Enthärtung mit CaO
Tool "Rohwasserenthärtung(Entkarbonisierung) mit CaO (Calziumoxid)"
Im Prinzip funktioniert der Rechner so, dass man die Karbonat-, die Calzium- und die Magnesiumhärte in einer beliebig wählbaren Einheit erfasst und dann so lange den Enthärtungsgrad für die Calzium- und Magnesiumhärte prozentual verändert, bis sich der gewünschte Enthärtungserfolg in Form einer resultierenden Restalkalität einstellt. Als Ergebnis erhält man die Dosagemenge an CaO(Calziumoxid) in mg/l die dazu nötig ist. Allgemeine Hinweise zur Enthärtung/Entkarbonisierung von Wasser Mittels CaO oder Kalkmilch(Ca(OH)2) finden Sie im Kapitel Entkarbonisierung(Enthärtung) mit gesättigtem Kalkwasser Ca(OH)2 bzw. Kalziumoxid CaO.
Für gewöhnlich führt bei dieser Enthärtungsmethode der Weg über die Kalkmilch ( Ca(OH)2 ) die man vorgelagert aus Kalziumoxid CaO herstellt(siehe Kapitel Die Chemie die dahinter steckt ). Der Rechner verzichtet darauf und liefert als Ergebnis eine Dosagemenge an reinem CaO in mg/l. Hintergrund ist der, dass viele Hobby-, Klein- und Craft-Brauer den Weg über die Kalkmilch als umständlich empfinden, das CaO lieber in Reinform in das Rohwasser dosieren und oft die Reagenzien nebst Laboreinrichtung für eine Analyse, wie sie z.B. die MEBAK in diesem Umfeld vorschlägt(MEBAK - 1.2.2 Enthärtungsversuch mit Kalkwasser), nicht vorhanden sind - keep it simple heißt die Devise.
Jetzt ist das Thema Wasser nicht gerade ein beliebtes und die Enthärtung des gleichen erst recht nicht. Das mag wohl daran liegen, dass man schon beim geringsten Kontakt mit diesem Thema das Gefühl bekommt man müsste studierter Chemiker sein, um verstehen zu können was da eigentlich vor sich geht.
Trotz dieser widrigen Umstände wagen sich gerade die karbonat-geplagten Brauer immer wieder an das Thema Enthärtung, im speziellen an das Thema Wasserenthärtung mit CaO bzw. Kalkwasser( Ca(OH)2 ) u.U. in Kombination mit einem Split-verfahren.
Die Idee war jetzt die das tool so zu gestalten, dass man es mit ein wenig Grundlagenwissen(ganz ohne geht es leider nicht) bedienen kann und Hinweise zu geben, wenn die Eingaben aus dem Ruder laufen und/oder Gefahr durch z.B. Überkalkung besteht.
Einsatz von CaO in kristalliner Form vs. Einsatz von Ca(OH)2 (Kalkmilch bzw. Kalkwasser)
Der direkte Einsatz von CaO ohne den Umweg über das Kalkwasser(Ca(OH)2) macht den Enthärtungsvorgang einfacher in der Handhabung, bringt aber auch ein paar Nachteile mit sich. Diese Nachteile kommen zum Vorschein, wenn man sich die Vorteile bei der Verwendung von Kalkwasser(Ca(OH)2) ansieht:
Die Punkte 1. und 2. führen dazu, dass Sie eher zu wenig CaO dosieren und sich in der Folge der Enthärtungseffekt nicht im gewünschtem Maß einstellt. Wenn man das weiß und diesen Effekt ganz bewusst in Kauf nimmt oder in Kauf nehmen möchte, ergibt sich flankierend auch ein gewisser Schutz vor Überkalkung, der ganz im Vordergrund stehen sollte. Es bietet sich regelrecht an beim Einsatz von kristallinem CaO in Kombination mit mangelnden Messmöglichkeiten so zu agieren und der im Brauwasser verbliebenen Resthärte bzw. Restalkalität im Nachgang mit Aufhärtungsmethoden zu Leibe zu rücken.
Die Bedienung des Rechners
Die Einheit in der Sie die Härtegrade erfassen möchten, legen Sie in den Einstellungen fest.
Oranger Kreis - Gruppe "Eingabe Rohwasseranalyse":
Hier wird die Karbonathärte KH, die Calziumhärte CaH und die Magnesiumhärte MgH des Rohwassers erfasst. Daraus wird die Gesamthärte GH und die Restalkalität RA des Rohwassers berechnet. Mehr ist hier nicht zu tun.
Dunkelgrüner Kreis - Gruppe "Eingabe gewünschter Enthärtungsgrad in Prozent":
Wenn man so möchte, spielt hier die Musik. Hier können Sie jeweils einzeln für die Calziumhärte CaH und die Magnesiumhärte MgH festlegen, wie viel Prozent davon Sie aus dem Rohwasser entfernen möchten. Im Beispiel ist festgelegt, dass 70 % der Calziumhärte CaH und die 50 % Magnesiumhärte MgH entfernt werden sollen.
Entlang der hier gemachten Einstellungen werden eine ganze Reihe von Plausibilitäten geprüft. Die Prüfungen sollen Sie daran hindern Werte zu erfassen die entweder unlogisch sind oder sich nachteilig auf das Brauwasser auswirken können - ich gehe weiter unten im Detail darauf ein.
Blauer Kreis - Gruppe "Ausgabe Brauwasseranalyse":
Hier befindet sich die Ausgabe der Analysenwerte für das Brauwasser, wie sie sich aus der Enthärtungsmaßnahme ergeben bzw. errechnen lassen. Wie schon öfter an anderer Stelle in dieser Dokumentation erwähnt, spielt die Restalkalität RA des Brauwassers eine entscheidende Rolle. Sie stellt auch hier, neben der resultierenden Karbonathärte KH, die entscheidende Größe dar. Entlang dieses Ergebniswertes sollten Sie die Einstellungen für die Enthärtungsgrade (dunkelgrüner Kreis) vornehmen und immer wieder korrigieren, bis die oben erwähnte Plausibilitätsprüfung keine Meldungen mehr bringt und keine rot markierten Zahlenwerte mehr zu sehen sind.
Lila Kreis - Gruppe "Ergebnis: CaO-Bedarf in mg/l (ppm)":
Das ist das Ergebnis das Sie bitte mit Ihrer Rohwassermenge in Liter multiplizieren, z.B. für 100 Liter: 100 l x 121 mg/l CaO = 12,1 g CaO Gesamtgabe. Diese Menge geben Sie im Rahmen einer einstufigen Enthärtung in die 100 Liter Rohwasser und lösen sie durch umrühren auf. Im Rahmen einer zweistufigen Enthärtung(Split-Verfahren) geben Sie diese Menge ein einem ersten Schritt in z.B. 65 Liter des Rohwassers.
Als Information finden Sie noch Angaben, wie viel CaO für die jeweiligen Härten berechnet wurde.
Dunkelgrauer Kreis - Button "Stoffbilanz anzeigen":
Für diejenigen die hinter die Kulissen schauen möchten, ist der Button "Stoffbilanz anzeigen" gedacht. Zeilenweise zugeordnet finden sich die Elemente bzw. Verbindungen die die jeweiligen Härtegrade vor und nach der Enthärtung repräsentieren:
Hier kann man u.a. sehen, dass sich durch die Enthärtungsmaßnahme die Ca2+ Konzentration von 93 mg/l auf 28 mg/l im Rahmen der Calziumhärte CaH reduziert hat. Die Spaltentitel der Stoffbilanzen sind mit Tooltips versehen - dort wird kurz erläutert, wie die Spalteninhalte zu verstehen sind.
Hellgrüner Kreis - Button "Rezept aktualisieren":
Die Rechenergebnisse können an drei Stellen in das Rezept übernommen werden:
Der Button mit dem gelben Ordner(nicht im Bild)
Ein Klick auf das 
Symbol lädt Ihnen die Daten in den Editor, die Sie bei der Letzten Sitzung eingegeben hatten.
Prüfung der Eingaben - Plausibilitätsprüfung
Wie weiter oben schon erwähnt, werden Ihre Eingaben in der Gruppe "Eingabe gewünschter Enthärtungsgrad in Prozent" gegen die Rechenergebnisse geprüft und ggf. Meldungen am Bildschirmrand erzeugt und/oder farbliche Veränderungen angezeigt. Die Prüfungen dienen vorzugsweise dem Schutz vor Überkalkung und verhindern in den meisten Fällen Eingaben die nicht möglich sind oder mir ungewöhnlich erscheinen. Weiter existieren Restriktionen für die manche Eingabefelder. Im Bereich "Eingabe Rohwasseranalyse" sind keine Werte > 50 erlaubt , im Bereich "Eingabe gewünschter Enthärtungsgrad in Prozent" und im Eingabefeld "Magnesiumhärte MgH minus" sind keine Angaben > 60 % erlaubt, da es kaum möglich ist mit dem vorgestellten Verfahren mehr als 60 % der Magnesiumhärte MgH zu entfernen. Wenn Sie im genannten Feld einen Wert > 0 erfassen, wird die Glühbirne eingeblendet die sie via ToolTip darauf hinweist, dass zwingend ein Split-Verfahren zur Anwendung kommen muss.
Die Prüfung der Eingaben hat natürlich seine Grenzen und sicherlich gibt es Konstellationen die der Überprüfung entgehen. Lassen Sie deshalb besondere Vorsicht bei der Erfassung Ihrer Daten walten !!!
Vorgehensweise bei der Erfassung
Die Rohwasseranalyse in der Gruppe "Eingabe Rohwasseranalyse" erfassen, die Werte in der Gruppe "Eingabe gewünschter Enthärtungsgrad in Prozent" so lange verändern bis sich in der Gruppe "Ausgabe Brauwasseranalyse" die gewünschten Zielwerte für die Restalkalität eingestellt haben und keine Warnhinweise/Meldungen mehr erscheinen. Dann Ergebnis in der Gruppe "Ergebnis: CaO-Bedarf in mg/l (ppm)" ablesen(Feld "CaO-Bedarf Gesamt/Dosage"). Den Wert mit der Rohwassermenge in Liter multiplizieren.
Die Grenzen des Rechners
Der Rechner ist so ausgelegt, dass man mit möglichst wenig Erfassungs- und Kontrollaufwand schnell zu einem Ergebnis gelangt. Dass der Rechner dieses Möglichkeit bietet spricht Sie natürlich noch längst nicht davon frei Ihre Arbeit zu kontrollieren - auf welche Art und mit welchen Mitteln auch immer. Wenn Sie sich erstmalig dieser Thematik nähern und nur eingeschränkte Kontrollmöglichkeiten haben, sei Ihnen angeraten mit Ihrem Enthärtungswunsch auf dem Teppich zu bleiben und maximal eine Ziel-Restalkalität von 3-4°dH anzuvisieren(Gruppe "Ausgabe Brauwasseranalyse", Feld "Restalkalität RA"). So vorzugehen lässt etwas Luft nach oben und schützt in einem gewissen Maß vor Überkalkung. Für die verbliebene Restalkalität verwenden Sie lieber den Aufhärtungsrechner, um ihre finale Wunsch-Restalkalität zu erreichen.
Ein weiterer Punkt ist, dass der Rechner Annahmen treffen muss die nicht jeder Rohwasserzusammensetzung gerecht werden kann. Um das zu erklären muss ich ein wenig ausholen und vielleicht nehmen Sie sich die Zeit den Ausführungen so weit als möglich zu folgen. Per Definition gilt für die Gesamthärte GH folgendes:
1. GH Gesamthärte = CaH Calziumhärte + MgH Magnesiumhärte
und
2. GH Gesamthärte = Karbonathärte KH + Nichtkarbonathärte NKH
Während in 1. die Gesamthärte GH ausschließlich durch die Summe der vorhandenen Erdalkaliionen Ca2+ und Mg2+ (Kationen) beschrieben wird, beschreibt 2. die Gesamthärte GH durch die Anteile der an die Erdalkaliionen Ca2+ und Mg2+ gebundenen Anionen(Karbonat, Hydrogenkarbonat, Sulfate, Nitrate, Chloride,..).
Die Aussage oben bedeutet nichts anders als dass die Calciumhärte CaH als auch die Magnesiumhärte MgH sowohl aus Karbonathärte KH als auch aus Nichtkarbonathärte NKH bestehen kann - in der Regel ist das auch so. Um Jetzt den Bogen zum Rechner zu bekommen hier ein Beispiel:
Betrachten Sie bitte die Werte für die CaH und die KH genauer:
und rufen Sie sich in der Folge nochmals in Erinnerung, dass Sie mit der Enthärtung mit Kalkwasser oder CaO nur die Karbonathärte entfernen können. Für die Entfernung der CaH legen Sie im Rechner nun folgendes fest:
100 % der CaH sollen entfernt werden, also die Gesamtmenge von 15 °dH. Die bestimmende Größe die vorgibt was maximal mit diesem Verfahren entfernt werden kann, ist aber die Karbonathärte KH die in einer Größenordnung von nur 12°dH vorliegt. Es wird also für (15 °dH - 12 °dH) 3 °dH zu viel CaO berechnet, da Sie diese 3°dH gar nicht entfernen können(sie liegen als Nichtkarbonathärte NKH vor) - Überkalkung könnte die Folge sein.
Ich kann Ihnen diese Vorgehensweise aber auch nicht verbieten - vielleicht haben Sie Gründe so zu agieren - vielleicht beruhend auf Erfahrungs- oder Meßwerten oder aber sie wissen, dass Ihr Calziumoxid CaO das zum Einsatz kommt nicht mehr im besten Zustand ist( Wasser aufgenommen).
Ganz alleine gelassen werden Sie aber vom Rechner und an dieser Stelle dennoch nicht:
Sie bekommen rot angezeigt, dass die Karbonathärte KH negativ geworden ist und wenn Sie sich Ihrer Sache nicht sicher sind, sind Sie gut beraten, wenn Sie den Enthärtungsgrad für die Calziumhärte CaH wieder so weit zurücknehmen, dass die Karbonathärte KH für das angepeilte Brauwasser wieder positiv wird.
Die passende Warnmeldung am Bildschirmrand sieht so aus:
Fazit:
Der Rechner lässt aus "taktischen" Gründen an manchen Stellen kritische Eingaben zu, weist aber da wo es geht und wie gesehen, auf diese Umstände hin.
Siehe auch:
Kapitel Entkarbonisierung mit Kalkwasser
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