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Autor: Betreff: Speiserechner berechnen immer zu viel !
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red_folder.gif erstellt am: 6.12.2011 um 22:33  
Hallo,

gestern hatte ich ein Gespräch mit unserem Michael (Tauroplu) über das Thema Karbonisierung mit Zucker oder Speise. Michael sagte mir, dass bei seinen Bieren die gewünschte Rezens immer überschritten wird. Und genau das gleiche stellte auch ich bei all meinen Bieren fest, die ich bisher braute. Der abgelesene CO2-Druck lag nach Ende der Nachgärung bei gegebener Temperatur immer ca. 1 bar höher, als er hätte sein dürfen. Ich hatte meinen Speiserechner schon längst kontrolliert, konnte aber keinen Unterschied in der Berechnung der benötigten Speise/Zucker-Menge feststellen, zu anderen Berechnungstools wie z.B. die vom Hanghofer oder auch Fabier. Die Berechnung der Speise/Zuckermenge habe ich für mein Tool eigenständig hergeleitet, ohne mich dabei an andere Lösungswege, z.B. die Methode vom Hanghofer, zu orientieren. Das Ergebnis erscheint mir daher auch vollkommen logisch, wenn auch es irgendwie falsch sein mag. Einzig und allein nicht hergeleitet habe ich die Berechnung der gelösten Kohlensäure im Bier unter Normaldruck bei einer bestimmten Temperatur. Diese Gleichung hatte ich damals übernommen, wie es vermutlich auch alle anderen für ihr Tool so gemacht haben. Sie lautet:

gelöste Kohlensäure in g/l=1,013*(2,71828182845904^(-10,73797+(2617,25/(Temperatur+273,15))))*10

Höchstwahrscheinlich findet sich der Fehler in diesem Teil der Berechnung wieder. Könnte es sein, dass dies die Formel für die Löslichkeit von CO2 in Wasser ist, anstatt in Bier? Ich kann mir gut vorstellen, dass sich Kohlensäure in Bier wesentlich besser löst als in Wasser.

Unten habe ich 2 Diagramme aus Druckgärungen. Man sieht deutlich, wie sich das Bier überkarbonisiert hat.

Hier mit einer Bohemian Hefe. Soll waren 5,0 g/l CO2:



Und hier mit einer S-04. Soll waren 4.8 g/l CO2:



Die Rezens ist übrigens mit der obigen Formel zurückgerechnet. Das müsste dann sogar ein doppelter Fehler sein!


Gruß vom Earl

PS.: Hmmm, keine Ahnung wieso plötzlich alles in Fettschrift ist :puzz:


[Editiert am 7.12.2011 um 00:11 von Earl]



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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 08:26  
So, ich habe mal bei Wikipedia nachgeschaut und festgestellt, dass die Werte tatsächlich für Wasser sind. Die obige Formel berechnet also die CO2-Löslichkeit in Wasser und nicht in Bier. Der Alkohol und Restextrakt (Stammwürz- und Vergärungsgradabhängig) werden also nicht berücksichtigt! Ich vermute stark, dass Alkohol und Restextrakt kein, oder nur kaum Kohlensäure binden, was der Grund für die Übercarbonisierung sein könnte. Vielleicht sollte man dies bei der Zucker-/Speiseberechnung mit berücksichtigen.


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tauroplu
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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 08:43  
Moin, Earl, Du oller Forscher :D

Du hast absolut Recht mit Deiner Vermutung, denn wie auf dieser Seite.

Dabei ist die entscheidene Aussage wohl diese hier:

„Die Löslichkeit von CO2 ist stark vom pH-Wert abhängig. Dieser wiederum wird durch eine große Zahl von Stoffen beeinflusst, wenn diese im Wasser gelöst sind.“

Viele Grüße
Michael


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„Lass die anderen mit Fichten- und Tannensprossen würzen, der Hopfen ist das Beste, was die Natur uns bietet.“
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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 09:05  
Ah, ja, der pH-Wert. Darann hatte ich noch garnicht gedacht. Mit fallendem pH-Wert nimmt natürlich die CO2-Löslichkeit in Flüssigkeiten ab. Bier hat ja so um die 5.
Ich habe die Sache nochmals überdacht und bin nun etwas unschlüssig. Wenn nun das Jungbier nach der Hauptgärung weniger Kohlensäure gebunden hat als berechnet, so müsste das fertige Bier später auch weniger Rezens haben :puzz: . Die Berechnung berechnet ja weniger Zucker, weil davon ausgegangen wird, dass vorab je schon mehr Kohlensäure vorhanden ist.


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Berliner
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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 09:15  
Wenn man davon ausgeht, dass die berechnete Menge des bei der Karbonisierung entstehenden CO2-richtig ist, aber die Löslichkeit in Bier geringer als in Wasser ist, müsste der Druck in der Flasche höher sein, da mehr CO2 gasförmig ist und damit einen größeren Raum einnimmt.
Das müsste man dann mit dem gegenläufigen Effekt beim im Jungbier bereits enthaltenen CO2 verrechnen.


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Gruß vom Berliner
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Uwe12
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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 09:53  
Ich komme gut zurecht, wenn ich vergleichsweise niedrige Carbonisierungen in den üblichen Rechnern wähle, also 4-4,5g/l.
Ab 5g/l wars mir oft zu "rülpsig", somit habe ich die geringere Lösllichkeit von CO2 in saurem Medium bereits unbewußt kompensiert. :)
...wenn die Carbonisierung dann auch nicht exakt ist, es ist halt wie bei den Hopfenrechnern, man entscheidet sich für einen und paßt die Werte halt an seinen Geschmack an.

Uwe
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muldengold
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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 13:45  
Hi - mir ist diese Überkarbonisierung auch schon aufgefallen. Ich hatte mal für mich die Theorie aufgestellt, dass das Jungbier nicht im Sättigungsgleichgewicht entsprechend der Temperatur steht sondern übersättigt ist. Folgender Punkt hat mich zu dieser Überlegung geführt: wenn man Jungbier in ein Glas füllt schäumt's - nicht so stark wie ein ordentlich karbonisiertes Bier aber es schäumt und Blasen steigen auf. Das passiert m.E. nur wenn das Bier mit CO2 übersättigt ist.

Gründe könnten sein (alles Spekulation freilich):
1. Es braucht eine Weile bis das durch die Gärung entstehende CO2 bis zum Sättigungsgleichgewicht ausgast. Wie schnell stellt sich das Gleichgewicht ein? Hängt sicher auch von der Geschwindigkeit der Gärung ab.
2. Der Kräusen, der u.a. aus Schaum aus Blasen mit gefangenem CO2 besteht - stellt eine natürlich Barriere dar und verhindert/beeinträchtigt das Ausgasen von CO2 bis zum Sättigungsgleichgewicht.

Grüße
Sandro


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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 14:07  
Hallo Earl,
zum Druck im Fass kommt möglicherweise auch noch der Dampfdruck des Wassers (ca.0,02bar) und der des ca.5%igen Alkohols hinzu (ca.0,005bar) ist aber wahrscheinlich zu vernachlässigen. Ich habe hier eine Berechnung von CO2 in Bier gefunden (Gleichung 8). der ganze Artikel wird Dich sicher sehr interessieren.
Da fällt mir gerade ein: muss man für alle diese Berechnungen nicht eigentlich den Absolutdruck verwenden? Also der Wert, der auf dem Fassmanometer steht (= delta p CO2) plus den Außendruck von ca 1bar?
Jedenfalls, wenn ich es in der Schnelle richtig verstanden habe:
Bei 20°C und 2,5bar berechnet die von Dir oben angegebene Formel 4,09 g/l CO2, Dein Speiserechner gibt 5,7 g/l CO2 aus und in den Messwerten der angegebenen Literaturstelle sind es 6,75 g/l (siehe dort Tabelle 2)
Gruß
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muldengold
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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 14:20  
Michael: ...kurzer Nachtrag zur pH-Wert Abhängigkeit. Gelöstes CO2 steht nicht nur mit der Atmosphäre im Sättigungsgleichgewicht, sondern auch mit HCO3- und CO3--. Bei Jungbier-pH ist dieses Kalk-Kohlensäuregleichgewicht fast vollständig auf Seiten des CO2, d.h. es ist praktisch kein Karbonat bzw. Hydrogenkarbonat im Bier vorhanden. Siehe dazu auch das hier. D.h., wir haben es doch nur mit dem pH-unabhängigen Sättigungsgleichgewicht mit der Atmosphäre zu tun. Ich bin kein Chemiker, also steinigt mich nicht wenn ich jetzt Quatsch erzählt habe.

Gruss
Sandro


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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 15:22  
nach einigem Grübeln schließe ich mich muldengolds Spekulation Nr. 1 an. Die vergorene Würze schäumt ja auch meist beim Schütteln noch kräftig auf, was ja eigentlich bedeutet, dass die Lösung mit Kohlendioxid übersättigt ist (wenn man davon ausgeht, dass der Partialdruck von CO2 über dem Bier 1atm enstpricht). Würde dies bedeuten, das man erst ein Mentos in den Gärbehälter geben müsste :) um den normalen Sättigungsdruck zu erhalten und danach erst speisen/abfüllen/aufzuckern?


[Editiert am 7.12.2011 um 15:22 von kleier]
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Globetrotter
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red_folder.gif erstellt am: 7.12.2011 um 18:47  
Hallo,

im neuen Kunze ist auf Seite 500 eine Tabelle mit Angaben zur Löslichkeit von CO2 in Wasser und Bier bei Temperaturen von 0 bis 20°C.
Die Werte sind leicht unterschiedlich. Bei 0°C sind es 0,018g, bei 10°C 0,006g und bei 20g sind es 0,004g Differenz.

Gruß Globe
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red_folder.gif erstellt am: 8.12.2011 um 12:23  
Hallo,

danke erstmal für eure Antworten.

Ich hatte heute früh auch mal in den Kunze geschaut, und tatsächlich, dort wird die Löslichkeit von CO2 in Bier mit der in Wasser fast gleichgesetzt. Ich hatte mir die Sache auch nochmal überlegt und ich glaube, dass der Unterschied wirklich nicht so groß sein kann. Ich vermute, dass die Löslichkeit vom Restextrakt und vom Alkoholgehalt im Bier abhängig ist, bzw. vom Stammwürzgehalt und dem Vergärungsgrad. Davon las ich im Kunze allerdings nichts. Aber angenommen, die Stw. waren 14°P und der Vergärungsgrad ist 80%, dann sind etwa 5 Gew.% tats. Restextrakt und 5 Gew. % Alkohol enthalten, der Rest ist dann wohl Wasser. Wenn ich davon ausgehe, dass nur das Wasser die Kohlensäure bindet, dann beträgt der Fehler etwa nur 10% bei Atmosphärendruck. Das macht dann gerade mal 2/10 g CO2/Liter weniger aus bei 10°C, welches durch die erhöhte Löslichkeit, bedingt durch den hydrostatischen Druck im unteren Bereich des Gärfass sogar wieder etwas ausgeglichen werden würde.

Berliners Gedankengang stimme ich zu. Demnach müssten alle Faktoren, die die Löslichkeit von CO2 in Bier im Verhältniss zu Wasser herabsetzen, bewirken, dass unsere Biere die mittels der CO2-Sättigungsformel für Wasser aufcarbonisiert wurden, zwar nicht übercarbonisiert sind (in Bezug auf Gramm gelöstes CO2 pro Liter), aber der Druck in den Flaschen höher ausfällt als mit der Sättigungsformel für Wasser berechnet. Man könnte auch sagen, der Sättigungsdruck nimmt mit steigendem Restextrakt und Alkoholgehalt im Bier vermutlich zu.

Bsp. für 10°C und 4,5 g/l CO2: ergäbe in Wasser 1,00 bar Druck und in Bier mit 90% Wasseranteil 1,2 bar Druck.
Diese Differenz ist zu gering, als dass sie den tatsächlichen Unterschied von 1 bis 1,5 bar (s. meine Diagramme oben) erklären würde. Es muss also einen anderen Grund haben.

Für mich kommt nun auch nur noch Sandros Überlegung in Frage, nämlich die, dass während der Hauptgärung das Jungbier mit CO2 übersättigt wird und so in die Aufspeisung geht. Dies erklärt vielleicht auch, weshalb einige Hobbybrauer immer wieder feststellen, dass beim versetzen mit Zucker das Jungbier aus der Flasche schießt (Kleisers Mentos-Effekt). Ich kann mir aber nicht erklären wie es zu solch einer starken Übersättigung kommen kann, dass es später zu etwa 1 bar Druckdifferenz führt.

:puzz:

Earl


Hallo Kleier,

wollte noch schnell auf Deine Frage antworten:

Zitat:
Jedenfalls, wenn ich es in der Schnelle richtig verstanden habe:
Bei 20°C und 2,5bar berechnet die von Dir oben angegebene Formel 4,09 g/l CO2, Dein Speiserechner gibt 5,7 g/l CO2 aus und in den Messwerten der angegebenen Literaturstelle sind es 6,75 g/l (siehe dort Tabelle 2)


Danke, dass Du das geprüft hast.

Der gemeinte Druck in meinem Speiserechner ist der Atmosphärenüberdruck (Absolutdruck). Wenn ich dort 1 bar eingebe, wird also mit 2013 mbar gerechnet. Das stimmt dann auch mit der Tabelle in unseren WIKI überein. Ich werde das im Speiserechner vielleicht deutlich machen. Die Tabelle 2 ist sehr interessant. Ich habe die Abhandlung leider noch nicht gelesen. Vielleicht komme ich heute abend dazu.

Gruß

Earl


[Editiert am 8.12.2011 um 13:04 von Earl]



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muldengold
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red_folder.gif erstellt am: 8.12.2011 um 13:09  
Hallo Earl,

da stimme ich Dir zu. Allerdings finde ich 1 bar zuviel Druck nicht erstaunlich hoch - entspricht ca. 2 g CO2/l zuviel. Wenn das Jungbier etwas perlt wären 2 g/l über Sättigung durchaus denkbar. Wenn nach Sättigungsgleichgewicht bspw. schon 1,5 g/l im Jungbier sind und dann noch 2 g Übersättigung dazu kommen hätten wir 3,5 g/l was einem schwach karbonisierten Bier gleichkommt. Und so "fühlt" sich frisches Jungbier ja oft an. Ich glaube das einzige was man machen kann um seine Karbonisierung auf festen Fuss zu stellen, ist das Bier nach der Gärung noch ein paar Tage stehen zu lassen bevor abgefüllt wird. Dann stimmen wahscheinlich auch die Rechner wieder.

Grüße
Sandro


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tauroplu
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red_folder.gif erstellt am: 8.12.2011 um 13:23  
Hallo, Sandro,

meine Erfahrung ist eine andere, ich lasse ja seite einiger Zeit auch komplett durchgären (8 Tage bei ca. 20°C). Bei der Temperatur fülle ich ab bzw. karbonisiere ich mit kristallinem Haushaltszucker. Da schäumt überhaupt nichts (bei Untergärigen Bieren sieht das wohl anders aus, da ja der CO2-Gehalt höher ist). Trotz richtig ermitteltem Stammwürzegehalt und richtig berechneter Zuckermenge liege ich statt der gewünschten ca. 5,3 g CO2/l bei deutlich über 6. Im Schnitt habe ich 0,8 g CO2 zu viel in meinem Bier. Aber getreu dem KISS Motto werde ich dem weiter oben von Uwe schon erwähnten Rat folgen und einfach auf 4,5 g CO2 karbonisieren. Wenn sich die konstanten + 0,8 fortsetzen, dann müsste es am Ende ja passen. Mal sehen, vielleicht braue ich zwischen Weihnachten und Neujahr noch ein letztes Mal in diesem Jahr.

Gruß
Michael


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red_folder.gif erstellt am: 8.12.2011 um 14:14  
Hallo Michael,

mmmh, ja - möglicherweise liegen die Ursachen auch an verschiedenen Stellen. Wenn nicht überkarbonisiert (wie in Deinem Fall), dann ist das Bier evtl. beim Abfüllen doch nicht 100% durchgegoren? Die Gärung kann gegen Ende hin sehr langsam vonstatten gehen und das Bier scheint dann evtl. durch zu sein, ist es aber nicht. Ist bei Dir der Restextrakt beim Abfüllen und der Restextrakt so zwei/drei Wochen später aus der Flasche identisch? +0.8 g CO2/l zuviel könnten schon bei <0.2°P über EVG zustande kommen - also mit Hobbybrauerequipment an der Grenze des messbaren, weshalb dieser Fehler möglicherweise nicht so einfach aufzudecken ist. Ich meine, irgendwo muss das CO2 ja herkommen???? :puzz:

Gruß
Sandro


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tauroplu
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red_folder.gif erstellt am: 8.12.2011 um 14:23  
Hi, Sandro,

ja, auch das habe ich mehrfach bestätigen können, dass nach wochenlanger Lagerung (nicht alles im Kühlschrank bei 4°C, sondern größtenteils im Keller bei etwa 12°C rel. konstant) das Bier den gleichen Restextrakt aufwies wie zum Zeitpunkt des Abfüllens.

Aber: Versuch macht kluch, in etwa 3 Wochen weiß ich mehr.

Gruß
Michael


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red_folder.gif erstellt am: 9.12.2011 um 08:43  
An meinen 2 Beispielen oben ist mir aufgefallen, dass die Übercarbonisierung wohl Temperaturabhängig ist.

Bei dem obergärigen Sud (Gärtemperatur der Hauptgärung 20°C) lag der CO2-Gehalt im fertigen Bier 18,75 % über dem angestrebten Sollwert und
bei dem untergärigen Sud (Gärtemperatur der Hauptgärung 5°C) lag der CO2-Gehalt im fertigen Bier 28 % über dem angestrebten Sollwert.

Ich werde all meine Sudprotokolle dahingehend heute abend mal überprüfen. Leider braue ich aber nur sehr, sehr selten obergärig. Vielleicht könnt ihr diese Beobachtung bestätigen.

Diese Temperaturabhängigkeit würde die Übersättigungstheorie eher unterstützen, da meiner Meinung nach der Grad einer Übersättigung u.a. wohl auch temperaturabhängig ist.
Weniger jedoch würde dies meiner Meinung nach die Annahme eines Fehlers in der Speise-/Zuckerberechnung unterstützen.

LG

Earl


[Editiert am 9.12.2011 um 08:55 von Earl]



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red_folder.gif erstellt am: 9.12.2011 um 11:14  
Bei meinem aktuellen Doppelbock ist der CO2 Gehalt auch um 0,8g/L höher, ich hatte mit Traubenzucker karbonisiert und wollte eine Co2 Gehalt von 5g/Liter anstreben. Bei meinen anderen Bieren war es ähnlich, ich hatte das auf Messfehler geschoben. Aber jetzt wurde alles penibel ausgemessen und es war wieder keine Punktlandung :mad: , aber besser zu viel als zu wenig CO2. raus lassen geht einfacher als rein lassen ;)

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Marco
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red_folder.gif erstellt am: 9.12.2011 um 11:22  
Hi Marco, war der Doppelbock ober- oder untergärig?


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red_folder.gif erstellt am: 9.12.2011 um 11:35  
Hi Earl der D-Bock ist obergärig, bei den anderen war es mal ober mal untergärig.

mfg
Marco
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red_folder.gif erstellt am: 9.12.2011 um 12:19  
Ahhh, obergärig. Danke! Das passt doch ganz gut ins Schema. Vielleicht möchten andere Hobbybrauer auch ihre Erfahrungen mitteilen, das wäre klasse!
Mein Ziel ist es, diese von Sandro vermutete Übersättigung im Speiserechner mit zu berücksichtigen, so, dass Entgasen (auf welchem Weg auch immer :D ) künftig unnötig wird.

Obwohl, ich mache es ja auch so wie der Uwe, indem ich gleich von vornherein geringer Karbonisiere. Das sind eben Erfahrungswerte. Aber beim neuen Speiserechner denke ich mehr an künftige Hobbybrauer-Generationen, bei denen die Rezens für den jeweiligen Biertyp gleich von vornherein stimmen soll.

Gruß

Earl


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Uwe12
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red_folder.gif erstellt am: 9.12.2011 um 12:42  
Kann man das evt. auch mit "Hausmitteln" irgendwie messen?
Einen halben Liter Jungbier wiegen, mit einem Schneebesen ordentlich "entgasen" und dann noch mal wiegen?

Uwe
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Jevers Zeuge
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red_folder.gif erstellt am: 9.12.2011 um 12:51  
moin,
meine vorgehensweise ist folgende: entweder bei fabier ein g/l abziehen oder vom gewünschten co2-wert 20 %. das haut ganz gut hin.
wenn man allerdings richtig rechnet und (wie ich neulich) aus versehen einen liter speise zuviel in den eimer kippt, nützt das natürlich auch nix ;(
prost
jevers zeuge

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muldengold
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red_folder.gif erstellt am: 9.12.2011 um 13:05  
Uwe's Vorschlag mit Hausmitteln zu messen klingt verführerisch aber warum wiegen und nicht mit einem Manometer messen? Vor Speise- bzw. Zuckergabe etwas in eine Flasche abfüllen und ein Manometer drauf - schütteln - ablesen.

Grüße
Sandro


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Uwe12
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red_folder.gif erstellt am: 9.12.2011 um 13:32  
...weil ich kein Flaschenmanometer habe? ;)
Außerdem hängt das dann erheblich vom (leeren) Kopfraum der Flasche ab, welchen Druck ich messen werde, oder? :gruebel:
Dafür hätte ich eine Feinwaage hier, allerdings geht die nur bis 500g, ich müßte also weniger Bier nehmen.
Werde mal testen, ob ich überhaupt einen Unterschied festelle.

Uwe
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