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Autor: Betreff: Wasser aufbereiten mit CaO muldengold Posting Freak Beiträge: 675 Registriert: 25.10.2010 Status: Offline erstellt am: 20.1.2012 um 09:19   Hallo, ich würde gern die Möglichkeit der Senkung der Restalkalität mit in den Wasserrechner bei mmm aufnehmen. Stefan (Boludo) hat mich auf die Idee gebracht, allerdings bereitet mir das Thema zunehmend starke Kopfschmerzen. Der Prozess sieht wie folgt aus: CaO (gebrannter Kalk) reagiert mit Wasser zu Kalziumhydroxid (gelöschter Kalk): CaO + H2O → Ca(OH)2, wobei das Kalziumhydroxid weiter mit Kalziumbikarbonat zu Kalziumkarbonat weiterreagiert und dann ausfällt: Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2 CaCO3 + 2 H2O (das überstehende Wasser kann dann nach entsprechender Zeit abgezogen werden). Folgende Punkte sind mir unklar und ich hoffe ihr könnt mir da weiterhelfen: Obwohl der Fokus der Methode zunächst auf der Entfernung der Bikarbonat-Ionen liegt (1 mol CaO entfernt 2 mol HCO3-, siehe Formeln), wird dem System pro mol CaO durch das Ausfällen von 2 mol CaCO3 auch wieder zwei mol Ca-Ionen entfernt. Es geht also netto 1 mol Ca pro mol CaO verloren. Kalzium vernichtet jedoch auch Bikarbonat, nämlich pro mol Ca 1/1,75 mol HCO3-. Dies müsste doch dann mit in Betracht gezogen werden? Die Erniedrigung der RA sollte daher schwächer (etwas!) ausfallen als wenn man nur den Verlust der 2 Bikarbonate in Betracht zieht. Ich kenne jetzt nur einen Rechner im Internet, welcher auch mit CaO hantiert und dieser zieht offensichtlich den Verlust an Kalzium nicht mit in Betracht. Habe ich jetzt irgendwo einen Denkfehler??? Rechnerisch ist der Unterschied nicht ganz unerheblich. Was passiert bei einer Überdosierung, d.h. wenn überschüssiges CaO vorhanden ist, aber alles Kalzium bzw. Bikarbonat schon ausgefallen ist? Eine negative RA kann so ja nicht erreicht werden. Theoretisch würde Reaktion 1 weiter ablaufen und Ca(OH)2 würde sich anreichern und der pH würde nach oben schiessen. Dabei hätte ein OH- die gleiche säurevernichtende Wirkung wie ein Bikarbonat-Ion (H+ + OH- → H2O), obwohl nicht formelmässig in der RA erfasst??? Bitte lasst mich nicht dumm sterben! Grüße Sandro ____________________ Boludo Moderator Beiträge: 9432 Registriert: 12.11.2008 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 09:36   Man darf auf keinen Fall übers Ziel hinausschießen. Zu viel CaO ist absolut tödlich und man kommt in den stark alkalischen Bereich. Ich senke daher die RA von 12° nur auf 5° mit CaO und mach den Rest mit Milchsäure und Aufsalzen um sicher zu sein. Ich beobachte auch, dass das Wasser nach der CaO Behandlung recht alkalisch ist (ca pH 8,5), ein wenig Milchsäure und es ist wieder gut (wie sich das auf den Maische pH auswirken würde, weiß ich nicht). Die große Frage ist jetzt halt, ob nur die Calciumionen der Nichtcarbonathärte oder auch die der Carbonathärte zur Senkung der RA beitragen. Stefan Antwort 1 Kubus Senior Member Beiträge: 410 Registriert: 31.10.2011 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 10:03   Hallo, wenn auch der pH des Brauwassers etwas alkalisch ist, wird der pH der Maische in eine günstige Richtung gehen. Die Puffersubstanz Hydrogencarbonat wird im Endeffekt durch vorhandene Calcium und Magnesium-Ionen, welche mit Phosphaten des Malzes reagieren, bei RA 0 exakt ausgeglichen. Wenn nun der pH des Wassers etwas höher ist, wird der pH der Maische trotzdem in einen günstigen Bereich kommen. Bei zu großer Gabe von CaO ist das Wasser allerdings überkalkt, so dass der Maische- pH ungünstig hoch bleibt. Normalerweise stellt man eine gesättigte Ca(OH)2-Lösung her und misst dessen Konzentration durch Titration mit HCl, da durch Zugabe von abgewogenem CaO bzw. Ca(OH)2 ins Brauwasser diese Überkalkung schnell passieren kann. Eine gesättigte Ca(OH)2-lösung sollte klar sein und nicht trüb. Da sich der Kalk relativ schlecht in Wasser löst, muss man das Kalkwasser vorher absetzen lassen, die Konzentration messen und mit der klaren Lösung arbeiten. Nur dann kann man Wasser relativ sicher ent- und nicht überkalken. Am besten verwendet man dann natürlich das Split-Treatment-Verfahren, um Magnesiumcarbonat heraus zu bekommen. EDIT: Sowohl die Calcium, als auch die Magnesium-ionen der Nichtcarbonathärte als auch die der Carbonathärte senken die RA. Da zwei HCO3- Moleküle pro Molekül Ca(HCO3)2 eine größere aciditätsvernichtende Wirkung haben als ein Ca2+ Molekül aciditätsfördernde Wirkung hat, ist insgesamt der Einfluss von Ca(HCO3)2 bzw. Mg(HCO3)2 aciditätsvernichtend. Wenn jemandem die genau Methode Interessiert, kann ich ja noch was dazu schreiben. Gruß, Ludwig [Editiert am 20.1.2012 um 10:09 von Kubus] Antwort 2 Boludo Moderator Beiträge: 9432 Registriert: 12.11.2008 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 10:11   Ganz ehrlich, ich mach es so: Ich rechne mir die CaO Menge aus, die ich brauche, um von RA 12 auf RA 5 zu kommen (besser gesagt ich nehm Ca(OH)2). Dann nehm ich 1/3 des Brauwassers und rühre das abgewogene Ca(OH)2 einfach ein und warte ein paar Stunden, dann kommt noch mal ein Teil Rohwasser drauf und nach ein paar Stunden der Rest. Die restliche RA mach ich nach dem Abziehen vom Bodensatz dann mit Milchsäure und Aufsalzen weg. Seit ich das mache, kann ich hopfen ohne Ende und es gibt eine wunderbare Bittere. Dass der pH des Brauwassers an sich nicht so relevant ist denk ich mir schon länger. Stefan [Editiert am 20.1.2012 um 10:12 von Boludo] Antwort 3 Bergbock Posting Freak Beiträge: 868 Registriert: 17.12.2008 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 10:14   @Sandro : Ehrlich gesagt verstehe ich Deine Frage nicht wirklich. 1 mol CaO reagiert (unterm Strich) mit 1 mol Ca(HCO3)2 zu 2 mol CaCO3 und 1 mol Wasser. Damit wird die Gesamthärte nach unten gedrückt, da Ca aus dem Rohwasser ausfällt. Zudem ändert sich die Restalkalität, da Hydrogencarbonat wegen Fällung abnimmt. Der molaren Reduktion folgend hast Du nach der CaO-Behandlung eine neue mg/l Konzentration an Hydrogencarbonat (-> Säurekapazität). Gibst Du zuviel CaO hinzu, hast Du überschüssiges OH-, was diesen Wert verfälscht. Wo genau liegt jetzt Dein Denk-Problem?? Frank Antwort 4 Boludo Moderator Beiträge: 9432 Registriert: 12.11.2008 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 10:19   Es werden ja nicht nur RA erhöhende Hydrogencarbonat Anionen entfernt, sondern auch RA senkende Calciumkationen. Ob die Entfernung dieser Calciumkationen einen zusätzlichen Einfluß hat, ist die Frage. Stefan Antwort 5 Kubus Senior Member Beiträge: 410 Registriert: 31.10.2011 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 10:24   Eigentlich hab ich bereits geschrieben, dass insgesamt der Einfluss von Ca(HCO3)2 aciditätsvernichtend ist. Sobald diese entfernt sind, ist der aciditätsvernichtende Einfluss weg, so dass sich die RA verringert. "Sowohl die Calcium, als auch die Magnesium-ionen der Nichtcarbonathärte als auch die der Carbonathärte senken die RA. Da zwei HCO3- Moleküle pro Molekül Ca(HCO3)2 eine größere aciditätsvernichtende Wirkung haben als ein Ca2+ Molekül aciditätsfördernde Wirkung hat, ist insgesamt der Einfluss von Ca(HCO3)2 bzw. Mg(HCO3)2 aciditätsvernichtend." Ludwig Antwort 6 muldengold Posting Freak Beiträge: 675 Registriert: 25.10.2010 Status: Offline erstellt am: 20.1.2012 um 10:31   Hallo Ludwig, es bestreitet ja keiner, das durch Zugabe von CaO die RA sinkt! Stefan hat den Punkt in seinem letzten Kommentar doch prägnant zum Ausdruck gebracht. Es geht um die Frage ob durch den Verlust eines Kalzium-Ions die Senkung der RA schwächer ausfällt. Sandro ____________________ Antwort 7 Kubus Senior Member Beiträge: 410 Registriert: 31.10.2011 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 10:47   Irgendwie sind ja die Hydrogencarbonate ins Wasser gekommen, nämlich in Form von Ca- und Mg- Carbonaten. Nehmen wir an, außer diesen Jonen wäre nichts anderes im Wasser. Dann wäre die RA sagen wir mal bei 8° d . Entfernen wir die Calcium und Magnesiumhydrogencarbonate z.B. durch Auskochen des Wassers würde destilliertes Wasser und ausgefallenes Mg bzw. Ca-Carbonat vorliegen. Das mal nur theoretisch, da Mg-hydrogencarbonate in Form von Hydroxiden ausgefällt werden müssten.Die RA wäre dann genau bei 0. Zum weiteren Verständnis zwei Gleichungen, in welchem stöchiometrischen Verhältnis das Ca mit Phosphat des Malzes beim Maischen reagiert: 3 Ca2+ + 2 HPO4 2- --------~ Ca3(PO4)2 +2H+ HCO3- + H+ --------~ H2O + CO2 EDIT: Der Vollständigkeit halber Die vollständigen Reaktionen der einzelnen Hydrogencarbonate mit den primären Phosphaten des Malzes: Calciumhydrogencarbonat: 2 KH2PO4 + Ca(HCO3)2 → CaHPO4 ↓ + K2HPO4 + 2 H2O + 2 CO2 ↑ 4 KH2PO4 + 3 Ca(HCO3)2 → Ca3(PO4)2 ↓ + 2 K2HPO4 + 6 H2O + 6 CO2 ↑ Magnesiumhydrogencarbonat: 2 KH2PO4 + Mg(HCO3)2 → MgHPO4 + K2HPO4 + 2H2O + 2 CO2 ↑ MgHPO4 ist alkalisch und ist löslich in kaltem, unlöslich in heißem Wasser, das heißt ein Teil fällt aus. Natriumhydrogencarbonat: 2 KH2PO4 + 2 NaHCO3 → Na2HPO4 + K2HPO4 + 2H2O + 2 CO2 ↑ Zu bemerken ist, dass (HPO4)2- alkalisch reagiert und so den pH nach oben treibt. Nachdem aufgrund dieser Gleichungen aber nicht klar ist, welche Reaktion wie oft stattfindet, gibt es die Formel der Restalkalität, welche die Verteilung der Reaktionen mit Faktoren berücksichtig. Restalkalität = Carbonathärte – [(Ca-Härte + 0,5 x Mg-Härte)/3,5] Ists jetzt ein bisschen deutlicher? [Editiert am 20.1.2012 um 11:30 von Kubus] Antwort 8 muldengold Posting Freak Beiträge: 675 Registriert: 25.10.2010 Status: Offline erstellt am: 20.1.2012 um 11:38   Ich glaube wir reden irgendwie aneinander vorbei. Oder steh ich mal wieder auf dem Schlauch??? Was Du schreibst ist ja sonnenklar - aber es beantwortet ja nicht die Frage. Sandro ____________________ Antwort 9 Bergbock Posting Freak Beiträge: 868 Registriert: 17.12.2008 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 12:11   Aber Du hast doch die Antwort darauf in der Formel auf Deiner eigenen Homepage! Die RA ergibt sich aus der HCO3(-) - Menge und den Nichtcarbonat-Anteilen. Durch CaO-Zugabe reduziert sich HCO3(-) => RA wird kleiner. Der 2. Term (Ca / Mg) reduziert je nach Menge diese RA nochmals. Da durch CaO-Zugabe die Ca2+ Konz. sinkt, reduziert sich RA weniger als wenn man dies z.B. mit Milchsäure korrigiert hätte, da dieses ja Ca2+ nicht beeinflusst und die volle Menge des 2. Terms die RA reduziert. Ist es jetzt klar? Frank Antwort 10 muldengold Posting Freak Beiträge: 675 Registriert: 25.10.2010 Status: Offline erstellt am: 20.1.2012 um 13:30   Ja Frank - genauso habe ich mir das ja auch gedacht und versucht das so in meiner Frage am Anfang des Threads rüberzubringen. Ich kenne nicht viele Rechner die mit CaO Aufbereitung rechnen, aber z.B. der bei b rauherr.de verzichtet auf die Kalziumkorrektur - da geht pro mol CaO die RA um 2 mol runter. Meine Frage war deshalb ob ich mit dieser Kalziumkorrektur recht habe oder irgendwo einen Denkfehler drin habe. Wenn ich Deinen letzten Beitrag richtig interpretiere würdes Du mir da recht geben? Noch mal zu meiner 2. Frage: durch die CaO Zugabe sinkt ja die Kalziumkonzentration um 1 mol pro mol zugegebenes CaO. Wenn das HCO3- aufgebraucht ist, d.h. RA=0, müsste die Kalziumkonzentration ab diesem Punkt wieder anfangen zu steigen und zwar exakt 1 mol Ca pro mol CaO? Sandro ____________________ Antwort 11 Bergbock Posting Freak Beiträge: 868 Registriert: 17.12.2008 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 13:45   1) Ja 2) Auch ja Frank Antwort 12 Kubus Senior Member Beiträge: 410 Registriert: 31.10.2011 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 13:50   Jetzt versteh ich dein Problem. Sobald das gesamte Ca(HCO3)2 als CaCO3 und der Großteil des Mg(HCO3)2 über das lösliche MgCO3 als Mg(OH)2 ausgefallen ist,(dabei ist aber die RA wegen anderer Ca- und Mg-Salze noch nicht zwingend 0), wird die Calciumhärte in die Höhe gehen. Durch den überschüssigen Eintrag von Ca(OH)2 wird sich rechnerisch die RA erniedrigen, aber in Wirklichkeit sich die Alkalität erhöhen, weils sich das Ca(OH)2 die Acidität betreffend genauso wie Ca(HCO3)2 verhält. Die Formel der Restalkalität kann man nur anwenden, wenn Rohwasser, bzw. Wasser das nicht überkalkt ist, vorliegt. Sonst funktioniert die Formel nicht. Da mit abgewogenem CaO ziemlich schnell überkalkt ist, ist das Verfahren mit gesättigtem Kalkwasser, dessen Konzentration vor Zugabe gemessen werden muss, zwar nicht unbedingt benutzerfreundlich aber dafür exakt. Bei Interesse kann ich mehr über das Verfahren sagen. Sonst sind ja die ganzen Bemühungen umsonst, wenn der pH-Wert am Schluss in der Maische höher ausfällt als ohne Aufbereitung. Gruß, Ludwig [Editiert am 20.1.2012 um 15:05 von Kubus] Antwort 13 muldengold Posting Freak Beiträge: 675 Registriert: 25.10.2010 Status: Offline erstellt am: 20.1.2012 um 16:38   Danke erst mal allen für eure Hilfe. Ich habe das jetzt mal versucht zu realisieren: http://www.maischemalzundmehr.de/index.php?inhaltmitte=tool swasser Bei Überkalkung, d.h. wenn das Bikarbonat durch CaO vollständig aufgebraucht wurde, wird entsprechend gewarnt. Zu beachten ist die Einheit mg/L für CaO (z.B. bei einer Vorbehandlung mit 2 g CaO in 10 L wäre die entsprechende Dosierung 200 mg/L). Viele Grüße Sandro ____________________ Antwort 14 Bergbock Posting Freak Beiträge: 868 Registriert: 17.12.2008 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 19:43   Hi Sandro. Das Problem bei CaO ist, dass es Feuchtigkeit und CO2 zieht und Deine Berechnungen dies gar nicht widergeben können. Stöchiometrische Berechnungen liefern daher zu geringe Resultate. Aber das hat natürlich nix mit dem Tool zu tun, vielleicht ein Hinweis diesbezüglich wäre hilfreich. Kannst Du beim Verschnitt mit dest. Wasser noch beliebige Werte (Direkteingabe) erlauben? Wenn einer 1/3 zu 2/3 verschneidet sind das eben 66.6 %, was nicht geht im Moment. Abgesehen von diesen Kleinigkeiten, Deine Site ist sensationell - Glückwunsch. Frank Antwort 15 Kubus Senior Member Beiträge: 410 Registriert: 31.10.2011 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 20:11   Daher wird das Verfahren mit gesättigtem Kalkwasser auch genutzt, da dieser Fehler nicht zum Tragen kommt. Mit zwei Pipetten, 0,1 M HCl und Phenolphtalein kann man die Konzentration exakt ermitteln und dann richtig dosieren. Ich habe zwar den Messaufwand, dafür muss ich nichts abwiegen. Antwort 16 Holger-Pohl Posting Freak Beiträge: 2920 Registriert: 1.3.2003 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 20:14   Respekt an die Chemiker hier - ich erinnere mich, dass ich sowas vor gut 25 Jahren auch mal im Gymnasium gelernt habe, aber lange, lange ist´s her. Ich würde mich gerne mal anschließen und nur zum Vergleich folgende Daten angeben, die ich jetzt seit gut 2 Jahren so verwende: 120 Liter Wasser werden angerührt mit ca 12 gr CaO fertig! @ Boludo: Wie funktioniert dein Aufsalzen und was - verschämte Frage - bringt das noch? Wie kann ich bei den Wasserangaben von meinem Trinkwasser herausfinden, dass ich evtl auch aufsalzen sollte? Danke im voraus für die wassertechnische Nachhilfe an alle Grüße Holger ____________________ Antwort 17 Boludo Moderator Beiträge: 9432 Registriert: 12.11.2008 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 20.1.2012 um 20:56   Hallo Holger, kuck mal da. Ein Brauwasser mit wenig Chlorid und Sulfat liefert "leere" Biere. Für ein Pils ok, aber bei einem Märzen z.B. möchte man schon ein etwas volleres Bier. Man kann mit dem Chlorid/Sulfatverhältnis je nach Biertyp das Brauwasser entsprechend anpassen. Kuck mal in Deine Wasseranalyse ob es sich bei Dir lohnt. Ich hab jeweis ca 20mg/L Chlorid und Sulfat, was nicht all zu viel ist, darum salze ich auf jeweils ca 60mg/L auf, was dem Bier einen volleren Geschmack und eine schönere Hopfenbittere verleiht. Stefan, der gerade eine von Dir verachtete Hopfenweisse trinkt Antwort 18 monty03 Member Beiträge: 78 Registriert: 12.9.2010 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 3.11.2013 um 14:11   Hallo, ich hole den alten Thread nochmal hervor, weil ich auch überlege, mein Wasser mit CaO aufzubereiten. Ich habe nämlich das Problem, dass vor allem helle (untergärige) Biere zu einer aufdringlichen, kratzigen Bittere neigen. Erst kürzlich habe ich außerdem ein Weißbier gebraut, dass trotz moderater Hoffnung auf ca. 17 IBU aufdringlich bitter geschmeckt hat. Mein Wasser ist grundsätzlich nicht schlecht, allerdings bedarf es aufgrund der hohen Carbonathärte einer Behandlung. Hier die Werte: pH Wert.................................8,00 Säurekapazität bis pH 4,3 .......2,58 mmol/l Calcium...............................41,90 mg/l Magnesium............................8,73 mg/l Ammonium............................0,04 mg/l Chlorid..................................1,00 mg/l Nitrat....................................4,20 mg/l Sulfat....................................2,30 mg/l Nitrit.....................................0,02 mg/l Natrium.................................0,52 mg/l Kalium...................................0,40 mg/l Hydrogencarbonat...................154 mg/l Carbonathärte.........................7,22 dH Gesamthärte...........................7,86 dH Restalkalität............................ ca. 5,0 dH Mein Problem zu Beginn war, dass meine Biere immer irgendwie "leer" geschmeckt haben. Ich habe (bei hellen Bieren) daher mit Braugips und CaCl2 den Sulfat- und Chloridgehalt auf jeweils ca. 30 mg/l erhöht (ergibt eine RA von ca. 3,9) und anschließend mit Milchsäure eine RA von 0 eingestellt. Schwach gehopfte Biere (etwa ein Münchner Helles oder ein Märzen mit ca. 20-22 IBU) waren durchaus ok, sobald aber etwas mehr Hopfen ins Spiel kommt (über 25 IBU) wird die Bittere zu "kratzig" (zumindest empfinden ich und meine Mitbrauer das so). Einmal ist das sogar bei einem Weißbier mit nur 17 IBU passiert. Ich habe mir nun ein digitales pH-Messgerät gekauft, um den Maische pH zu bestimmen um damit vielleicht der Ursache auf die Spur zu kommen. Ich wollte wieder ein Helles brauen und habe das Wasser wieder wie oben angegeben eingestellt. Zu meinem "Erschrecken" stellte ich 15 min nach dem Einmaischen (Schüttung 60% Pilsner, 35 % Wiener, 5% Carapils) fest, dass der pH Wert auf 4,8 gesunken ist, also weit unterhalb des Optimums liegt. Daher meine Fragen: Kann die aufdringliche Bittere auf den zu niedrigen pH Wert zurückzuführen sein? Warum sinkt der pH Wert so weit ab (die hohe Karbonathärte sollte doch als Puffer wirken)? Wäre eine Behandlung mit CaO und anschließendem Aufsalzen mit Braugips, CaCl2 und Milchsäure zielführend? Vielen Dank für eure Hilfe! Gruß Monty Antwort 19 Ladeberger Posting Freak Beiträge: 1946 Registriert: 20.11.2012 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 3.11.2013 um 15:02   Ich denke dass man mit so einem pH erhebliche Probleme bei der Verzuckerung bekommen würde, kann ich mir kaum vorstellen. Vermutlich stimmt die pH Messung nicht. Ist das Gerät mit den beiliegeden Kalibrierflüssigkeiten justiert worden? Gruß, Andy ____________________ Antwort 20 monty03 Member Beiträge: 78 Registriert: 12.9.2010 Status: Offline Geschlecht: erstellt am: 3.11.2013 um 20:26   Hallo, einen Messfehler kann ich natürlich nicht ausschließen. Das Messgerät war natürlich kalibriert, vielleicht ist es aber defekt. Probleme mit der Verzuckerung hatte ich keine, meine Ausbeute lag bei ca. 67%, was natürlich wieder auf einen Messfehler hindeuten könnte. Ich glaube, ich werde es beim nächsten Mal einfach mit CaO versuchen, dabei ein hopfenintensives Bier brauen und dann mal schauen was herauskommt. Außer es hat noch jemand eine Idee, was das Problem sein könnte. Gruß Monty Antwort 21