Jump to content

Ultradzwiękowy pomiar odfermentowania brzeczki.


myszarafa
 Share

Recommended Posts

Witam,

Czy ktoś z zgromadzonych tu piwowarów, próbował mierzyć poziom odfermentowania brzeczki za pomocą ultradzwięków? Zakładam, że wraz z postępującą fermentacją spada nam gęstość cieczy (cukier zamieniamy na alkohol o mniejszej gęstości niż czysta woda (789kg/m3)). Zakładam iż wysyłając krótki impuls ultradzwiękowy o powiedzmy długości 1ms, mogę zmierzyć czas w jakim fala ultradzwiękowa odbija się od dna i powraca do detektora ultradzwięków o dużo mniejszej amplitudzie.

 

Prędkość fali dzwiękowej w wodzie to ~1500m/s, zaś w czystym etanolu 1180m/s - duża różnica prędkości przekłada się na różny czas przejścia fali dla tej samej drogi - tu założenie, że generator i odbiornik mam na tej samej wysokości od dna, np. przykręcony do wieczka fermentatora.

Zakładając że mamy około 30cm od generatora do dna, droga jaką pokona wiązka ultradzwięków to 60cm = 0,6m. Czas dla wody to 0,0004s czyli 0,4ms - dość dużo zakładając że mamy do dyspozycji np. 8Mhz timer w prostych Atmega czy Xmega. Dla etanolu 0,5ms. Wykrywając tą różnice można wyznaczyć aktualny stopień blg.

 

Duży wpływ na gęstość będzie miała temperatura cieczy, jednak jest możliwość korekcji gęstości od różnych temp - to akurat proste.

 

Puki co zamówiłem z chińskiego ebay prosty generator i detektor ultradzwięków przystosowany do działań podwodnych. Myślę że będę wstanie przy odpowiednim wzmocnieniu sygnału z detektora wyznaczyć czas wiązki.

 

Zachęcam do dzielenia się doświadczeniami na ten temat.

Strasznie mnie irytuje to otwieranie pokrywy i sprawdzanie odfermentowania, za pomocą ultradzwięków można by osiągnąć pomiar online.

Link to comment
Share on other sites

W zasadzie nigdy nie miałem doświadczenia z takim sprzętem poza podstawową zasadą działania i korzystania z czujników piezoelektrycznych ale jak będzie się miał do takiego pomiaru stale podwyższający poziom warstwy drożdży i innych osadów, które to będą stopniowo wpływały na skracanie drogi fali? Dodatkowo wydaje mi się, że wieczko fermentora w zależności od ciśnienia wewnątrz, które jest przecież zmienne, zachowuje zmienny stosunek odległości od dna fermentora bo jak popuścimy trochę CO2 to będzie niżej dlatego jeśli już montować taki sprzęt to raczej do ściany fermentora?

Link to comment
Share on other sites

Udarr dobrze mówi, to musiałoby działać na zasadzie wprowadzenia sondy i pobrania próbki, która np wypełni lance np. 25cm i wtedy pomiar masz wiarygodny, ale to spore utrudnienie. Pomysł jednak myślę do zrobienia :)

Link to comment
Share on other sites

W domowych warunkach raczej nie dasz rady przetworzyć rzetelnego pomiaru. Po pierwsze, jeżeli chcesz umieścić głowicę urządzenia w wieku fermentora to nie uzyskasz żadnego odczytu. Opór falowy na granicy ośrodka gaz-ciało stałe jest tak duży, że przy pojedynczym przejściu odbija się 95% fali. Przez co zmierzyłbyś ci najwyżej grubość wieka od fermentora. Po drugie, gęstość piwa jest niejednorodna. Przez to nawet jeżeli uda Ci się przeprowadzić pomiar gęstości danego piwa, to i tak wyjdą bzdury. Fala biegnąca może odbijać się od lokalnych zagęszczeń i dawać błędny odczyt. Po trzecie, technologia. To że będziesz miał jakiś piezoelektryk nie znaczy że poradzisz sobie z jego obsługą. Będziesz musiał do wcześniej zakupionej sondy napisać program który będzie odróżniał przychodzące sygnały, interpretował je i podawał jakiś wynik. Co za tym idzie, ponownie koszty sprzętu oraz trzeba potrafić coś napisać chociaż w pythone.

Podsumowując, za dużo zmiennych oraz zbyt duże koszty jak na domowe warunki. Żeby zbudować dobrze działający system będziesz musiał włożyć naprawdę wiele pracy i środków. Jeżeli masz i czas, i pieniądze - śmiało. Nikt zdobytego doświadczenia Ci nie zabierze. Ale żeby nie być gołosłownym proponuje Ci prostsze rozwiązanie. Kup kilka balingometrów, przeźroczyste fermentory i do każdego piwa wkładaj spławik. Efekt osiągnięty, możesz odczytać gęstość beczki bez otwierania wiadra. No i koszty dużo mniejsze.
Pozdrawiam
 

Edited by jkx6
Link to comment
Share on other sites

 

 

Kup kilka balingometrów, przeźroczyste fermentory i do każdego piwa wkładaj spławik. Efekt osiągnięty, możesz odczytać gęstość beczki bez otwierania wiadra. No i koszty dużo mniejsze.
 

Zły pomysł.

Już przy starcie fermentacji balingometr zostaje oblepiony pianą i tak już zostaje. Najczęściej jeszcze lubi przytulić się do ścianki fermentora. A wynik odczytany w takich warunkach to w najlepszym przypadku +/- 3blg a tyle to i bez pomiaru wiadomo.

Link to comment
Share on other sites

Hm ale pisalem ze bedzie generator i detektor zanurzony w brzeczce. Z zaprogramkwaniem układu nie mialbym problemu. Znam dobrze C i architekture xmega od atmela. Elektronika tez w sumie rozwiazana bo generator i detektor jest sprzedawany z plytka sterujaca. 1 zyla TX na nadajnik i RX na odbiornik w postaci analogowej. Podajemy 5V na TX i odczytujemy napiecie na RX. Jedynie moze trzeba bedzie dac uklad ze wzmacniaczem. Tak aby mikrokontroler poprawnie odczytal zmiane napiec.

Link to comment
Share on other sites

Hm ale pisalem ze bedzie generator i detektor zanurzony w brzeczce. Z zaprogramkwaniem układu nie mialbym problemu. Znam dobrze C i architekture xmega od atmela. Elektronika tez w sumie rozwiazana bo generator i detektor jest sprzedawany z plytka sterujaca. 1 zyla TX na nadajnik i RX na odbiornik w postaci analogowej. Podajemy 5V na TX i odczytujemy napiecie na RX. Jedynie moze trzeba bedzie dac uklad ze wzmacniaczem. Tak aby mikrokontroler poprawnie odczytal zmiane napiec.

 

A to przepraszam, nie doczytałem.

 

Mimo wszystko wydaje mi się, że i tak pomiar będzie obarczony dużym błędem. Wszystko co przyklei się do nadajnika lub detektora będzie wpływało na fale zaburzając pomiar. Czy to drożdże czy białka osadzające się na powierzchni. Ale próbuj, mam nadzieję, że to ja się mylę. Daj znać jak wyszło. Jakim błędem w stosunku do zwykłego pływaka jest obarczone twoje urządzenie. Oraz jak z zachowaniem sterylności w takiej głowicy. Powodzenia.

Link to comment
Share on other sites

Ponieważ ja się nie znam ....

(a tak właściwie znam się na elektronice, programowaniu i troszkę piwie) pozwolę sobie zwrócić uwagę na kilka szczegółów które powodują według mnie problem wysoce skomplikowanym:

- brzeczka to nie tylko mieszanina cukrów i wody, a wdodatku zakżdym razem innych cukrów;

- brzeczka fermentująca jest dla fali US środowiskiem niejednorodnym (pęcherzyki CO2, białka, drożdże itd.) i te warunki w czasie fermentacji się zmieniają;

- gotowe piwo toteż nie jest mieszanina wody i alkoholu jest w nim wiele innych składników, które mają wpływ na poruszanie się fali US, a są w każdym piwie inne.

- itd.

 

Reasumując powodzenia w opanowaniu ilości zmiennych a zwłaszcza niewiadomych niewiadomych ;)

Link to comment
Share on other sites

Hmm myśle, że samo czarnowidzowie tutaj siedzą, troche wiary trzeba :).

Nawet jeżeli będzie to przekłamywać o 1 czy 2 blg, to najistotniejsze jest aby zaobserwować czy wartość jest stała czy maleje (mam nadzieje że tak się bedzie działo), przez to ocenie czy fermentacja już się zakończyła, i to będzie głównym celem tego urządzenia.

 

Drożdze i chmiele myślę że odpadną, pod wpływem działania ultradzwięków. Mimo wszystko myślę, że zmiany gęstości przez pływające drożdze są na tyle niewielkie, że będzie to pomijalne.

 

Są nawet takie urządzenia sprzedawane w przemyśle : http://www.analizator-stezenia.pl/

Skoro są w stanie badać emulsje i oleje, to taką brzeczkę na pewno da się zmierzyć !.

Link to comment
Share on other sites

Hmm myśle, że samo czarnowidzowie tutaj siedzą, troche wiary trzeba :).

Nawet jeżeli będzie to przekłamywać o 1 czy 2 blg, to najistotniejsze jest aby zaobserwować czy wartość jest stała czy maleje (mam nadzieje że tak się bedzie działo), przez to ocenie czy fermentacja już się zakończyła, i to będzie głównym celem tego urządzenia.

 

Drożdze i chmiele myślę że odpadną, pod wpływem działania ultradzwięków. Mimo wszystko myślę, że zmiany gęstości przez pływające drożdze są na tyle niewielkie, że będzie to pomijalne.

 

Są nawet takie urządzenia sprzedawane w przemyśle : http://www.analizator-stezenia.pl/

Skoro są w stanie badać emulsje i oleje, to taką brzeczkę na pewno da się zmierzyć !.

Zmierzyć na pewno się da. Tylko problem w tym co się zmierzy.

Farby emulsyjne i oleje mają ciągłą strukturę dlatego można je tak badać. Piwo natomiast jest niejednolite. Najgorsze są banki gazu. Od nich fale odbijają się najbardziej. I o ile w obrazowaniu małe bańki nie zaburzają obrazy na tle żeby nie dało się nic zobaczyć. To w przypadku badania gęstości błąd może być znaczny. Ponadto nadmienię że uzyskamy w ten sposób pomiar będzie trzeba przeliczyć na stopnie plato. Ale to zaznaczam jakby ktoś inny chciał zbudować coś podobnego i nie posiadał świadomości tego faktu.

Link to comment
Share on other sites

 

 

amo czarnowidzowie tutaj siedzą, troche wiary trzeba

a Ty to możesz sobie wierzyć w co tylko chcesz i nikt Ci tego nie może nawet zabraniać (są na to paragrafy ;) )

jeśli jednak myślisz, że oszukasz fizykę to się mylisz. Fizykę trzeba wykorzystywać, ale oszukać się jej nie da :smilies:

 

Przy okazji to nie chciałbym siępomylić o 1-2Blg przy pomiarze odfermentowania :(

 

Jestem leniem, ale nie uważam używania refraktometru na szczególnie pracochłonne zajęcie.

 

Ty rób jak chcesz bo jak widać w piwowarstwie każdy ma swoje sub-hobby :lol:

 

ale ja się nie znam ja tylko lubię dobre piwo ;)

Link to comment
Share on other sites

Skoro są w stanie badać emulsje i oleje, to taką brzeczkę na pewno da się zmierzyć !.

 

Dla mnie nie jest to takie oczywiste, będą spore problemy z tą niejednorodnością jak mi się wydaje. Czytałem właśnie, że w ośrodkach niejednorodnych poza absorpcją przyczyną osłabienia (tłumienia) fal jest dodatkowo efekt ich rozpraszania i dyfrakcja. Niejednorodności stanowią przeszkodę dla rozchodzenia się fal a ich oddziaływanie z falą pierwotną przyczynia się do powstania wtórnych fal odbitych i rozproszonych a dodatkowo odbywa się to w różnych kierunkach. Nałożenie się tych fal rozproszonych na falę pierwotną, w wyniku interferencji, powoduje zmiany jej natężenia oraz kierunku. Także jak dla mnie uzyskanie nawet przybliżonego wyniku może być trudne już z samego faktu rozchodzenia się fal w ośrodku niejednorodnym a to nie jest jedyny problem.

Edited by udarr
Link to comment
Share on other sites

Nałożenie się tych fal rozproszonych na falę pierwotną, w wyniku interferencji, powoduje zmiany jej natężenia oraz kierunku.

No nie. Kierunku nie zmieni po nałożeniu się. Nie pisz bzdur.

Link to comment
Share on other sites

  • 2 weeks later...

A ja mam zgoła odmienne zdanie.

 

Być może nie da się zmierzyć dokładnie BLG, ale powinno dać się zauważyć trend, czyli wyznaczyć moment końca fermentacji. Później co prawda klarowanie piwa będzie zmieniało gęstość, ale myślę że śledząc 2-3 fermentacje spławikiem i nanosząc odpowiednie dane referencyjne da sie już później sporo wyznaczyć z samego pomiaru ultradzwiękowaego.

 

Dalej - to jest w ogóle super pomysł i świetna zabawa! Sprawdził bym to choćby ze względu na sam fakt, że można. Niczego w sumie nie ryzykujemy. Super ciekawy eksperyment fizyczny moim zdaniem

 

Pamiętajcie, ze największych odkryć dokonuje się w ten sposób - są rzeczy, o których wszyscy wiedzą, że się nie da zrobić. Aż przyjdzie jeden, który o tym nie wie i to po prostu zrobi :)

Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

 Share

×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.