Bei der Suche nach Konsistenz beim Brauen ist eines der schwierigsten Dinge ein reproduzierbares Ausgangsgewicht. Variationen des Mahlspaltes, der Maischetemperatur, der Maischedicke, des Wasser-pH-Werts und der Wassersalze spielen eine wichtige Rolle bei der Erzielung eines gleichmäßigen Ausgangsgewichts. Ein Problem bei der Messung der Würzeschwerkraft während des Spargens oder Kochens mit einem Aräometer ist die Notwendigkeit, eine Probe, die groß genug für Ihr Aräometer ist, schnell abzukühlen. Ich benutzte einen Ein-Liter-Kolben in einem Eiswasserbad, als ein Freund vorschlug, ein Refraktometer auszuprobieren. Ich dachte, das wäre die magische Kugel, weil ich nur ein paar Tropfen Würze brauchte, damit es funktioniert. Ich fand schnell heraus, dass Refraktometer zwar sehr praktisch sind, aber einige mathematische Korrekturen erfordern, um genau zu sein.

Refraktometer werden am häufigsten beim Brauen verwendet, um schnelle Messungen des spezifischen Gewichts von nicht fermentierter Würze zu erhalten. Mit etwas mehr Aufwand können Sie jedoch Informationen über fermentierte Würze erhalten – einschließlich des Alkoholgehalts in Ihrem Bier und des Originalgewichts eines fertigen Bieres! Die Mathematik kann eine Herausforderung sein, aber es gibt Softwareprogramme, die die Mathematik für Sie erledigen.

Zum Glück stellte ich fest, dass es viele Leute vor mir gab, die alle Hausaufgaben gemacht hatten, um dies zu einem bequemen Instrument zu machen. Jeffrey Donovan von der Sausalito Brewing Company hat ein wunderbares Programm namens ProMash geschrieben, das — zusammen mit zahlreichen anderen Dingen — einen Refraktometer-Rechner für Brauer enthält. Ich benutze dieses Programm die ganze Zeit. Louis Bonham hat auch die Fachliteratur durchsucht und viele Informationen zur Refraktometrie an die Homebrewing-Community verbreitet.

Was ist ein Refraktometer?

Ein Brix-Refraktometer ist ein optisches Instrument, das die Saccharosekonzentration in einer Saccharose- und Wasserlösung als Funktion des Brechungsindex der Lösung misst. Die Art von Brix-Refraktometer, die die meisten Brauer verwenden, enthält keine elektronischen Komponenten.

Die Brechung lässt einen Bleistift verbogen aussehen, wenn er schräg in ein Glas Wasser getaucht wird. Der Brechungsindex ist technisch das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit in der Probe. Es ist gleich dem Sinus des Einfallswinkels (der Winkel, in dem das Licht in das Wasser eintritt) geteilt durch den Sinus des Brechungswinkels (der Grad, in dem das Licht gebogen erscheint) eines Lichtstrahls. In Gleichungsform ist es: RI = sin(I)/sin(r)

Wenn Sie einen Bleistift in eine Reihe von Gläsern stecken würden, die zunehmend konzentriertes Zuckerwasser enthalten, würden Sie sehen, dass sich der Stift anscheinend stärker verbogen hat, als der Zuckergehalt stieg. Ein Refraktometer macht diese Messung sehr einfach und wandelt den Brechungsindex in Brix um, Das ist gleich Prozent Saccharose. Das Refraktometer verwendet die Probe, um Licht zu biegen, Projizieren einer Linie auf ein Fadenkreuz aus Linien und Zahlen, So können wir den Winkel messen, in dem das Licht gebogen wurde.

Ein Refraktometer sieht aus wie ein kleines Teleskop. Sie heben ein Fenster an und legen einen Tropfen Flüssigkeit hinein, warten 30 Sekunden, damit das Refraktometer thermisch stabil wird (lassen Sie die Probe auch gleichmäßig über die Platte verteilen), und lesen Sie dann das Ergebnis in Brix ab. Brix kann durch eine einfache Gleichung näherungsweise in spezifisches Gewicht (SG) umgewandelt werden:

SG = 1 +(0,004 x Brix)

Die meisten Menschen erinnern sich nur an die Multiplikationsregel mit vier. Nehmen Sie den Brix-Wert, multiplizieren Sie ihn mit 4 und dies gibt Ihnen das spezifische Gewicht in „Schwerkraftpunkten“.“ Zum Beispiel, wenn Sie 11 Brix lesen, multiplizieren Sie das mit 4 ergibt 44, was einem spezifischen Gewicht von 1 entspricht.044.

Eine etwas genauere Umrechnungsformel lautet:

SG = 1,000019 +

Unter Verwendung dieser Formel ergibt ein Brix-Wert von 11 ein spezifisches Gewicht von 1,043.

Auswahl eines Refraktometers

Es gibt viele Arten von Refraktometern. Der Typ, den Brauer verwenden, ist der Typ, mit dem Obstbauern die Zuckerkonzentration in Früchten messen, um festzustellen, ob sie reif sind. Es misst normalerweise 0 bis 30 Brix (1.000 bis 1.120 SG) und dies ist ein nützlicher Bereich für Homebrewing-Anwendungen. Es ist wichtig, keine zu erhalten, die Batteriesäure oder eine andere chemische Lösung misst, da für die Umwandlung in Brix mehrere Gleichungen erforderlich sind und wahrscheinlich der falsche Bereich der Brechungsindizes gemessen wird.

Refraktometer sind mit oder ohne automatische Temperaturkompensation (ATC) erhältlich. ATC ist ein schöner Luxus, aber nicht notwendig, wenn Sie ein Temperaturausgleichsdiagramm verwenden. (In einfachen Refraktometern wird ATC optisch durchgeführt – es ist kein elektronischer Effekt.) Sie kosten je nach Qualität und Ausstattung sowie Herkunftsland zwischen 75 und 300 US-Dollar. Ich habe die weniger teuren Modelle mit guten Ergebnissen verwendet. Da die Probe im Vergleich zum Refraktometer eine sehr geringe Masse aufweist, ist nur die Temperatur des Refraktometers wichtig, um einen genauen Messwert zu erhalten.

Verwendung eines Refraktometers

Die Verwendung eines Refraktometers ist sehr einfach. Sie kalibrieren das Refraktometer, indem Sie das Fenster reinigen und einen Tropfen destilliertes oder RO-Wasser auf das Glas geben. Schließen Sie die Abdeckung und stellen Sie sicher, dass das Glas keine trockenen Stellen oder Luftblasen aufweist. Warten Sie 30 Sekunden. Halten Sie das Refraktometer waagerecht, wobei das Fenster auf eine Lichtquelle zeigt, und schauen Sie in das Okular. Das Messgerät zeigt eine Linie zwischen blau und klar. Diese Linie entspricht einer Skala an der Seite des Bildschirms. Dies ist, wo die Lesung genommen wird. Stellen Sie dann die Kalibrierungsschraube ein, bis das Messgerät 0 Brix anzeigt. Sobald das Messgerät kalibriert ist, reinigen Sie das Fenster, legen Sie ein oder zwei Tropfen der Probe auf das Fenster und lesen Sie den Wert durch das Okular ab.

Temperature Calibratio

Wenn Sie ein Modell mit ATC verwenden, können Sie einfach den Messwert verwenden, den Sie haben. Wenn Sie keine ATC haben, müssen Sie ein Diagramm verwenden, das dem Refraktometer beiliegt, um den kompensierten Messwert zu erhalten. Sie verwenden einfach die Umgebungstemperatur und den Messwert, um einen Wert zu erhalten, der vom Messwert addiert oder subtrahiert werden muss, um die Kompensation vorzunehmen. Verwenden Sie keine Temperaturkorrekturen, wenn Sie Ihr Refraktometer kalibrieren. Stellen Sie stattdessen sicher, dass die Kalibrierung durchgeführt wird, wenn sich das Messgerät auf der richtigen Temperatur befindet (68 °F (20 °C) für die meisten Messgeräte).

Den Messwert verstehen

Wenn eine Probe einfach aus Saccharose und Wasser besteht, können Sie direkt einen Refraktometerwert messen. Wenn Sie jedoch Würze testen — die hauptsächlich Maltose ist -, müssen Sie eine Korrektur vornehmen, die ich Würzekalibrierung nenne.

Würzekalibrierung

Messungen des spezifischen Gewichts der Würze mit einem Refraktometer stimmen nicht mit den Messungen des Gewichts mit einem Hydrometer überein. Brix-Refraktometer sollen den Zuckeranteil in einer reinen Saccharoselösung messen. Da Würze nicht einfach Zucker und Wasser ist, müssen Sie aufgrund der Nicht-Zucker-Komponenten der Würze eine kleine Korrektur vornehmen. Der Korrekturfaktor ist für verschiedene Brauereien unterschiedlich. Biere, die sehr dunkel sind oder ein sehr hohes Ausgangsgewicht haben, erfordern möglicherweise auch einen anderen Korrekturfaktor. Um Ihren Korrekturwert zu berechnen, messen Sie das spezifische Gewicht mit Ihrem Refraktometer. Kühlen Sie dann eine Probe Ihrer Würze und messen Sie die Schwerkraft mit einem Hydrometer. Konvertieren Sie den Hydrometerstand mit der Gleichung in Brix: Brix = (SG-1) / 0,004. Teilen Sie dann den Messwert des Refraktometers durch Ihren tatsächlichen Hydrometerwert. Sie sollten eine Zahl zwischen 1,02 und 1,06 haben. Wenn Sie dies für mehrere Würze tun und sie mitteln, erhalten Sie eine Nummer, die Sie für Ihre Brauerei verwenden können. ProMash ist standardmäßig 1.04 und dies ist die Nummer, die ich verwende. Sobald Sie diese Nummer haben, teilen Sie alle nachfolgenden Refraktometerwerte durch Ihre Kalibrierungsnummer, um den tatsächlichen Messwert zu erhalten. Wenn Ihr Messwert beispielsweise 14,6 Brix beträgt, beträgt Ihr korrigierter Messwert 14,04 Brix (14,6 / 1,04 = 14,04). Dann können wir die Messung in Brix in spezifisches Gewicht umrechnen.

Sobald Sie Ihr Refraktometer kalibriert und Ihren Würzekorrekturfaktor gemessen haben, können Sie schnell eine Messung Ihres spezifischen Gewichts erhalten, ohne genug Würze für eine Hydrometerprobe abkühlen zu müssen. Sie können das Refraktometer verwenden, um die Schwerkraft Ihrer Würze während des Abflusses zu messen und zu entscheiden, wann Sie mit dem Sprühen aufhören müssen. Ebenso können Sie Ihre Schwerkraft jederzeit während des Kochens schnell erhalten, um festzustellen, ob Sie Ihren Gerstenwein weiter kochen müssen oder ob das Hinzufügen von Wasser zu Ihrem besten Bitter in Ordnung ist.

Bei sorgfältiger Verwendung ist ein 0-30 Brix–Refraktometer auf 0,2-0,3 Brix genau. Als solches ist es weniger präzise als ein gutes Hydrometer. Es kann jedoch eine schnelle Messung der Schwerkraft innerhalb von etwa einem „Gravitationspunkt“ ermöglichen, wenn das Abkühlen der Würze für eine Hydrometerprobe zu viel Zeit in Anspruch nehmen würde.

Messung des ABV

Hier beginnt es kompliziert zu werden. Glücklicherweise hat Louis Bonham großartige Arbeit geleistet, um diese Methode für Homebrewer zu erforschen. Sie müssen eine Messung mit dem Refraktometer sowie einem Aräometer durchführen und diese Gleichung verwenden:

ABV = x (SG/0,79)

In dieser Gleichung ist Brix der Brix-Wert Ihres Refraktometers und SG ist der spezifische Schwerkraftwert Ihres Aräometers.

Wenn Sie dies versuchen, ist es wichtig, sehr vorsichtig zu lesen. Entgasen Sie die Probe in einem Mixer oder gießen Sie sie zwischen zwei Gläser, bis sie nicht mehr schäumt. Machen Sie Ihre Lesung bei so nah an 68 ° F (20 ° C) wie möglich. Wenn Ihr Aräometer in Brix kalibriert ist, Verwenden Sie die längere Formel, die ich zuvor zitiert habe, um sie in SG umzuwandeln. Diese Gleichung passt sehr gut zu den Datenpunkten. Die Messung des ABV kann auf 0,3% erfolgen, wenn Sie vorsichtig sind.

Scheinbarer und realer Extrakt

Was Ihr Aräometer anzeigt, ist der scheinbare Extrakt (AE) Ihres Bieres. Der echte Extrakt (RE) ist der tatsächliche Prozentsatz des nicht fermentierten Zuckers. Sie können dies messen, indem Sie den Refraktometerwert nehmen und ihn mit dieser Gleichung in den Brechungsindex umwandeln:

RI = 1,33302 + 0,1427193(Brix) + 0,000005791157(Brix2)

Dann müssen Sie den Brechungsindex (RI) in diese Gleichung einfügen:

RE = 194,5935 + 129,8(SG) + RI

Ich mag es, die RE zu kennen, da ich finde, dass sie besser mit der wahrgenommenen Süße korreliert als die AE. Wenn Sie das Gewicht einer Gärwürze herausfinden möchten und zuvor das Gewicht gemessen haben, können Sie mit einem
Refraktometer nur ein paar Tropfen Gärbier ablesen und die Ergebnisse in eine Gleichung einfügen, um das spezifische Gewicht des Bieres zu erhalten. Dies hat den Vorteil, dass Sie feststellen können, ob die Fermentation abgeschlossen ist, ohne genug für eine Hydrometerablesung sammeln zu müssen.

Es ist auch möglich, das Ausgangsgewicht eines fermentierten Bieres zu finden. Angenommen, Sie haben eine Flasche Samuel Smiths IPA und suchen nach dem Ausgangspunkt. Sie können einen Refraktometerwert nehmen und den Wert in eine andere Formel einfügen. (Ich benutze ProMash, um diese beiden Berechnungen durchzuführen.)

Ich würde ein Refraktometer wärmstens empfehlen, um die Würzeschwerkraft beim Spargen und Kochen schnell abzulesen — und den Alkoholgehalt Ihres fertigen Bieres zu messen. Während die Gleichungen zunächst entmutigend sein können, Sie können von jedem mit ein wenig Highschool-Mathematik durchgeführt werden. Alternativ kann man Brausoftware wie ProMash verwenden oder eine Tabelle erstellen, um sie zu lösen.