Temperatur och fysikens lagar

[MCMLXXXII]

Jag har stött på någonting som jag inte riktigt kan förklara fysiken bakom.
När jag har bryggt färdigt och transfererat vörten till mitt jäskärl (Grainfather concial) så "behöver" jag oftast köra igång kylsystemet för att nå önskad jästemperatur.
Vi kan ta gårdagen som exempel. Termometern på jäskärlet visar 20.5°C och börvärde är satt till 18°C. Kylaren (pumpen) går igång. Det händer ingenting med temperaturen på säkert 10 minuter. Kylaren fortsätter. Jag har inte tagit tid, men efter uppskattningsvis 20 minuter nås äntligen 18°C och kylaren stänger av. Temperaturen fortsätter att falla under lång tid efter det. Ner på 14°C innan det började vända. Ingenting konstigt med det egentligen med tanke på hur länge kylaren har kört. Det jag inte kan förstå är vad det är som gör att termometern "isoleras" från den temperatur som vörten faktiskt har. Det händer nämligen BARA när vörten hälls i för första gången. Resten av jäsningen går kylaren igång och sänker på ungefär 2 minuter temperaturen till önskat värde igen.
Någon som har någon vettig teori? De förklaringar jag kan komma på känns som att greppa efter halmstrån.

[fredrik.stahl]

Det är väl inget konstigt? Förmodligen mäter sensorn den verkliga temperaturen i vörten. När kylningen stängs av är kylmediet i manteln mycket kallare än vörten. Så den fortsätter kyla tills jämvikt nåtts. Nu när du vet hur mycket den sjunker så kan du kompensera för det genom att sätta en högre temp och sen sänka när det stabiliserat sig.

Stora tankar med kylning uppför sig precis så. Där kan dessutom temperaturen i bottenkonen bli mycket lägre, något som kan vara dåligt om man har tillsatt jästsörja som lagt sig i botten och blir hämmad av för låg temp.

[MCMLXXXII]

Men det förklarar ju inte alls varför det bara blir så en enda gång per jäscykel.

[Bee]

Men det förklarar ju inte alls varför det bara blir så en enda gång per jäscykel.

Det beror på insvängningen. Klassiskt för reglersystem med för stor skillnad mellan bör och ärvärde samt för kraftig reglereffekt och stor tröghet i systemet. Temperaturskillnaden ger en stor tröghet i systemet och om det inte är trimmat för det så kommer du ha dessa initiala svängningar.

[MCMLXXXII]

Jag måste nog förklara dåligt...
Skillnaden i det här fallet var 2,5°C. Att åstadkomma exakt samma temperaturdifferens med hjälp av kylning, till exempel, en dag senare går mycket snabbare än när man precis har hällt i vörten.

[skyking]

Det har nog mer med reglerteknik än fysikens lagar och då i synnerhet regleralgoritmen som kylaren använder.

Fysiken är rätt uppenbar. När man kör kylaren så blir det kallt i manteln och värmeledning gör att det successivt blir kallare i vörten och mätpunkten är en bit in i vörten. Då blir det att det fortsätter bli kallare ett tag efter kylningscykeln avslutats, och kör man kylcykeln i 20 minuter så blir det så kallt. Räknar man på det så sänker alltså kylaren med 0.325 grader per minut.

Regleralgoritmen verkar inte vara helt med på noterna när du häller i 20-gradig vört, då skulle den bara kört 7-8 minuter. Min gissning är att det är någon slags PID-kontroller och när du har i för varm vört så slår P-delen (som reagerar direkt på temperaturdifferensen) och gör då allt den kan för att sänka temperaturen tills skillnaden upphör. När vörten sen hamnat under börvärdet så finns ingen mekanism för kontrollern att reglera utan den förlitar sig då på en naturlig temphöjning, denna höjning går inte snabbare än att regulatorn kan kicka in innan P-delen går i botten, den kan alltså då hålla temperaturen i schack med bara korta stötar. Antagligen finns en I-del som tar höjd för den temperaturökning som tenderar att ske.

Man borde med ganska enkla medel kunna fixa till en bättre algoritm än denna tycker jag. Ju mer man vet om processen och ju mer heltäckande mätvärden man har destu bättre möjligheter har man, jag tycker nog att man tagit tillvara på möjligheterna rätt illa om man skjuter över såpass. Dessvärre verkar det som att endel tillverkare av bryggutrustning inte gör sin hemläxa när det gäller fysik mm. En brasklapp är att det kan vara du som inte gjort din hemläxa, har man annan vörtvolym än vad tillverkaren tänkt sig så kan det ju bli lite knas.

[ängesbryggarna]

Om du styr kylan med en PID:
D - delen i PID-algoritmen är en underskattad vän. Speciellt vid tröga och gravt olinjära/asymetriska system, som temperaturstyrning av stora volymer i samband med mäskning och jäsning. Nollställ I initialt, för I kan ställa till det riktigt ordentligt. Höj D och låt D jobba mot P, så att kylningen får lite hejd på sig under insvängningen. Hamnar du strax över jästemperatur efter ett tag, höj I lite grann, och vänta... Gör små justeringar varje gång, även om det tar några bryggningar att hitta rätt inställningar. man har egentligen bara ett försök på sig varje gång. För om PID får sällskap av för mycket H (Human) i regleralgoritmen, blir det vanligtvis lite kaos...

[MCMLXXXII]

Ändå rätt lustigt att få så många bra svar, men på en helt annan fråga än den man försöker ställa.

Det reglertekniska är på/av med hysteres. P är alltså konstant och I och D icke existerande.
Jag har läst reglerteknik och är helt med på hur ett överstyrt/understyrt system beter sig. Det är inte den biten jag har svårt att förstå.
Jag försöker igen:
Låt säga att jag vill sänka temperaturen 3°C från ärvärde som i aktuellt fall var 20,5°C. Varför tar det extremt mycket längre tid att göra det med färsk vört samtidigt som resultatet blir en sänkning med uppemot 7°C när det en dag senare går snabbare och sänkningen blir omkring 4°C som mest. Det är ju exakt samma kylsystem!
Själva jäsningen är ju exoterm, varför jag är helt med på att kylningen som understiger önskad temperatur begränsas, men om någonting borde det ju också bidra till att det tar längre, inte kortare tid att sänka temperaturen exakt lika många grader.

Det som skulle förklara beteendet EXAKT är följande: jästanken vet när man häller i en ny batch i den och talar om det för termometern. Denne bestämmer sig då för göra en initial mätning, sedan ta 15 minuters paus, för att sedan vakna och börja avverka alla mätsampel som har staplats på hög. Efter det så håller den sig vaken tills man häller i en ny batch igen.

[Bee]

När du inte har något på gång i tanken kan du ju göra lite tester. Fyll på med vatten av rätt volym och temperatur och mät med en termometer i tanken på olika ställen under kylningnen. Det kanske ger dig lösningen på din gåta.

[MCMLXXXII]

Ja, det är väl något sådant jag får göra. Tips på något ekonomiskt försvarbart man kan koppla multipla temperaturprober till?

[skyking]

Det framgick inte att den sänkte temperaturen med 3C andra dagen.

En möjlig förklaring kan vara den att du missar att det antagligen är två reglerloopar. En för att reglera kompressorn som kyler glykolen och en för att reglera själva kylloopen. Kompressorn skall alltså kyla glykolen som i sin tur skall kyla vörten. Vid start skall alltså både glykol och vört kylas, dessutom kyls vörten långsammare innan glykolen kommit ner i temperatur. Andra dagen får man anta att glykolen redan är kall och då kan kylningen av vörten gå snabbare.

Med tanke på att glykolen har viss kylförmåga i sig så kan det faktum att jäsningen kommit igång göra att kylcykeln går snabbare pga påtvingad konvektion i vörten.

[MCMLXXXII]

Det framgick inte att den sänkte temperaturen med 3C andra dagen.

Den gör ju endast det om jag ställer om börvärdet, vilket jag endast har gjort några gånger tidigare och just den här gången för att testa det fenomen jag beskriver.

antagligen är två reglerloopar.

Nepp. Jäskärlet har en på/av funktion baserad endast på temperatur i kärlet, som i det här fallet är kopplat till en pump. Den i sin tur pumpar runt glykol genom en spiral som står i ett glykolbad i en helt vanlig - lätt modifierad - frysbox. Glykolen är som kallast (-32°C) första gången, vilket också borde tala för att det snarare skall gå snabbare.

pga påtvingad konvektion i vörten.

Ja... det var lite i de banorna jag funderade, men känner inte att jag har någon stabil teoretisk grund att stå på. Kan du förklara lite mer ingående?