Wie viel Flüssigkeit ist in einem Stick?

[derwo]

Wer in letzter Zeit meine Beiträge zur Lagerung auf Sticks gelesen hat, weiß, daß ich vermute, daß Sticks komplett durchnässt werden. Und somit, daß also auch die innersten Schichten des Sticks einen Anteil am resultierenden Aroma haben.

Hier nun ein Experiment dazu. Ob es gut genug ist, um etwas zu beweisen, das weiß ich noch nicht. Aber wer weiß, vielleicht ist das Ergebnis ja auch so eindeutig, daß man dann mehr als Spekulationen hat.

Ich habe einen Stick aus getoasteter und gecharrter amerikanischer Weißeiche, der seit 1 Jahr und 4 Monaten in einem Honigbrand liegt, aus dem Brand geholt, trocken getupft und gewogen. Dann habe ich ihn über längere Zeit getrocknet, also eingewickelt in Zewa in die Sonne gelegt und jeden Tag gewogen, bis das Gewicht ein paar Tage nicht mehr gesunken ist. Nun habe ich also das Gewicht des im Stick enthaltenen Brandes. Und da ich auch den Alkoholgehalt gemessen habe, weiß ich das Volumen des im Stick enthaltenen Brandes.
Nun bräuchte ich noch möglichst genau das Volumen des Sticks. Das ist etwas kniffelig. Dazu später mehr. Hier erstmal die bisherigen Daten:

amerikanische Weißeiche 9min bei 270°C getoastet, dann "normalstark" gecharrt
26g hat er dann gewogen (+-0.5g. Ich habe gerundet damals)
1 Jahr 4 Monate gelagert in 57.2vol%. Die Dichte ist bei gemessenen 20.5°C 0.9149 kg/lt.
Nassgewicht: 44.6g
Trockengewicht: 24.8g (es sind also durch die Lagerung in Summe ca 1g Substanzen ausgewaschen geworden und Kohle abgeblättert)
Also war 44.6 - 24.8 = 19.8g Brand im Stick. Das sind geteilt durch 0.9149 = 21.64ml.

Hier ein Bild von dem Stick in nun trockenem Zustand:

Er hat jetzt 7.8 x 2.5 x 2.1 = 41cm³.
Allerdings fehlt ja am Ende ein ordentliches Stück. Ich schätze daher, er hat nur 33cm³.

Diese Schätzung ist mir zu ungenau. Ich möchte das Volumen messen.
Wie ich das mache, möchte ich hier zur Diskussion stellen:
Ich plane eine Überlaufmessung. Dafür befülle ich ein Gefäß soweit mit Wasser, bis es überläuft. Dann trockne ich es von außen und wiege es. Dann stecke ich den Stick komplett hinein. Dabei läuft Wasser über. Dann ziehe ich den Stick wieder hinaus, trockne den Behälter von außen und wiege ihn. Die Differenz der beiden Messungen ergibt die gramm Wasser, die verdrängt wurden, und das geteilt durch die Dichte von Wasser (0.9982) ergibt die ml Volumen des Sticks.
Den Stick werde ich auf eine Nadel aufspießen, damit ich ihn ganz eintauchen kann, ohne ein zusätzliches Volumen einer Pinzettenspitze oder so mitzumessen.
Gibt es Verbesserungs- oder Alternativvorschläge?

[azeotrop]

Mit dieser Methode wirst du das Volumen nicht korrekt ermitteln. Der Stick wird ja beim Eintauchen sofort wieder Wasser aufnehmen.
Es verschwindet also Wasser ohne dass es überläuft.
Ich schlage mich gerade mit der gleichen Problematik herum.

Meine trockenen Sticks wogen 136g trocken und nach 24 h mit einem Druckwechsel 202 g.
Vermutlich mehr als 202 g weil beim herausnehmen bereits einiges an Flüssigkeit ausgelaufen war.
Trotzdem hat das Holz nach 24 h bereits 49% seines Trockengewichts an Flüssigkeit aufgenommen.

[derwo]

Ja, dann muss ich den tropfnassen Stick nochmal wiegen und das rausrechnen, stimmt. Das hatte ich vergessen. Meinst du, so wird es gehen?

[azeotrop]

Jetzt haben sich unsere Beiträge überschnitten.

Ja, tropfnass rausziehen und zusammen mit dem auslaufenden Zeugs wiegen. Das müsste helfen.
Ich hätte nie gedacht dass das Holz wie ein löchriger Eimer ist. Ich hätte eher an einen Schwamm gedacht.

[derwo]

Ich hätte nie gedacht dass das Holz wie ein löchriger Eimer ist. Ich hätte eher an einen Schwamm gedacht.

Das setzt hinter meinem gewogenen Nassgewicht von 44.6g leider ein kleines Fragezeichen. Es könnte also auch etwas mehr gewesen sein.

[azeotrop]

Ich vermute das hängt mit dem Toasten und Verkohlen zusammen. Das entstehen jede Menge kleine Risse die aber nicht fein genug sind um die Flüssigkeit zu halten. Das Thema muss aber noch genauer untersucht werden. Ich bin froh dass du da auch dran bist.

[derwo]

Ich habe die Messung nun durchgeführt.

Der volle Becher hat gewogen: 210.5g
Der Stick hat nach dem Eintauchen und in das Glas zurücktropfen lassen gewogen: 25.5g
Das nun etwas leerere Glas hat gewogen: 178.9g
Der Stick hat also 210.5 - 178.9 - 24.8 + 25.5 = 32.3g Wasser verdrängt. Das sind bei gemessenen 24.8°C Wassertemperatur 32.39ml, also 32.39cm³.

Der Stick war also gefüllt zu 21.64 / 32.39 = 66.81%

Die Dichte des trockenen Sticks ist 24.8 / 32.39 = 0.76567 kg/lt

Laubholz besteht laut wikipedia aus vor allem Cellulose, Hemicellulose und Lignin und ein bisschen Extraktstoffe und minimal Mineralien. Das alles hat dann zusammen etwa eine Dichte von 1.55kg/lt.
Damit ein Stick eine Dichte von 0.76567 haben kann, aber sein Ausgangsmaterial eine Dichte von 1.55 hat, besteht er also zu 0.76567 / 1.55 = 49.4% aus Holzmaterial und also zu 50.6% aus Luft.

Im Stick war also 32.39 x 50.6% = 16.39ml Platz. Drin war 21.64ml. Mist. Wo liegt der Fehler? Erkennt jemand was? azeotrop, kannst du das mal nachrechnen?

[azeotrop]

Mir fällt auf dass 178,9 + 25,5 keine 210,5 g ergeben. Da fehlen 6,1 g.
Ich habe es noch nicht weiter durchgerechnet, aber da könnte das Problem liegen.

[derwo]

Die Frage zeigt mir, daß du es noch nicht genau verstanden hast, was ich gemacht habe. Warum sollte das Glas nach dem Eintauchen + der Stick nach dem Eintauchen das das mit Wasser randvoll gefüllte Glas ergeben? In der Rechnung fehlt das übergelaufene Wasser und du hast dafür das Gewicht des Sticks eingerechnet.
Ich bin mir aber auch unsicher mit dem ganzen.

[azeotrop]

Ja, das hatte ich falsch interpretiert.
Kannst du den Ablauf genauer beschreiben.

Was ich derzeit verstehe ist:
Du hast das Glas vollständig mit Wasser gefüllt.
Dann hast du den trockenen Stick eingetaucht und es ist etwas übergelaufen.
Dann hast du den Stick rausgezogen und in das Glas zurück abtropen lassen. Ab hier hänge ich.

[derwo]

Dann habe ich den etwas nassen Stick gewogen (25.5g anstelle trocken 24.8g).
Und dann das Glas von außen abgetrocknet und gewogen (178.9g).

[azeotrop]

Hast du den trockenen Stick in das volle Glas ganz langsam, mm für mm, eingetaucht oder in einer etwas schnelleren Bewegung?
Wenn man den luftgefüllten Stick nicht völlig langsam eintaucht, verdrängt er anfänglich mehr Wasser aus dem Glas als das Holzvolumen eigentlich verdrängen würde. Nach einiger Zeit müsste die Luft austreten und sich die Spalten mit Wasser füllen. Dann würde das Wasserspiegel niedriger werden, also das Glas nicht mehr randvoll sein.
Wie war das bei dir?

[derwo]

Ich habe den Stick möglichst schnell eingetaucht, damit er wenig Wasser aufnimmt. Aber das aufgenommene Wasser lässt sich ja leicht rausrechnen. Ich verstehe es nicht wirklich. Irgendwo habe ich da einen Knoten. Aber ich mache heute abend mal eine langsame Messung.

[azeotrop]

Jetzt verstehe ich deinen Ansatz.
Möglichst schnell eintauchen um möglichst viel Wasser zu verdrängen. Beim Herausziehen gut ins Hauptgefäß abtropfen lassen um das zu viel verdrängte Wasser wieder zurückzugeben. So kann man das natürlich machen.

Ich hatte folgenden Ablauf im Kopf: Möglichst langsam eintauchen um nur die Menge Wasser zu verdrängen die dem echten (massiven) Holzvolumen entspricht. Das überlaufende Wasser hat dann (fast) das Volumen des massiven Holzes. Das Gewicht des trockenen Holzes kennt man ja schon.
Dann schnell herausziehen und in einen Hilfsbehälter geben. Dann den Stick mit dem ausgelaufenen Wasser wiegen. Hier erhält man die Summe aus Holzgewicht und Wassergewicht in den Hohlräumen. Daraus errechnet man das Wassergewicht und das Wasservolumen in den Hohlräumen.

Nachdem ich nun deinen Weg verstanden habe, werde ich die Rechnung überprüfen. Dauert aber ein wenig.
Vielleicht hast du Lust meinen Versuchsablauf zum Vergleich durchzuführen.

[azeotrop]

Falls du meine Methode testen willst, kann man sich das Leben leichter machen.
Nachdem der Behälter ohne Holz bis zum Rand gefüllt wurde, könnte man mit einer großen Pipette Wasser absaugen um das Überlaufen beim ersten Eintauchen des Holzes zu reduzieren. Wenn das Holz dann gut untergetaucht und vollgesogen ist, gibt man das abgezogene Wasser soweit wieder zu bis es fast überläuft. Was dann noch übrig ist, sollte die gleiche Menge sein, wie die, die übergelaufen wäre.

[azeotrop]

Ich habe nochmal alle Beiträge durchgelesen.

Er hat jetzt 7.8 x 2.5 x 2.1 = 41cm³.
Allerdings fehlt ja am Ende ein ordentliches Stück. Ich schätze daher, er hat nur 33cm³.
Diese Schätzung ist mir zu ungenau. Ich möchte das Volumen messen.

Du möchtest also derzeit nur das Volumen des Sticks messen das sich aus der Größe und Kontur ergibt. Verstehe ich das richtig?
Dafür müsstest du den Stick dünn in Kunststoff Frischhaltefolie einwickeln. Dann wird die verdrängte Flüssigkeit dem "Konturvolumen" entsprechen.

[derwo]

Ich habe jetzt mal langsamer eingetaucht. Es macht keinen großen Unterschied. Hier aber trotzdem die Daten, vielleicht werden sie noch wichtig:
- Der Stick wiegt nun 25.0g, da er minimal feucht ist.
- Das volle Glas: 210.4g bei 24.7°C
- Der nasse Stick: 25.8g
- Das etwas leere Glas: 178.3g


Das mit der Folie werde ich ausprobieren.

Eine andere Idee wäre, ihn komplett zu wässern, tropfnass reinzustecken und tropfnass wieder rauszunehmen. Dann sollte auch keine Luft aus dem Stick herauskommen oder Wasser hereinkommen und stören.

[azeotrop]

Ich habe bei meinen Sticks auch versucht die Sticks nach 1 Woche einweichen zu messen und habe es dann aufgegeben weil die Ergebnisse nicht konsistent waren. Das "auslaufen" der Sticks ist störend. Das bedeutet aber nicht dass es unmöglich ist.
Das mit der Folie ist mir erst eben eingefallen. Ich habe es noch nicht ausprobiert.

[azeotrop]

Heute war bei meinen Sticks sowieso wieder wiegen angesagt und ich habe dabei gleich mal einen Versuch in deiner Richtung gemacht.

Trockengewicht der neuen, ungebrauchten Sticks nach dem Charren, aber vor dem Whiskeykontakt: 135,85 g
Äusseres Volumen des Holzes aus den Abmessungen nach dem Charren errechnet: 176 mL
Das entspricht einer Dichte von 0,772

Nach 20 Tagen im Whiskey (Druckwechselverfahren) Nassgewicht inkl. wenige Gramm Abtropfflüssigkeit: 232 g
Dies entspricht einer Dichte von 1,32

Der Whiskey im Holz wog also 232g - 135,8 g = 96,2 g
Bei 62% hat der Whiskey eine Dichte von 0,905.
Daraus folgt ein im Stick eingeschlossenes Whiskeyvolumen von 106,3 mL
Da das Aussenvolumen der Sticks 176 ml betrug, hatte das "innere" reine Holzvolumen 69,7 ml betragen.

Ich habe noch gemessen wieviel Whiskey aus dem Stick ausläuft, wenn ich ihn sehr zügig aus dem Behälter herausziehe und in einen Messbecher tropfen lasse. Es waren überraschenderweise nur 5 g. Den Rest der Flüssigkeit konnten die Sticks halten.
Das war bei der ersten Messung nach 24 h ganz anders. Da lief der Whiskey aus dem Stick wie aus einem löchrigen Eimer.
Es ist also sinnvoll solche Messungen mit einem Stick zu machen der länger eingelegt war.
Ich habe gesehen dass sich in den ersten 10 Tagen viel verändert hatte, aber zwischen 10 und 20 Tagen hat sich nicht mehr viel geändert.

[James Allardice]

Danke Azeotrop, ist ja schonmal aufschlußreich.

[derwo]

Also auch bei azeotrop ist überraschend viel Platz für Flüssigkeit im Stick. Wenn diese Messmethode gut genug ist. Das könnte dann nur bedeuten, daß die Dichte der Holzstoffe wesentlich höher als 1.55 ist. Und dann müsste man mal mit einem unbehandelten Holz den Versuch machen inklusive ein Jahr einlegen in Alkohol und dann vergleichen. Es ist vielleicht ja anzunehmen, daß beim Toasten und Charren das Holz leichte Stoffe verliert und dabei das Leervolumen größer und die verbleibenden Stoffe schwerer werden.

[azeotrop]

Ich erkenne das Problem nicht, das dich umtreibt.
Warum müsste die Rohholzdichte höher als 1,55 sein?

[derwo]

Irgendwie muss man die Gesamtdichte des Sticks von etwa 0.77, der Luftinhalt von über 60% und die Dichte der Holzstoffe zusammenbringen. Also angenommen, der Stick ließ sich mit 65% seines Volumens befüllen, hat also 65% Lufteinschlüsse, also nur 35% Holzmaterial:
0.77 = DichteHolzmaterial x 35% + DichteLuft x 65%
Da die Dichte von Luft ja fast 0 ist, haben wir:
DichteHolzmaterial = 0.77 / 35% = 2.2kg/lt
Und das ist leider eine Dichte, die mir unplausibel vorkommt.

Aber Fehler kann ich nur gemacht haben bei der Bestimmung des Volumens des Sticks. Denn das Leergewicht des Sticks ist ja leicht messbar und sein Vollgewicht wird man eher zu niedrig messen, also man wird ihn eher zu sehr auslaufen lassen oder abtrocknen als ihn zu nass messen. Also wir wissen sicher, daß mindestens 19.8g in meinen Stick drinnen waren.
Und so stark werde ich mich beim Stickvolumen nicht vermessen haben. Die gemessenen 32.4cm³ passen auch gut zu meiner geometrischen Schätzung von 33cm³.
Also bleibt die Dichte des Holzmaterials in Verdacht höher zu sein als das Internet das für rohes trockenens Holz behauptet.

Oder aber: Die Umrechnung von gramm in ml passt nicht. Denn wir wissen zwar, was für eine Dichte der Alkohol hat, in dem der Stick liegt. Aber wir wissen nicht, was genau im Stick drinnen ist. Vor allem nicht, was in den inneren Schichten drinnen ist.

Also war 44.6 - 24.8 = 19.8g Brand im Stick. Das sind geteilt durch 0.9149 = 21.64ml.

Aber angenommen es war nur Wasser im Stick, hätten wir nur 19.8ml Inhalt, nicht 21.64ml. Schon "besser".
Und (vorsicht, jetzt mache ich absichtlich einen Fehler) angenommen, da sind schwere Stoffe wie Zucker drinnen, also eher so eine Paste, dann hat das vielleicht eine Dichte von 1.2. Und dann haben wir 19.8 / 1.2 = 16.5ml. Damit kämen wir auf eine wesentlich palusiblere Holzmaterialdichte. Aber: Schwere Stoffe wie Zucker sind ja nicht flüchtig, würden also im Stick bleiben beim Trocknen. Also die gemessenen 19.8g Unterschied können nur von flüchtigen Stoffen stammen. Und das sind außer Wasser und Alkohol mengenmäßig nicht viele.

[derwo]

Das entspricht einer Dichte von 0,772

Ähnlich wie bei mir.

Da das Aussenvolumen der Sticks 176 ml betrug, hatte das "innere" reine Holzvolumen 69,7 ml betragen.

Und 69.7 / 176 = 39.6%. Der Stick besteht also mindestens zu 60.4vol% aus Luft. Bei mir waren es 66.8vol%, aber viel längerer Lagerung. Bei dir ist noch "Potential", daß der Inhalt weiter ansteigt.

[azeotrop]

Nochmal editiert 21.7.22 10:45

Da die Dichte von Luft ja fast 0 ist, haben wir:
DichteHolzmaterial = 0.77 / 35% = 2.2kg/lt
Und das ist leider eine Dichte, die mir unplausibel vorkommt.

Ich hatte folgende Daten ermittelt:

Da das Aussenvolumen der Sticks 176 ml betrug, hatte das "innere" reine Holzvolumen 69,7 ml betragen.
Der Whiskey im Holz wog also 232g - 135,8 g = 96,2 g
Bei 62% hat der Whiskey eine Dichte von 0,905.
Daraus folgt ein im Stick eingeschlossenes Whiskeyvolumen von 106,3 mL

Daraus errechne ich eine "innere" trockene Holzdichte von 135,8 g / 69,7 mL = 1,95
Das liegt in deiner Größenordnung. Aber es erschreckt mich nicht.

Die Dichte von 1,55 gilt für vollständig gepresstes Naturholz ohne Zwischenräume und ohne Wasser:

Wenn man darrtrockenes Holz so zusammenpressen würde, dass es keine Hohlräume mehr hätte, würde folgendes passieren: Die zusammengepressten Holzkörper verschiedener Holzarten hätten alle die gleiche Rohdichte. Sie liegt bei 1,5 g/cm³ und ist die Dichte der reinen Zellwandsubstanz. Die großen Rohdichteunterschiede verschiedener Holzarten beruhen auf dem unterschiedlichen Anteil von Zellwandsubstanz und Porenraum (Hohlraum) im Holzkörper.

Bei unseren Sticks ist aber durch toasten und charren sowie durch die verherige Verwendung in Bourbonfässern einiges der leichteren Zellsubstanz verschwunden. Wenn man diese Sticks sehr stark pressen würde, so dass alle Hohlräume verschwinden würden, hätte sich das Volumen so weit verringert dass eine Dichte um die 2 herauskäme. Das ist eine reine Vermutung, die mir aber plausibel erscheint.