Brauhaus Pi
Einer der Erfolgsfaktoren beim Homebrewing ist die Temperature-Steuerung und Überwachung bei allen Prozessschritten.
Es fängt an mit dem Maischen, bei dem die Temperatur ausschlaggebend für die Aktivität verschiedener Enzyme ist. Oft werden auch im Hobbybrauer Bereich System eingesetzt mit dem sich der Temperaturverlauf beim Maischen steuern lässt.
Beim Läutern werden die flüssigen und festen Bestandteile der Maische getrennt. Hierbei wird Nachguss-Wasser verwendet, welches eine Temperatur von bis zu 78°C haben sollte (je höher die Temperatur, desto einfacher löst sich der Zucker, bei Temperaturen von über 78°C lösen sich auch Eiweiße – was nicht gewollt ist).
Nach dem Läutern wird die Würze (der flüssige Teil) über 60-90 Minuten gekocht. Auch wenn die Temperatur an sich hier für das Kochen nicht wirklich gemessen werden muss (Wasser kocht im Flachland bekanntlich bei ca. 100°C), kann eine Überwachung auch hier hilfreich sein. So kann geprüft werden, wann der Kochvorgang begonnen hat und der Brauer kann informiert werden, wenn der Kochvorgang ungewollt abbricht (manche Induktionsplatten haben eine Automatische Abschalteinrichtung).
Nach dem Kochen wird die Würze auf eine Temperatur von 7°-20° C (je nach Hefe) heruntergekühlt. Wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist, wird die Hefe zugegeben. Eine Temperaturüberwachung empfiehlt sich auch hier, um den Zeitraum bis zum Anstellen (Hinzugabe der Hefe) möglichst gering zu halten.
Beim Gären wird die Temperatur über mehrere Tage (Wochen) konstant auf der Temperatur gehalten oder leicht erhöht.
Um der Verflüchtigung von Aromen entgegenzuwirken, sollte auch das fertige Bier gekühlt gelagert werden. Und letztendlich ist die Temperatur auch ein wichtiger Faktor für das Geschmackserlebnis.
Steuerung und Überwachung
Die meisten (Hobby) Brauer nutzen verschiedene Systeme um die Temperatur zu steuern.
So sind bei mir folgende Elemente für die Temperatur-Steuerung im Einsatz:
- Heißgetränkespender mit Build-In Regler (für das Nachgusswasser)
- Inkbird für die Regelung des Gärschrankes (Kühlschrank der bei Bedarf über eine Terrarien-Heizung auch heizen kann)
- Hendi Induktionsplatte mit manueller Watt-Steuerung
- Craftbeer Pi für die Maischpfanne
Mit dem BrauhausPi wurde ein zusätzliches System einführt, welches die Temperatur unabhängig von der Steuerung überwacht. Das System besteht aus einem Raspberry Pi 3 und 5 Temperatursensoren vom Typ DS18B20.
Der DS18B20 ist ein 1-wire sensor. Dies bedeutet, dass alle Sensoren mit nur einem Daten-Pin (+ 5V und GND) verbunden werden müssen.
In der Produktion wurde der Raspberry Pi in ein Gehäuse gesetzt und die Anschüsse über XLR Steckverbindungen realisiert.
Für die Verbindung mit den Sensoren wurde Lautsprecherkabel verwendet. Die Sensoren selbst wurden zum Teil mit Tauchhülsen ausgestattet und an den verschiedenen Betriebsmitteln befestigt.
Das ursprüngliche Setup nutzte den Time-Series Service eines IIoT (Industrial Internet of Things) Cloud Providers. Der Upload der Sensorwerte in die Cloud erfolgte über eine Python library des Herstellers. Da sich auch die Sensoren einfach über Python auslesen lassen, konnte der Code für die Edge Anbindung sehr kurz gehalten werden.
Die Auswertung erfolgte über eine Node.JS Application, wobei sehr viel Logik im Frontend – einer Single Page Application, basierend auf Polymer 1.0 – lag.
Da das kostenlose Bundle (der „free plan“) vom Anbieter eingestellt wurde, wird das Setup aktuell nicht genutzt.
In einer zukünftigen Lösung sollen die Sensorwerte vom Edge Device lediglich an einen MQTT Broker übergeben werden. Von dort könnten die Daten dann entweder lokal weiterverarbeitet oder wieder in eine Cloud-Lösung gespielt werden.