BrewPi: Ein Computer, der Bier macht.

BrewPi selbst Bier brauen

Ein Computer, der Bier macht? Shut up and take my money! (Alle Fotos: Autor)

Es gibt einen Open-Source Computer, der Bier machen kann? Challenge Accepted.
BrewPi heisst das Ding, das es hier zu bestellen gibt. Im Wesentlichen ist es ein Raspberry Pi mit einem Arduino, der mit 2 Sensoren die Temperatur in einem Kühlschrank steuert. In diesem steht dann ein großer Bottich, darin gärt dann über 2-3 Wochen selbst gemachtes, feinstes Bier. Um das komplizierte Maischen und Läutern kümmern wir uns später – mein Buddy Wastel, seines Zeichens Koch und Bierexperte macht das klar. Läuft.

Teil 1: Wir bauen einen BrewPi Fermentationscontroller

Dank Wastels unangefochtenem Expertentum im Kochbereich konnten Stefan und ich uns also auf das Computergebastel konzentrieren. Zum Glück hat Stefan Elektrotechnik studiert – im Laufe des Projektes ein immer wichtigeres Asset.
Aus dem Hause Brewpi kam zunächst ein kleines Päckchen mit Temperatursensoren, einem Arduino Shield und einem schicken Plastik-Gehäuse. In unseren Schubladen fand sich noch ein Raspi, ein Arduino und ein WLAN Dongle, womit der Computerbaukasten komplett wäre.

Brewp Pi zusammenbauen

Beim Zusammenbauen des BrewPis. Ganz schön fuddelig.

Arduino + Raspberry Pi + Sensoren + Display = BrewPi

An zwei langen Abenden frickelten wir den Brewpi zusammen. Hier gibt’s die genaue Anleitung dazu. Trotz des Arduino Shields, das viel Löten vermeidet, war noch genug filigrane Bastelarbeit notwendig. Besonders herausfordernd sind die kleinen Kabel der Sensoren, die man an die Stecker löten muss. Hat man einmal den Raspi an den Arduino angeschlossen und das Gehäuse gebastelt, kann man die gut dokumentierte Open-Source Software „BrewPi“ aufspielen. Wir wähnten uns ehrlich gesagt schon am Ziel, als die ersten Zeilen auf dem schicken LCD Display erschienen.

Da ist das Ding - ein fertig zusammengesteckter BrewPi mit laufendem Script. So weit, so gut. Jetzt noch den Kühlschrank hacken.

Da ist das Ding – ein fertig zusammengesteckter BrewPi mit laufendem Script. So weit, so gut. Jetzt noch den Kühlschrank hacken.

Teil 2: Wir hacken einen Kühlschrank

Jetzt mussten wir „nur noch“ unseren alten Kühlschrank umbauen und ihn dem BrewPi unterjochen. Das Ganze ging nach der Anleitung hier von Statten. Funktionsweise des BrewPi Systems: Mit 2 Sensoren misst der BrewPi die Temperatur im Kühlschrank und die Temperatur in dem darin stehenden Bierfass. Je nach Bedarf steuert der Arduino dann die Kühlung oder die eigens darin verbaute Heizung im Schrank über 2 Solid-State-Relais an und hält so auf das Grad genau das Bier auf der jeweils idealen Gärtemperatur. Dabei lernt das System automatisch, wie sich die Temperaturkurve verhält und optimiert so die konstante Temperatur des Gärbehälters. So jedenfalls die Theorie.

Als erstes schraubten wir das Thermostat des Kühlschranks auf und schmissen die Messsonde raus. Braucht man nicht mehr, die Temperatur messen wir künftig über eigene Sonden viel genauer, die Steuerung übernimmt der BrewPi.

BrewPi Kühlschrank hacken

Ein Kühlschrank, minus Thermostat. Die Temperatur steuert künftig der BrewPi.

Dafür legten wir die Anschlüsse für die Sensoren in den kleinen Kasten mit dem integrierten Kühlschranklicht. Die Datenleitung nach außen bildet ein Kabel, das wir durch den Kondenswasser-Ablauf des Kühlschranks sauber nach draußen zogen. So kann der BrewPi also in den Kühlschrank reinfühlen.

Ohne das Thermostat ist genug Platz für die Sensoren.

Ohne das Thermostat ist genug Platz für die Sensoren.

Bleibt die Temperatursteuerung. Zwei Solid-State-Relais werden per Datenleitung vom Arduino angesteuert und schalten bei Bedarf separat Heizung und Kühler an oder aus. Die kleinen SSRs haben wir dezent mit der sonstigen Kühlschrankelektronik im Gehäuse versenkt.

BrewPi Kühlschrank hacken: SSRs

Mit ein bisschen Geschiebe verschwinden die SSRs im Kühlschrankinnern. Sie schalten die Kühlung und die Heizung bei Bedarf an.

Kühlen kann ein Kühlschrank natürlich von alleine. Zum Anheben über Raumtemperatur haben wir auf Anraten der Hobbybrauer im BrewPi Forum noch eine Gartenheizung in den Kühlschrank gebaut und an den Stromkreislauf des Kühlschranks angeschlossen. Damit die Wärme gleichmäßig verteilt wird haben wir noch einen Lüfter an die Heizung geklemmt und unter die Abstellplatte geschraubt. Wenn der BrewPi jetzt die Temperatur um ein paar Grad anheben will, schmeißt er die Heizung an und pustet warme Luft in die Kammer. Der Algorithmus des BrewPi ist selbstlernend und verbessert sich im Laufe der Zeit. So weiß er irgendwann genau, wie lange das Zusammenspiel von Kühlung und Heizung braucht um die Temperatur perfekt zu halten.

Brewpi mit Heizung

Das Innere des Kühlschranks: Das Rohr unten drin ist eine elektrische Heizung. Der Lüfter verteilt die Wärme, wenn sie anspringt.

Ein bisschen Konfigurationsgefuddel in der Weboberfläche des Brewpi mussten wir noch unternehmen. Nicht ganz selbsterklärend das Ding, aber es macht was es soll. Dann der erste Testlauf: Tatsächlich – der Kompressor sprang an und kühlte die Innentemperatur auf die testweise am Arduino eingestellten 10°C. Danach deaktivierte sich brav die Kühlung. Sieht gut aus.

BrewPi Kühlschrank

It’s alive! Der BrewPi steuert brav die Kühlung.

So weit, so gut. Was jetzt noch bleibt ist ein erster Testlauf mit einem Topf Wasser, um sicher zu gehen dass die Temperaturkurve sich korrekt verhält und wir keinen Mist gebaut haben. Bei dem Testlauf fängt das BrewPi Script auch an, sich selbst zu justieren. Und dann wird’s ernst. Elco Jacobs, Erfinder des BrewPi, erklärt am besten selbst, was das Gerät so alles kann. Hier auf Youtube:

Teil 3: There will be beer.

Nach vielem organisatorischem Hin und Her packten wir den Kühlschrank in meinen alten Polo und karrten ihn zu meinem Buddy Wastel. Der Meister des Sudes hatte schon ein Rezept vorbereitet: Einen Weizenbock.

Amarillo Weizenbock (mit Hefe SafBrew WB 06)

Und das kommt rein:

Malz:

  • Weizenmalz hell: 3,26 Kilo
  • Wienermalz: 1,63 Kilo
  • Münchenermalz: 1,06 Kilo
  • Pilsenermalz: 1,09 Kilo
  • Gesamt: 7.07 Kilo Malz

 

Hopfen:

  • Amarillo und Centinal

Hefe:

  • Hefe SafBrew WB 06

 

So wird gebraut

Folgendes passiert: In einem „gehackten“ Glühweintopf (Das Thermostat hat Wastel entfernt, weil die Sensorik mit der zähflüssigen Maische nicht klar kommt) werden 17,9 l Wasser auf die Einmaischtemperatur unseres Bieres von 59 Grad gebracht.

In diesem Glühweintopf werden wir Maischen

In diesem Glühweintopf werden wir Maischen

Die gut 7 Kilo geschrotetes Malz werden in den Topf gegeben. Malz ist angekeimtes Getreide, das durch Wärmezufuhr in der Keimung gestoppt wurde. Die darin enthaltenen Enzyme werden im Maischprozess die Stärke des Getreides in Zucker verwandeln. Wie das genau passiert, steht hier.

7 Kilo Malz kommen in unseren Topf.

7 Kilo Malz kommen in unseren Topf.

Erste Stufe: Proteaserast

Jetzt erhitzen wir die Masse auf 59 Grad: Die sogenannte Eiweiß- oder Proteaserast. Sie dauert in unserem Rezept 15 Minuten. Dabei wird das im Malz enthaltene Eiweiß weitgehend aufgespalten und abgebaut – das Bier wird klar und lecker. Dabei muss man immer rühren, damit die Temperatur konstant verteilt wird.

Zweite Stufe: Maltoserast

Nach 15 Minuten kommt die zweite Rast: Die sogenannte Maltoserast bei 64 Grad für 40 Minuten. Hier entscheidet sich der Endvergärungsgrad – also wie viel Maltose (vergärbarer Zucker) entsteht. Je mehr, desto mehr kann die Hefe nachher fressen und in Alkohol verwandeln. Leichte, „vollmundige“ Sommerbiere haben eine entsprechend kurze Maltoserast – wir wollen aber einen Bock brauen, daher geben wir hier ordentlich Gas.

Die zweite Stufe beim Brauen: Maltose entsteht - daraus wird später Alkohol und Kohlensäure.

Die zweite Stufe beim Brauen: Die Maltoserast.

Dritte Stufe: Verzuckerung

Dann kommt die dritte Rast bei 72 Grad für 30 Minuten. Hierbei entstehen lange Zuckermoleküle, die die Hefe nicht aufspalten kann. Sie bleiben im Bier und machen es süß und vollmundig.

Vierte Stufe: (Abmaischen)

Bisher haben die Enzyme im Malz brav die Stärke in verschiedene Zucker umgewandelt. Damit haben sie Ihre Tätigkeit erledigt – das Abmaischen deaktiviert sie und verhindert, dass beim Abkühlen weitere Zucker entstehen. Dazu wird der Sud auf 78 Grad erhitzt und für 5 Minuten auf der Stufe gehalten. Das wars auch mit dem Maischen.

Läutern

Um den Sud von dem Malz-Mischmasch zu trennen, wird nun geläutert. Das geschieht in einem neuen Gefäß mit einem mit einem Läuterblech auf dem Boden. Auf diesem sammeln sich die Spelzen des Korns und bilden einen natürlichen Filter.

BrewPi Läuterblech

Ein Läuterblech im Gäreimer. Damit wird die Maische gefiltert.

Dazu werden 3 Liter Wasser mit 78 Grad Temperatur in den Läuterbottich vorgelegt. Mit einem Schöpfgefäß wird die Maische aus dem Glühweintopf geholt und vorsichtig seitlich an der Wand des Läutergefäßes ausgeschüttet. Hier ruht sie dann für 20-30 Minuten. Danach öffnet man den Hahn unten am Läuterbottich und lässt den Sud langsam in einen zweiten Bottich laufen. Das dauert ganz schön lange. Danach mit 15 Litern 78 Grad heißen Wassers nachspülen, um das Letzte aus der Maische herauszuholen.

BrewPi Läutern

Das Läutern: Der Sud wird von der Maische getrennt.

Spindelprobe

Jetzt nehmen wir Sud für die Spindelprobe ab. Dazu werden 200 ml Sud auf 20 Grad abgekühlt. Die Brauspindel zeigt die Stammwürze, also den Zuckergehalt des Bieres an. Bei uns sind es 16,7 Prozent, was ein recht starkes Bier ergeben sollte.

BrewPi Stammwürze

Spindelprobe: Wie viel Zucker ist im Sud?

Hopfenkochen

Der Sud kommt aus dem Gäreimer nun wieder in den Kocher. Wir werden Hopfenkochen: Dazu wird der Sud aufgekocht und 10 Minuten richtig kochen gelassen. Den auftretenden Schaum schöpfen wir ab. Dann 11g Amarillo Hopfen in einem Säckchen für etwa 65 Minuten mitkochen lassen. Dann kommen noch 8 Gramm Amarillo in einem zweiten Beutel dazu, die ebenfalls 5 Minuten kochen. Dabei lösen sich die Bitterstoffe aus dem Hopfen und landen im Bier. Der Sud darf danach abkühlen.

BrewPi Hopfen kochen

Amarillo Hopfen kocht im Sud.

Hopfenstopfen

Freunde des IPAs kennen ihn: Den zitronigen Geschmack von Aromahopfen. Der Bitterhopfen wurde ja bereits beim Kochen hinzugegeben – der Aromahopfen (11 Gramm Centinel) kommt später in den abgekühlten Sud. So verdampfen die ätherischen Öle nicht, sondern landen schön im Bier.

BrewPi Hopfen Pellets

Aromahopfen Pellets – kommen in den kalten Sud und schmecken lecker.

Das Finale: Fermentation im BrewPi Kühlschrank

Nachdem der Sud über Nacht abgekühlt ist und mit der Hefe versehen wurde, kommt der Bottich in die Fermentationskammer. Hier wird die Hefe sich unter kontrollierten Bedingungen über den vergärbaren Zucker hermachen und Alkohol und Kohlensäure daraus produzieren.

BrewPi Fermentation

Da ist das Bier: Im Gäreimer kommt es in den BrewPi Schrank. Die beiden Sonden messen die Temperaturen jeweils im Bottich und im Kühlschrank.

Wir haben uns das Datenblatt der SafBrew WB 06 Hefe angesehen: Die empfohlene Gärtemperatur liegt zwischen 12-25 Grad Celsius. Bei Temperaturen unter 20 Grad sorgt die Hefe für ein Nelkenaroma, bei Temperaturen über 22 Grad eher für ein Bananenaroma. Wir haben uns daher für eine Kurve über einen Zeitraum von 14 Tagen entschieden, die bei 24 Grad startet und langsam abfällt. Das war’s – jetzt können wir nur noch abwarten.

BrewPi Weboberfläche

Die Weboberfläche unseres BrewPis. Unten das geplante Temperaturprofil über 14 Tage, oben die Temperaturen von Bier, Kühlschrank und die Steuerung via Heizung und Kühlung.

Der undankbare Teil: Flaschen putzen

Jetzt kommt der nervige Teil, den wir vorher verschwiegen hatten. Wastel war so gut ihn zu dokumentieren – hier spricht der Braumeister persönlich:

Flaschen werden eingeweicht

Die Bierflaschen werden über Nacht in der Badewanne eingeweicht. Heißes Wasser mit Spüli. (Aufpassen, dass die Flaschen auch alle gefüllt sind.)

Spüldüse zum Flaschen sauber machen.

Danach wird eine Spüldüse auf den Wasserhahn aufgeschraubt (unglaublich hilfreich)

Flaschenspülen. Ungeliebter Job.

Die über Nacht eingeweichten Flaschen werden ausgespült und genauestens nach verbliebenen Verunreinigungen untersucht (Sauarbeit)

Der Flaschenbaum in leerem Zustand.

Der Flaschenbaum in leerem Zustand.

Der Flaschenbaum mit Flaschen zum Trocknen.

Der Flaschenbaum mit Flaschen zum Trocknen.

Flaschen im Backofen.

Sind die Flaschen trocken werden Sie im Backofen 1/2 Stunde bei 150 Grad sterilisiert

Die vergorene Maische.

Das nahezu fertig vergärte Bier, das heisst es blubbert nichts mehr, die Hefe ist auf den Boden abgesunken, die deutliche Trübung die vorher erkennbar war ist weg und der Zucker nahezu komplett vergoren. Oder in messbaren Worten bei ca. 3 Grad Plato (Einheit des Stammwürzegehalts)

Das Bier, ungefiltert.


Wird das Jungbier von der Hefe gelassen. Das heisst, der am Boden verbliebene Satz (Hefe) bleibt im Fass und lediglich das Jungbier ist im neuen Fass. Hier kann man auch anfangen zu Filtern um die Haltbarkeit zu erhöhen. Meiner Meinung nach sollte man aber bei gerade mal 20 Litern Bier sich lieber Mühe machen das Bier schneller zu trinken, da beim Filtern recht gesunde Inhaltsstoffe entfernt werden und der Geschmack leidet.

Der Hefesatz, der im Bottich bleibt.

Der abgesunkene Hefesatz, der im Bottich bleibt.

Das Jungbier wird jetzt mit der Speise versetzt. Wir haben bevor wir das Bier mit der Hefe versetzt haben ca 10 % des Sudes abgenommen und tiefgekühlt aufbewahrt. Dieser Sud hat noch seinen vollen Zuckergehalt und über die Menge die wir nun zugeben bevor das Bier in die Flasche kommt können wir ziemlich genau den Carboniesierungsgrad (Sprudel) des Bieres bestimmen.
Die Speise wird dem Bierzugeführt, dann wartet man eine halbe Stunde bis die Hefen wieder angefangen haben aktiv zu werden und füllt mittels eines automatisches Flaschenfüllröhrchens das Bier in die Flasche. Das Röhrchen hat den Sinn das Bier über den Flaschenboden einzufüllen so das kein Schaum entsteht.

Mit diesem speziellen Schlauch lassen sich die Flaschen besser befüllen.

Mit diesem speziellen Schlauch lassen sich die Flaschen besser befüllen.

Je nach Biersorte wartet man jetzt zwischen 1 und Zwei Wochen und Jippy!

Was lange gärt..

Nach 2 Wochen im Gäreimer und einer weiteren Woche Flaschengärung (bei der die Kohlensäure im Bier entsteht) ist es so weit. Bierverkostung bei Stefan. Das Aroma des Weizenbocks ist sehr angenehm, die Kalthopfung am Ende hat ihm noch die intensive Hopfennote eines IPAs verpasst. Die (mindestens) 8,14 Prozent Alkohol schmeckt und merkt man auch deutlich. Alles in Allem ein sehr erfolgreicher Braustart. Ein paar Pannen waren dabei (geplatzte Flasche, große Sauerei im Kühlschrank und davor..) aber der Brewpi hat funktioniert und es ist ein extrem intensives, interessantes Bier dabei herausgekommen. Prost!

Da ist das Bier! Nach 3 Wochen im Brewpi ist der Weizenbock endlich fertig.

Da ist das Bier! Nach 3 Wochen im Brewpi ist der Weizenbock endlich fertig.

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