Ein Kompensations-Zapfhahn für Bier
Unter Überdruck löst sich mehr Gas in einer Flüssigkeit als unter normalem Umgebungsdruck. Im Bier und Sekt ist es die Kohlensäure (CO₂) und im H2-Wasser der molekulare Wasserstoff (H2) von dem unter Überdruck mehr gelöst werden kann. Die Flüssigkeit ist dann mit Gas "übersättigt" und fällt der Überdruck sehr schnell ab, fließt die Flüssigkeit turbulent oder wird gar geschüttelt, schäumt der übersättigte Gasanteil sofort wieder in die Raumluft. Lässt man den Sektkorken knallen, schäumt der Sekt aus der Flasche.
Damit möglichst viel feinperlige Kohlensäure beim Zapfen Bier aus dem unter Druck stehenden Fass erhalten bleibt, hat ein guter Zapfhahn innen einen "Druck-Kompensator" der das Bier laminar durch einen kegelförmigen Spalt ausströmen lässt, in dem sich der Überdruck auf einer Fließlänge von einigen cm gleichmäßig abbauen kann. Mit einem kleinen Hebel kann die Spaltbreite entsprechend dem noch vorhandenen Druck im Bierfass verstellt werden, um den Schaum zu minimieren.
Kompensations-Zapfhähne kosten so zwischen 30 € und 300 €.
Zu beachten ist dabei, dass sich die Zapfhähne im maximalen Durchfluss sehr stark unterscheiden! Der teuerste Turbo-Zapfhahn für 300 € ist für Bierzelte in denen 12 Liter Bier je Minute schaumfrei ausgeschenkt werden soll.
Achtung: Die Zapfhähne haben in der Regel ein ungewöhnliches 5/8-Zoll-Anschlussgewinde. Es gibt aber Adapter auf ein 3/4-Zoll-Gewinde zukaufen.
Getestet habe ich nur diese (billigen) Zapfhähne bei genau 4 bar Leitungsdruck an meinem Bademonster mit elektronischer Druck-Konstanthaltung:
Bild 1: Der Zapfhahn Lindr SL482008 (hier mit einem Metall-Adapter direkt auf das Gardena-Stecksystem) hat einen Durchfluss von ca. 7 l/min
Bild 2: An die Pumpe PKm 65 sollten besser zwei dieser Zapfhähne angeschlossen werden, damit der Druck nicht deutlich über 4 bar steigt. Hier im Bild jeweils mit einem Adapter, der aus dem Getränke-Gewinde 5/8-Zoll ein für Wasser übliches Gewinde 3/4-Zoll macht. Der verwendete Messing-Abzweig ist ein alter Absperr-Hahn mit Schrägsitz ohne den Absperr-Kopf mit der Dichtung (Ein 3/4-Zoll-T-Stück geht natürlich auch).
Bild 4 und 5: Dieser gut geeigneter No-Name-Zapfhahn aus China hat einen Durchfluss von 12 bis 14 l/min (typisch: das runde Gegenstück zum Einstellhebel das auf Bild 5 zu sehen ist). Hier habe ich die mitgelieferte Überwurfmutter verwendet, aber die dünne, gebogene Anschlusstülle mit 8 mm durch eine passend-geschliffene gerade Tülle mit 14 mm (vom Baumarkt) ersetzt.
Einfache Alternative zum Bier-Zapfhahn
Einen sehr sanften Abbau des Überdrucks im Wasser lässt sich auch erreichen, indem man einen sehr langen dünnen Auslauf-Schlauch verwendet, der über kinetische Flüssigkeits-"Reibung" den Druck sehr sanft abbaut. Das funktioniert super, hat aber den Nachteil, dass der (aufgewickelte) dünne Schlauch ggf. voluminös ist, und wenn aus Kunststoff nicht sehr dicht gegenüber H2-Gas.
In meinem kleinen Untertischgerät zum Zapfen von H2-Wasser verwende ich vor dem kleinen, schicken Auslauf ca. 3 m PE-Druckleitung mit 6 mm Außendurchmesser, in das ich ein weiteres Röhrchen mit 3 mm Außendurchmesser eingeschoben habe. Auf dem Fließweg reduziert sich so der Druck von 6 bar auf ca. 0,5 bar und alles H2-Gas bleibt im Wasser. Wasser mit einem H2-Gehalt von mindestens 2,5 ppm steht so jederzeit glasweise zum Trinken zur Verfügung.
An meinem "Bademonster" mit der stärkeren Pumpe PKm 70 erledigt den sanften Druckabbau ein 20 Meter langer Gartenschlauch mit einem Innendurchmesser von 11 mm. Damit habe ich schon eine Anreicherung des Badewassers mit bis zu 2,3 ppm H2-Gas erreicht. Der Verlust von H2-Gas durch den Schlauch ist hier natürlich bedeutungslos, weil das Wasser im Schlauch ständig fließt.
Hier kann man der Druckverlust im Schlauch berechnen, bzw. die erforderliche Schlauchlänge bestimmen.
Anleitung: Den gewünschten Druck und den zugehörigen Durchfluss aus der Pumpenkennlinie entnehmen. Dann den Schlauch-Durchmesser in mm, und diesen Durchfluss als Massenstrom in kg/h eingeben. Anschließend die Schlauchlänge, bei der der berechnete Druckabfall etwa dem gewünschten Druck entspricht, durch Probieren bestimmen.
Beispiel: Die Pumpe PKm 70 an meinem "Bademonster" fördert nach Kennlinie 25 l/min, wenn sie bei 4,2 bar Gegendruck (42 m Wassersäule) betrieben wird.
25 l/min zusammen mit dem Schlauch-Innendurchmesser von 11 mm eingeben. (bei Volumenstrom die Einheit l/min statt m³/h wählen)
Die 20 m Schlauch erzeugen dann bei 25 l/min einen Gegendruck (= Druckverlust) von 3,69 bar. Durch Probieren ermittele ich, dass bei 23 m Schlauch die Pumpe gerade die 25 l/min nach Kennlinie fördern würde. Aber auch 20 m Schlauch bauen schon den größten Teil des 4-bar-Überdrucks in der Pumpe ab, ohne dass die in der Pumpe erreichte H2-Übersättigung gestört wird.
Die kleinere Pumpe PKm 60 fördert nach Kennlinie 15 l/min bei 4 bar Gegendruck. Damit die Pumpe dann auch mit 4 bar drücken muss, sollte der 20 m lange Schlauch nach dem Berechnungsformular auf der Webseite nur 9 mm dick sein.