pondělí 13. června 2016

Nasycení s dextrosou: Různé množství podle objemu?



Viděl jsem to kdesi už mockrát. Často se dočteme, že při použití 5 L soudků a kegů máme dávat na nasycení jiné množství dextrózy, než do lahví... V závislosti na tom, kde si to přečteme, nám budou tvrdit, že máme použít od 1/3 do 2/3 obvyklého množství. Mě toto tvrzení nedává žádný smysl, a tak jsem vždy tvrdil, že je to hloupost. Nedávno se toto téma opět zjevilo a já si řekl, že už toho mám dost! Musím se tomu konečně podívat blíže na zoubek, abych všem pochybovačům mohl odpovědět a opřít se o čísla. Tak tady to je :-)


Začneme krátkým rozborem situace. Nasycení provádíme různými metodami - cukr, nuceně, se zbytkáčem atd. Chceme vždy dosáhnout toho samého - aby naše pivo nebylo větrák bez řízu. V nejlepším případě také chceme, aby pivo nebylo nedosycené, ani přesycené. Různé pivní styly mají různé optimální nasycení. O tom se můžeme přesvědčit v této tabulce:

Pozn.: Mezi Volumes a g/L platí převodní faktor 1,96.

Z čehož plyne, že jsme tak nějak nejzvyklejší na nasycení kolem 2,5 Volume tj. 4,9 g/L oxidu uhličitého. Což odpovídá právě té situaci, kdy máme pivo při 20 °C a surogujeme 6 g/L dextrózou. Potom dosáhneme právě někam kolem této hodnoty.

Kde se bere CO2?


Oxid uhličitý vzniká kvašením z cukrů. Jestliže chceme spočítat, kolik máme dát dextrózy, měli bychom započíst množství CO2, který už v pivě přirozeně je z kvašení v závislosti na teplotě. Blíže to tady dnes nebudu rozvádět, více informací naleznete na internetu, nebo si můžete počkat na Pivařku, kde se tomu budu věnovat...

Pojďme zpět k našemu problému. Zajímavé na tomto tématu je to, že i když najdete na řadě solidních portálů (byo.com atd.) informaci o snižování množství dextrózy do kegu atd., tak na žádném solidním portálu nezjistíte proč! Dokonce je tato úprava množství implementována i v BeerSmith. Když prolistujeme řadu diskuzí, zjistíme, že těch pár motáků, co tuto teorii podporují, má jediný argument - různý poměr plynné a kapalné fáze u různých obalů (tzv. headspace). Někteří toto ještě podpoří jakousi pseudologikou ohledně stavové rovnice plynu atd. To zde nehodlám tlumočit, protože to je pouze prznění fyziky a chemie...

Moje logika velí:


Pokud chceme dosáhnout určitého nasycení, je potřeba určitého množství CO2, tedy dextrózy.

Co se týče toho volného objemu nad pivem. Vzhledem k tomu, že v tom plynu toho moc není, tak na tom ani nijak zásadně nemůže záviset obsah v kapalině, ale to ještě vysvětlím podrobněji.

Výpočty to je něco, co mi celkem vždycky šlo, tudíž to bude právě ta zbraň, o kterou se zde můžu a musím opřít. Proto vám tady budu prezentovat seriózní inženýrský výpočet z nejlepších dostupných dat. Je mi jasné, že sledovat tyto výpočty bude pro řadu z Vás už vysoká matematika, tudíž jestli nechcete, můžete sjet dolů na výsledky. Musím zde však naznačit postup výpočtu, aby bylo jasné, že jsem si to nevycucal z prstu. 

____________________________________________________________________________

Výpočet

Máme pivo o teplotě 10 °C a přidáme k němu vždy běžných 6 g/L dextrozy. Jaké bude výsledný obsah CO2 v pivě a tlak v sudu? Jakou to má závislost na poměru plynu a kapaliny (headspace)?

Základní rovnicí, jež popisuje nasycení piva na základě teploty a tlaku systému, je tzv. rovnovážná rovnice:
 racionalizováno ze zdroje ZDE.

Po dosazení přetlaku v barech a teploty ve °C získáme z této rovnice koncentraci CO2 v pivu. Tato rovnice se nám bude hodit na více místech. (možná, že ji bude řada z vás od teď používat pro výpočet nasycení při nuceném sycení radši než ty obsáhlé dostupné tabulky ;-) )

První co musíme určit jsou tedy naše počáteční podmínky. Na počátku máme pivo po fermentaci za atmosférického tlaku a teploty 10 °C (tj. přetlak p = 0). Po dosazení do rovnice nám vyjde, že v pivě již teď máme 2,27 g/L CO2.

Uvažujme celkový objem 1 L (na volbě objemu vůbec nezávisí !!!). Objem volného prostoru bude roven číslo XG (příklad 5 %, tj. 0,05), jež budeme postupně měnit. Uvažujeme, že před uzavřením kegu byl plynný prostor zaplněn CO2 (např. jsme ho před tím profoukli, ale to není pro výpočet tolik důležité). Další oxid uhličitý je tedy v plynném prostoru a ten odhadneme ze stavové rovnice ideálního plynu.


Předpokládáme, že dextróza zkvasí úplně, tudíž ze stechiometrie lze odvodit, že z 1 g dextrózy (hydrát) vznikne 0,444 g CO2. Vznikne nám tedy dalších:


Dohromady máme tedy v systému na 1 L:


Tento oxid uhličitý se musí rozdělit mezi plyn a kapalinu a rozdělí se právě tak, jak mu velí rovnováha (podle rozpustnosti). Rovnovážná rovnice je pořád stejná. K této rovnici musíme ještě přidat rovnici bilance mezi plynou (G) a kapalnou (L) fází, poněvadž máme dvě neznámé – tlak a koncentrace v pivu. Nakonec máme 2 rovnice o dvou neznámých, které vyřešíme….
rovnice rovnováhy (říká – v jakém poměru se rozdělí mezi plyn a kapalinu):

kde p ze stavové rovnice:

rovnice bilance (říká pouze: celkové množství se rozdělí mezi plyn a kapalinu):

Po vyřešení pro náš příklad dostaneme:
Z čehož vychází přetlak 1,18 Bar. 

Konec příkladu
______________________________________________________________________________


Výsledky:


V následující tabulce můžete vidět výsledky výpočtů pro různé poměry plynu (% headspace). Co z nich plyne? Na objemu plynného prostoru nasycení příliš nezávisí. Pokud tedy udržíme dávkování, tak změny vlivem tohoto prostoru jsou velmi malé. Dokonce vychází, že čím více máme volného prostoru, tak bychom měli pro dosažení stejného nasycení malinko dextrózy přidat... Z této tabulky nás zajímají zejména poslední body, protože při stáčení nenecháváme více jak 10 % volného prostoru. Když se podíváme na rozložení oxidu uhličitého mezi kapalnou a plynnou fází, tak vidíme, že v plynu je množství oxidu uhličitého velmi malé, proto také na velikosti volného (plynného) prostoru nezáleží, jak by nám někteří chtěli vnutit...  

Diskuze:


Pokud chceme dosáhnout určitého nasycení, musíme dosáhnout potřebného tlaku v systému, jemuž podle rovnováhy odpovídá dané nasycení. Pokud použijeme menší množství dextrózy než vypočteme, dosáhneme menšího nasycení... to je jednoduchá matematika.

Pivo může být i tak dobré a pitelné, ale není stejně nasycené. Nasycení je funkcí pouze teploty a tlaku (případně složení piva). Rozhodně NEZÁVISÍ NA OBJEMU. Na objemu může pouze velmi malinko záviset výsledný tlak, což ovlivní nasycení. Když dávkujeme cukr na surogaci, změny jsou však vzhledem k našim přesnostem zanedbatelné.

Pokud má snad být snižování množství pouze prevencí pro 5 L soudky, které nemusí vydržet tlak nad 2 bary, který se tam skutečně v závislosti na teplotě může objevit. Potom bych vám asi doporučil se na soudky vykašlat, protože pokud chceme dělat výborné pivo, tak musíme mít odpovídající materiál... Volba je samo sebou na nás.

Optimální nasycení prostě ničím neošidíme - spojitost mezi tlakem, teplotou a nasycením prostě obejít nelze! Pokud chceme dané nasycení, musíme dávkovat všude stejně, protože potřebujeme stejné množství CO2. Pokud nemůžeme používat "správné" množství kvůli problémům s obalem, či následným stáčením, nebo nechceme a dáme půlku, tak musíme počítat s tím, že pivo bude jinak nasyceno...

To je asi tak vše, co jsem chtěl říci a otevírám volnou diskuzi na toto mýtické téma... :-)



PS: poněvadž jsem nepředpokládal velký zájem o přesné pochopení výpočtu, opomněl jsem vysvětlit všechny symboly. Oprava je tedy zde:


18 komentářů :

  1. Sice opět samá pravopisná chyba, ale jinak hezky zpracované. Jen by to ještě chtělo vysvětlivky značek (čtou to i lidé bez chemického vzdělání) a taky by se slušelo doplnit, že k poctivé výrobě piva dextróza nepatří. :-)

    OdpovědětVymazat
    Odpovědi
    1. To je mým dobrým zvykem. Že text zveřejním dříve, než si to po sobě pořádně přečtu, protože už na to nemám nějak zvlášť chuť a až se k tomu vracím tk opravuju chybky. Nicméně bych to neviděl až tak zásadně. Značky doplním. Sluší se naopak označit tento názor za mírně nepatřičný... Poněvadž dextróza je přirozenou a integrální součástí každého piva! Proto na použití dextrózy opravdu nic nepoctivého nevidím, ale je to otázka filozofie. Každopádně každý může místo toho použít třeba sušený výtažek, i když to je z tohoto pohledu to samé. Jsou podmínky kdy dextróza a tyto prostředky mají v domovarnictví nezastupitelnou roli, ne každý může sytit nuceně a nakonec se najdou i ti, kteří ani to jako poctivé neuznávají, i když je to asi stejný problém jako zde - CO2 do piva patří a je celkem jedno jsetli je z kvašení nebo z lahve (pokud je samozřejmě čistý).

      Vymazat
    2. Do některých pivních stylů se cukr tradičně přidává. Do českého ležáku moc nepatří, ale špetka cukru na dosycení není až takové zlo. Trochu to oslabuje tělo, ale dělá to asi půl stupně, to není zas tak moc. Problematické je nějaké výraznější nahrazování zkvasitelných cukrů (hlavně u slabších piv), případně použití surogátů zanechávajících cizí chuti.

      Vymazat
    3. Tenhle článek je o nasycení, takže samozřejmě jde jen o cukr o nasycení, který se navíc v případě dextrózy či sacharózy zcela zkvasí a jediné co zůstane je malinko navíc alkoholu (cca 0,3 %, což záleží na množství), takže to bude jen trochu sušší ale v tomhle rozmezí naprosto pod rozlišovací schopností jakéhokoliv jazyka. Surogace (výrazná náhrada extraktu) je samozřejmě něco jiného a v tomhle článku o ní není řeč a hodí se skutečně jen k některým stylům, zatímco cukr pro nasycení lze použít pro jakékoli pivo.

      Vymazat
  2. Super clanok! Aky je podla Vas rozdiel (ak vobec je) medzi dextrozou a glukozou? Podla mna je dextroza skrobovy cukor (zemiaky, kukurica...) a glukoza je z hrozna. Ja som zatial pouzival na surogaciu iba glukozu...

    OdpovědětVymazat
    Odpovědi
    1. Tento komentář byl odstraněn autorem.

      Vymazat
    2. Jsou to pouze dva ruzne nazvy pro stejnou latku. Pokud je chemicky cista nezalezi na tom, jestli je z hroznu nebo hydrolyzovana z brambor. Mimochodem tak jako tak jsi pravdepodovne pouzival tu z brambor, ponevadz i kdyz lze koupit neco co se nazyva hroznovy cukr, tak ve vetsine pripadu pochazi ze skrobu, protoze hroznu je jednak skoda a pak jsou hlavne drahe :-). Je to proste nazvoslovi : nejspravnejsi chemicky nazev je D-glukoza, bezne jsou pouzivany trivialni nazvy jako dextroza, glukoza, hroznovy cukr. Je to asi jako cpavek = amoniak = azan... mnoho nazvu pro jednu latku.

      Vymazat
  3. Znamená to tedy, že můžu do 20 litrového KEGu stočit jenom 15 litrů piva, přidat cukr a nebudu mít problém s nasycením?

    OdpovědětVymazat
    Odpovědi
    1. Budeš mít nasycení o trochu menší, ale nebude to až tak zásadní. Tomu co říkáš odpovídá něco mezi headspace 20-30 % z tabulky. Daleko větší problém ale může být s oxidací, protože pokud to nemáš propláchlý CO2 a dobře, tak tam v systému budeš mít dost kyslíku, což může zapříčinit nežádoucí vlivy oxidace na pivo, proto je lepší to plnit pořádně.

      Vymazat
    2. Možné oxidace jsem si vědom. Jenom nechápu co myslíš mít dobře propláchlý CO2.Jako do toho KEGu před stáčením napustit CO2? Toho totiž určitě nedosáhnu. Myslel jsem, že to funguje tak, že CO2,který se vytvoří při dokvášení nasytí pivo a zároveň se nějaký uvolní do volného prostoru v KEGu a tak zabrání oxidaci piva z hladiny.

      Vymazat
    3. no právě, že když sytíš cukrem tak nebudeš dávat CO2, to je ten problém. Chápeě to správně, ale v tom volné prostoru je předtím vzduch, který tam zavřeš (včetně kyslíku) a ten může poté pivo oxidovat, CO2 vznikne ale "nezničí" ten kyslík ten tam furt bude.

      Vymazat
    4. takže čím víc tam budeš mít volného prostoru, tím větší hrozí oxidace.

      Vymazat
    5. Jasný, už to chápu. Teď je jenom otázka, jestli to risknout s tím, že toho kyslíku nebude tolik aby pivo zoxidovalo nebo sehnat menší KEG nebo ten větší naplnit celý. Není taky možné, že s pivem bude reagovat jenom ten kyslík, který bude přímo v kontaktu s hladinou, takže toho kyslíku nebude zas tolik? Popřípadě co tam třeba přihodit něco takového: http://eshop.vinarskepotreby.cz/antiflor-damigiane-enartis-40/
      používá se to k podobnému účelu u vína.

      Vymazat
    6. Tím ale pravděpodbně zabiješ kvasinky, který potřebuješ na nasycení. Ideální je to plnit více, takže jak si sám říkal, menší sud nebo větší naplnit pořádně. Objem vzduchu tam stačí malý, není ale dobré tam zas nenechat malý. Kompenzuje to případnou objemovou roztažnost kapaliny (kdybys to naplnil uplně po okroja a nebyl tam vzduch mohlo by se po zahřítí stát, že by povolilo nějaký těsnění, nebo by se sud někde třeba trochu promáčkl :-) )

      Vymazat
    7. Mám takovou teorii. Pokud upouštěním tlak z kegu při dosycování, není co2 těžší a nevytláčí se první vzduch? Tudíž by otázka oxidace neměla být tak závažná?

      Vymazat
  4. výpočet cco2 při 10°C jsi správně spočítal na 2,27 g/l. Ale v dalším vzorci mc=... jsi dosadil 1,66 g/l což vychází pro teplotu 20°C.
    Tomáš

    OdpovědětVymazat
    Odpovědi
    1. Díky, máš pravdu. Je to artefakt toho, že jsem to původně udělal pro 20 °C a pak předělal na 10 °C. Tak mi tam zůstal jeden starý vzorec, už jsem to opravil. Chyba byla však pouze ve vzorci mC, který zůstal starý, ted už jsem ho opravil. Další vzorce a výsledky byly a jsou správně, protože už původně uvažovali 10 °C.

      Takže díky za upozornění.

      Vymazat