen we een dergelijke situatie niet tegen. De schrootdeeltjes variëren in grootte en dit leidt tot gedeelten in het filterbed die losser of vaster zijn dan gemiddeld. Omdat een vloeistof altijd de weg van de minste weerstand volgt krijgen we gedeelten in het filterbed die volledig uitgespoeld zijn en andere gedeelten die niet uitgespoeld zijn. Dit verschijnsel wordt kanaalvorming genoemd.
De eerste stap om kanaalvorming te voorkomen bestaat uit het oververzadigen van het filterbed met water. Door te zorgen dat er steeds 2 cm water op het filterbed staat blijft de bostel in vloeibare staat en wordt deze minder samengedrukt door de zwaartekracht. Vaak loopt de filtering vast doordat aan de filterlaag te snel vocht onttrokken wordt.
De andere voorwaarde voor een goede filtering is dat het wort op alle plekken van het filtersysteem in dezelfde mate uit de bostel afgevoerd wordt. Omdat het oververzadigen van het filterbed op eenvoudige wijze is uit te voeren moeten we onze aandacht vooral wijden aan de wijze waarop de doorloopsnelheid invloed heeft op het filterproces.

Vloeistof dynamica

Het ontstaan van kanaalvorming in het filterbed ontstaat zoals reeds vermeld door een ongelijke afzetting van de schrootdeeltjes of is het gevolg van de verminderde verzadiging met water van het filterbed. De andere oorzaak van dit verschijnsel is de stroomsnelheid van het wort bij het punt waar het wort het filterbed verlaat. Op afbeelding 1 is een eenvoudige wortverzamelpijp te zien. In de pijp zijn om de cm gleuven gezaagd. Aan de ene kant moet de pijp gesloten zijn zodat alle vloeistof via de gleuven de pijp kan binnenstromen. Voor een goede werking van de wortverzamelpijp moet het effectieve totale oppervlak van de gleuven groter zijn dan de interne diameter van de pijp. De pijp zal dan geheel "vol stromen". Zolang dit het geval is zullen alle gleuven over de gehele lengte van de pijp op gelijke wijze bijdragen aan het verzamelen van het wort. Met de term "vol stromen" wordt een aantal condities bedoeld waarbij de uitstroomsnelheid van de wortverzamelpijp de instroomcapaciteit van de gleuven niet overschrijdt. De weerstand van de vloeistof bij het uitstomen van de wortverzamelpijp moet groter zijn dan de weerstand bij de gezamenlijke gleuven. Als aan deze voorwaarde niet wordt voldaan loopt de pijp leeg en zal het wort het sterkst door de dichtst bij het uiteinde gelegen gleuven worden aangezogen. Als we niet te zuinig zijn met zagen van gleuven zal bijna altijd de pijp "vol stromen".

Stroomsnelheid

Afbeelding 2 laat een tweetal wortverzamelpijpen zien. De wortverzamelpijp van afbeelding 3b is qua opzet gelijk aan die van afbeelding 3a met dit verschil, dat in de lengterichting een extra pijp is aangebracht. Naast het voordeel dat er meer gleuven zijn voor het verzamelen van het wort heeft deze constructie als voordeel dat het wort een kleinere afstand hoeft af te leggen totdat het de wortverzamelpijp bereikt.
Doordat er meer gleuven zijn is er een groter gleufoppervlak beschikbaar voor het inzamelen van het wort. Omdat de weerstand en daarmee de uitstroomsnelheid aan het uiteinde van de pijp niet verandert door de plaatsing van de extra pijp stroomt het wort bij elke afzonderlijke gleuf langzamer de wortverzamelpijp in. Naarmate er meer gleuven beschikbaar zijn zal het wort maar ook het spoelwater langzamer de wortverzamelpijp instromen. Doordat het spoelwater rustiger door het filterbed loopt kan het spoelwater meer suikers oplossen uit de bostel. Het uitspoelen van suikers uit de bostel verloopt nu eenmaal vrij traag. Door het langzaam stromen van het spoelwater wordt per hoeveelheid spoelwater een beter rendement behaald.

Vergelijking effectiviteit

In hun artikel maken John J. Palmer en Paul Prozinski een vergelijking tussen drie filtreersystemen. Ze hebben daarbij vooral naar de verschillen in vloeistofdynamica gekeken. De vergeleken systemen zijn een filtreerkuip met een geperforeerde roestvrijstalen plaat, een wortverzamelpijp en een easymasher. Een easymasher is een soort buis bestaande uit een opgerolde geperforeerde filterplaat waaraan een afvoerpijp is bevestigd. Schematische tekeningen van de verschillende filtersystemen zijn te zien in afbeelding nr. 3.
Bij een filtreerkuip met een geperforeerde filterplaat wordt over het gehele oppervlak van de filterplaat de bostel uitgespoeld. Geperforeerde filterplaat kun je zo kant en klaar kopen bij de handelaren in metalen. Bij deze filterplaten is het totale filteroppervlak vele malen groter dan bij een wortverzamelpijp of een easymasher. Uitgaande van een gelijke uitstroom van wort bij alle drie de filtersystemen zal bij de filtreerkuip per wortverzamelpunt (= gaatje in de filterplaat) de stroomsnelheid het laagste zijn. Dit betekent dat de suikers bij een filtreerkuip om die reden het meest effectief uitgespoeld worden.
Ook om een andere reden is van de drie filtersystemen de filtreerkuip het meest effectief. Spoelwater zal altijd via de weg van de minste weerstand door het filterbed stromen. Als we uitgaan van de fictie dat de weerstand in de bostel overal gelijk is betekent dit dat het spoelwater altijd naar het dichtstbijzijnde wortverzamelpunt van het filtersysteem zal stromen. Bij een wortverzamelpijp en bij een easymasher wordt het wort niet over het gehele oppervlak van de pan, ketel of emmer gewonnen maar alleen op die plaatsen waar de wortverzamelpijp of de easymasher aanwezig is. Afbeelding 3 illustreert het een en ander. De licht gekleurde gedeelten van het filterbed worden goed uitgespoeld en de donkere gedeelten niet. De zogenaamde dode hoeken zijn groter naar mate het filtersysteem minder goed verspreid is over het oppervlak van de pan, ketel of emmer.

Filtreerkuip of wortverzamelpijp

Ondanks het feit dan John J. Palmer en Paul Prozinski in hun artikel stellen dat een wortverzamelpijp en een easymasher net zo goed werken als de beste filtreerkuip kan ik op grond van de inhoud van hun artikel niet tot een andere conclusie komen dan dat een filtreerkuip ten opzichte van een wortverzamelpijp een beter rendement geeft. Toch kan ik me voorstellen dat een amateur-bierbrouwer een wortverzamelpijp wil gebruiken. Wortverzamelpijpen worden meestal gemaakt van koperen waterleidingpijpen hetgeen veel goedkoper is dan een roestvrijstalen geperforeerde filterplaat. Als je een hevelfilter gebruikt waarbij de wortverzamelpijp na het maischen in de beslagkuip wordt gebracht heb je als voordeel dat je het beslag niet hoeft over te gieten. Hierdoor wordt oxidatie van het wort voorkomen en heb je ook minder kans dat je knoeit met het beslag. Zolang je echter de hevelfilter in de beslagketel gebruikt is de ketel echter niet vrij voor het opwarmen van gewonnen wort. Aan jullie de keus. Maar als je kiest voor een wortverzamelpijp maak hem dan niet te klein, maak zoveel mogelijk zijtakken en breng in ruime mate gleuven aan. Probeer de wortverzamelpijp ook zodanig te construeren dat deze makkelijk en grondig schoon te maken is. Het infectieduiveltje ligt nu eenmaal altijd op de loer.

Referenties

John J. Palmer en Paul Prozinski, Fluid Dynamics - A Simple Key to the mastery of effecient Lautering, Brewing Techniques, july/august 1995, vol 3, no. 4.
Hans Halberstadt, Lezing Triple W Hevelfilter, Wedstrijdboek 1995 Triple W (verkrijgbaar via secretariaat Triple W, Van Welderenstraat 98, 6511 MS Nijmegen, Nederland).
Internet, http://nemesis.engin.umich.edu:8080/cgi-bin/dothread (zoeken naar manifold).

Jacques Bertens

Eerdere publicatie

Dit artikel is eerder gepubliceerd geweest in het het vakblad voor de amateur wijn-, bier- en likeurmaker en verwante hobby's Proost, nr. 12, november/december 1995.

Bijstelling mening/aanvulling

Op 6 december 1996 is op de clubavond van De Roerstok een vergelijking gemaakt tussen een wortverzamelpijp en een koelbox met een filterplaat. Beide systemen leverde hetzelfde rendement op. De wortverzamelpijp had wel een helderdere wort dan de filterplaat.
Ook ik gebruik sinds enige maanden een wortverzamelpijp en ik ben er zeer tevreden over. Met name waardeer ik het feit dat het wort eerder helder is. Wort dat helder is geeft een zuiverdere smaak dan troebele wort.

Het goed schoonmaken van brouwapparatuur is bijzonder belangrijk. Een wortverzamelpijp moet vrij van inwendige braampjes worden gemaakt. Het schoonmaken mag niet met een chloorhoudend middel omdat dit de vorming van giftig koperoxide kan veroorzaken. Goed spoelen met veel heet water is het credo. Met behulp van zuur kan een eventuele aanslag op het koper verwijderd worden.

Terug naar de overige Artikelen over het brouwen van bier.