Inhaltsverzeichnis
Wasseraufbereitung
| Restalkalität | \(RA\) | \([°dH]\) |
| pH-Wert | \(pH\) | \([-]\) |
| Molekulargewicht | \(M\) | \([g/mol]\) |
| Härte | \([°dH]\) | |
| Volumen | \(V\) | \([l]\) |
| Volumen Milchsäure | \(V_{Milchsaeure,ml}\) | \([ml]\) |
| Menge Sauermalz | \(m_{Sauermalz,g}\) | \([g]\) |
| Konzentration | \(k\) | \([0..1]\) |
| Malzfarbe | \(c\) | \([EBC]\) |
Bemerkung: 1°dH ist definiert als 10 mg CaO (Kalziumoxid) pro Liter Wasser, was einer Konzentration von 0.1783 mmol/l oder 0.3566 mVal/l entspricht.
Bemerkung: Die Wasseraufbereitung ist zurzeit sehr einfach gehalten.
Quelle: MaischeMalzundMehr
Quelle: brau!magazin
Quelle: Braukaiser.com
Restalkalität
Die Restalkalität ist die Menge an HCO3- in mmol/l, die unter Einbeziehung der Kalzium- und Magnesiumkonzentration im System verbleiben. Eine Restalkalität von 0 entspricht 0 mmol/l HCO3- und entspricht den Verhältnissen in frisch destilliertem Wasser. Eine negative Restalkalität beschreibt dann den durch die Kalzium- und Magnesiumionen hervorgerufenen Überschuss an H+-Ionen.
\[Kalzium_{mmol/l} = \frac{Kalzium_{mg/l}}{M_{Kalzium}} = \frac{Kalzium_{mg/l}}{40.08}\] \[Kalziumhaerte = \frac{Kalzium_{mmol/l}}{0.1783}\] \[Magnesium_{mmol/l} = \frac{Magnesium_{mg/l}}{M_{Magnesium}} = \frac{Magnesium_{mg/l}}{24.31}\] \[Magnesiumhaerte = \frac{Magnesium_{mmol/l}}{0.1783}\] \[Karbonathaerte = HCO3_{mmol/l} \cdot 2.8\] \[RA = Karbonathaerte - \frac{Kalziumhaerte + 0.5 \cdot Magnesiumhaerte}{3.5}\]Zugabe von Säuren
Milchsäure
Durch Zugabe von Milchsäure verringert sich die Restalkalität wie folgt
\[\begin{align} \Delta RA &= \frac{\rho_{Milchsaeure,g/ml} \cdot k \cdot 1000}{M_{Milchsaeure} \cdot 0.3566} \cdot \frac{V_{Milchsaeure,ml}}{V} \\ &= \frac{1.206 \cdot k \cdot 1000}{90.08 \cdot 0.3566} \cdot \frac{V_{Milchsaeure,ml}}{V} = \frac{k}{0.0266} \cdot \frac{V_{Milchsaeure,ml}}{V} \end{align}\]Die benötigte Menge Milchsäure, um eine gewünschte Restalkalität zu erreichen ergibt sich dann aus
\[V_{Milchsaeure,ml} = \Delta RA \cdot \frac{0.0266}{k} \cdot V\]Milchsäure 80%
\[V_{Milchsaeure,ml} = \Delta RA \cdot 0.033 \cdot V\]Salzsäure
Salzsäure 10%
\[V_{Salzsaeure,ml} = \Delta RA \cdot 0.124 \cdot V\]Salzsäure beliebige Konzentration
\[V_{Salzsaeure,ml} = \Delta RA \cdot \frac{0.0124}{k} \cdot V\]Schwefelsäure
Schwefelsäure 10%
\[V_{Schwefelsauere,ml} = \Delta RA \cdot 0.164 \cdot V\]Schwefelsäure beliebige Konzentration
\[V_{Schwefelsauere,ml} = \Delta RA \cdot \frac{0.0164}{k} \cdot V\]Phosphorsäure
Phosphorsäure 10%
\[V_{Phosphorsaeure,ml} = \Delta RA \cdot 0.332 \cdot V\]Phosphorsäure beliebige Konzentration
\[V_{Phosphorsaeure,ml} = \Delta RA \cdot \frac{0.0332}{k} \cdot V\]Zugabe von Natriumhydrogenkarbonat (Backsoda)
1 mmol/l NaHCO3 bzw. 0.084 g/l erhöhen die Restalkalität um genau 1 mmol/l (=2.8°dH)
\[\Delta RA = \frac{2.8}{0.084} \cdot \frac{m_{Natriumhydrogenkarbonat,g}}{V}\]Die benötigte Menge Natriumhydrogenkarbonat, um eine gewünschte Restalkalität zu erreichen ergibt sich aus
\[m_{Natriumhydrogenkarbonat,g} = \Delta RA \cdot 0.03 \cdot V\]Zugabe von Sauermalz
Es wird angenommen, dass Sauermalz 2% Milchsäure, also 2 g Milchsäure pro 100 g Sauermalz, enthält.
\[\Delta RA = \frac{0.02 \cdot 1000}{90.08 \cdot 0.3566} \cdot \frac{m_{Sauermalz,g}}{V} = \frac{1}{1.6061} \cdot \frac{m_{Sauermalz,g}}{V}\]Die benötigte Menge Sauermalz, um eine gewünschte Restalkalität zu erreichen ergibt sich aus
\[m_{Sauermalz,g} = \Delta RA \cdot 1.6061 \cdot V\]pH-Wert der Maische
pH-Wert von Malz
Experimentelle Versuche haben einen Zusammenhang zwischen Malzfarbe und pH-Wert aufgezeigt. Der Zusammenhang ist für verschiedene Malztypen unterschiedlich.
Nicht-Caramalze
\[pH_{Nicht-Caramalz} = -0.255 \cdot ln(c) + 6.156\]Caramalze
\[pH_{Caramalz} = -0.289 \cdot ln(c) + 6.069\]Röstmalze & -getreide
\[pH_{Roestmalz/-getreide} = 4.65\]pH-Wert der Gesamtschüttung
Die pH-Skala ist logarithmisch. Deshalb ist die Mittelung folgendermaßen
\[pH_{Schuettung} = -log_{10} \sum \left( 10^{-pH_{Malz}} \cdot p_{Malz} \right)\] \[p_{Malz} = \frac{m_{Malz}}{m_{Gesamt}}\]pH-Wert der Maische
Der pH-Wert der Maische setzt sich zusammen aus dem pH-Wert der Gesamtschüttung und der Restalkalität
\[pH_{Maische} = pH_{Restalkalitaet} + pH_{Schuettung}\]Mit
\[pH_{Restalkalitaet} = S_{pH} \cdot RA_{mol/l} = \left( 0.013 \cdot Maischdicke + 0.013 \right) \cdot RA_{mol/l}\] \[Maischdicke = \frac{V}{m_{Gesamt}}\] \[RA_{mol/l} = \frac{RA}{2.8}\]