Beschreibung der Fabier-Brauanlage

Die Sudpfanne ist ein ausgemustertes 50l-Edelstahlkeg (wie auch der Läuterbottich). Der Deckel wurde mittels Plasmabrenner abgetrennt und als Auslauf eine 1"-Muffe knapp über dem Boden angeschweißt, an der ein Kugelhahn zum Ablassen der Maische aufgesetzt ist. In den Fußring wurden mehrere Löcher gebohrt um der Abluft des Brenners den Weg frei zu machen.

Der Läuterbottich ist ein ausgemustertes 50l-Edelstahlkeg (wie auch die Sudpfanne). Der Deckel wurde mittels Plasmabrenner abgetrennt und von unten ein 1/2"-Rohr mit Kugelhahn zum Ablassen der Läuterwürze angeschweißt (d.h. das Rohr wird horizontal in einen angeschweißten Ablass geschraubt). Von innen wird über ein 3/8"-Gewinde ein Panzerschlauch aufgeschraubt.

Verwendet wird ein 8,1KW Ringgasbrenner der (logischerweise) unter der Sudpfanne steht. Die Leistung des Brenners wird von der Steuerung kontrolliert, indem diese über den Temperatursensor die aktuelle Temperatur der Maische erfasst, gegen den Sollwert vergleicht und über ein Magnetventil die Gaszufuhr des Brenners regelt.
Für den unbeaufsichtigten Prozess ist eine Flammenüberwachung/Zündsicherung notwendig. Diese erfolgt ebenfalls elektronisch. Dabei mache ich mir zu Nutzen, dass eine Gasflamme Strom in der Größenordnung einiger Mikroampere leitet. Misst die Steuerung nun keinen solchen Strom, so wird das Gasventil geschlossen und die Anlage geht in Alarm-Modus.
Mit der Zündung an sich gab es relativ viele Probleme. Anfangs wurde mittels eines Zündtrafos und einer Zündelektrode das Gas gezündet. Dabei wurden allerdings derart heftige elektromagnetische Impulse generiert, dass sich die Steuerung immer wieder verabschiedet hat (von einfachen Reboots bis hin zu zerschossenen Tastatur- und RS232-Chips). Mittels verschiedener Tricks konnte das zwar etwas eingedämmt werden, ganz beseitigen konnte ich diese Probleme jedoch nicht. Mittlerweile wurde der Brenner umgerüstet auf Betrieb mit einer Lockflamme, ohne elektrische Zündung.

Dazu war es nötig, vor dem Gasventil etwas Gas für die Lockflamme abzuzapfen. Umgesetzt wurde das mittels einem 15mm T-Stück aus Kupfer, entsprechenden Abschlusskappen (alles verlötet) und drei Stücken 8mm Messingrohr. In die Abschlusskappen wurde jeweils ein Loch gebohrt, um die Messingrohre einzuführen und diese mit dem Kupfer zu verlöten. Auf die 8er Messingrohre kann jetzt mit etwas Gewalt der Gasschlauch geschoben werden.

Die Besfestigung am Brenner war etwas trickreicher... Wieder mit etwas Gewalt in ein Stück 8er Messingrohr eine M4-Mutter geklopft und verlötet, damit konnte das Rohr mit der einen Seite an den Brenner geschraubt werden. Auf der anderen Seite erfolgt der Anschluss des Gases vom Verteiler. In dieses Rohrstück ein 2mm Loch gebohrt und ein 2mm Messingrohr eingelötet - das bringt das Gas letztlich bis zur Flamme. Vorne etwas abgequetscht um den Durchfluss zu reduzieren, ein weiteres Stück 4mm Messingrohr drüber geschoben um für eine saubere Verbrennung zu sorgen (wenn die Flamme direkt am Austritt des 2mm Rohrs anliegt, dann brennt sie nicht kontinuierlich) und fertig ist die Lockflammeneinheit. Lediglich die Flammenüberwachungselektrode musste dann noch in der Lockflamme platziert werden.

Die Temperaturmessung erfolgt über einen digitalen Mikrochip (DS18S20). Der Sensor hängt auf halber Höhe der Sudpfanne. Die Signal- und Versorgungsleitungen des Sensors verlaufen in einem Silikonschlauch der durch ein Kupferrohr stabilisiert wird und somit vor dem Einwickeln in das Rürwerk geschützt ist. Der Kontakt zwischen Sensor und Würze wird über ein dünnes Kupferblech/Wärmeleitpaste hergestellt. Die Messdaten des Sensors dienen der Steuerung als Eingangsdaten zur Regelung des Brenners.

Das Rürwerk dient der Durchmischung der Maische. Dies ist wichtig um die Wirkung der Enzyme zu fördern und während der Heizphasen ein Anbrennen der Maische zu verhindern. Zum Einsatz kommt ein 12V-Scheibenwischermotor als Antrieb sowie ein aus Kupferrohr und Kupferblech gelöteter Mischer. Der Mischer läuft mit einer Geschwindigkeit von ca. 50 Umdrehungen/Minute und kann durch die Steuerung aktiviert/deaktiviert werden (was allerdings eher nicht vorkommt - wenn er einmal läuft, dann läuft er). Um die Wärmeübertragung von der Maische auf den Motor zu reduzieren wurde das Kupferrohr knapp unter der Motorwelle durchtrennt und über einen Holzpflock wieder verbunden. Um eine gute Durchmischung zu erreichen sind die Flügel so konstruiert, dass in der Mitte die Maische nach unten, durch die Drehung nach außen und von dort nach oben gefördert wird - funktioniert perfekt. Der Deckel läßt sich natürlich öffnen um bswp. das Malz einzufüllen.

Die Steuerung gliedert sich in drei Komponenten:

1. Microcontroller

Der Microcontroller ist für die direkte Kommunikation mit Sensoren (Temperatursensor, Flammenüberwachung) und Aktoren (Gasregler, Zündung, Rührwerk) etc. zuständig. Er ist über eine RS232-Schnittstelle mit dem Steuerungs-PC verbunden, gibt diesem Statusmeldungen der einzelnen Sensoren weiter bzw. leitet Stellwerte von diesem an die Aktoren weiter. Bei dem Controller handelt es sich um einen AVR ATmega8535 (1MHz, 512 Byte Ram, 32 IO-Ports, AD-Converter, PWM-Generator, UART etc).

2. Steuerungs-PC

Auf dem Steuerungs-PC (Debian Linux, Pentium 2, 400MHz, 64MB) läuft die eigentliche Steuerungssoftware. Hier können Maischprogramme geladen, gespeichert und editiert werden und es erfolgt eine Darstellung des Temperaturverlaufs (soll/ist). Anhand der Sensordaten berechnet die Software Stellwerte für die Aktoren und regelt damit den Verlauf des Maischprozesses.

3. Benutzerschnittstelle

Die auf dem Steuerungs-PC laufende Software besitzt eine QT-GUI. Diese wird auf einem 10" 640x480-Industrie-TFT dargestellt. Auf dem Temperatur-Verlaufsdiagramm sieht man recht schön, wie die Steuerung die Temperaturen anfährt und hält. Zu sehen ist hier das Protokoll vom ersten Einsatz, bei der Eiweiß- und Maltoserast kann man noch ein deutliches Überschwingen erkennen. Danach konnten die Steuerungsparameter aber so gut eingestellt werden, dass ein maximales Überschwingen von 0,2°C und ein maximales Unterschwingen von 0,1°C erreicht wurde.

Weils so schön ist, hier noch ein paar Bilder zur Verkabelung (Elektriker bitte nicht genauer hinsehen).

Die Relais (12V-Relais aus dem KFZ-Bereich) werden vom Microcontroller geschaltet. Sie sind zwar eigentlich nur für 12V ausgelegt, schalten aber anstandslos auch 220V ;-)....