Вода в пивоварении. Часть 1

Время на прочтение: 23 минут(ы)

Вода в пивоварении. Часть 1

1. Источники воды

Источники воды напрямую влияют на ее пригодность для пивоварения. Некоторые пивовары получают воду из муниципальных источников, в то время как у других пивоварен может быть вода из частных колодцев, дождевых резервуаров или других источников. Источник воды может существенно повлиять на ее качество и виды.

Муниципальные источники воды в США обычно обрабатывают и проверяют, чтобы их вода была безопасна для питья. Подобные требования часто применяются во всем мире. Муниципальные компании водоснабжения обычно полагаются на поверхностные источники (реки, озера и водохранилища) и / или источники подземных вод (родники и колодцы). На количество и качество воды из этих источников в течение года могут влиять различные факторы. Например, большие объемы таяния снега или дождя могут обеспечить более мягкую воду для поверхностного источника воды, в то время как эта поверхностная вода может стать более минерализованной из-за притока грунтовых вод в другое время года. Кроме того, муниципальный источник воды может варьироваться в зависимости от множества поверхностных и подземных источников, поскольку они потребляются в любые периоды засушливой погоды.

Большинство муниципалитетов обязаны дезинфицировать питьевую воду и обеспечивать остатки дезинфекции в своей распределительной системе (трубопроводах). Галогенированные (обычно хлорированные) соединения часто используются для дезинфекции и удаления остатков дезинфицирующего средства в водопроводах. Если сырая вода непригодна для питья из-за жесткости или другой чрезмерной минерализации, муниципалитет может обработать воду для снижения жесткости или минерализации перед подачей ее по распределительным трубам.

Различное содержание ионов в пивоваренной воде может повлиять на эффективность затирания и восприятие вкуса готового пива. Ионы в воде поступают в основном из минералов почвы и горных пород, с которыми вода контактирует при протекании через окружающую среду. В районах, где почва и порода менее растворимы, степень минерализации воды может быть ниже. Однако, когда почва и порода более растворимы, в воде могут растворяться значительные концентрации ионов. Влияние этих растворенных ионов на пивоварение представлено в следующих разделах.

Колодцы забирают грунтовые воды из подземных водоносных горизонтов. Там, где эти водоносные горизонты изолированы от озер, рек, болот и соленой воды, качество подземных вод имеет тенденцию быть более постоянным в течение всего года. Колодцы, которые не изолированы от озер и рек, могут быть подвержены той же изменчивости качества воды, что озеро или река. Как и в случае с поверхностными источниками воды, на минерализацию грунтовых вод влияет тип почвы или породы, через которые они протекают. Грунтовые воды, протекающие через известняковые и гипсовые образования, обычно содержат больше ионов жесткости, чем грунтовые воды, протекающие через гранит или песчаник.

Родники являются еще одним источником грунтовых вод. Как и в случае с перечисленными выше источниками, важно понимать качество родниковой воды. Вкус и содержание ионов в воде должны быть подходящими для пивоварения, и вода не должна быть загрязнена химическими веществами и микробами. Свалки и очистные сооружения являются примерами объектов, которые могут повлиять на родник. Родниковая вода не является гарантией того, что вода безопасна для питья или пригодна для пивоварения.

Реки, озера и водохранилища могут иметь дополнительную изменчивость в качестве воды из-за естественных водорослей и микробов, которые могут создавать сильный привкус и запах в воде в теплую погоду. Эти компоненты вкуса и запаха могут пройти мимо некоторых муниципальных методов очистки воды и оставить воду с нежелательным вкусом и ароматом, которые могут сохраняться в готовом пиве.

При наличии источника воды с плохими пивоваренными качествами дополнительная обработка воды пивоваром может помочь исправить недостатки воды для пивоварения. Альтернативы водоподготовки, такие как дистилляция воды, обратный осмос, угольная фильтрация, умягчение известью, кипячение воды, добавление минералов или кислоты, могут улучшить качество пивоварения. Понимание источника воды, его ограничений и вариативности может помочь сохранить качество и постоянство пивоваренного продукта.

 

2. Минералы и химия пивоварения

 

Минералы, растворенные в воде, оказывают важное влияние на общий химический состав пивоваренного процесса. Ионы этих минералов изменяют pH воды, жесткость, щелочность, остаточную щелочность и содержание минералов. Эти взаимосвязанные компоненты являются наиболее важными факторами при определении пригодности воды для пивоварения. Корректировки одного фактора могут повлиять на другие. Обсуждение каждого фактора представлено ниже.

 

2.1 pH

pH является мерой кислотности водного раствора и связан с концентрацией ионов водорода (H +) в растворе. Очень небольшой процент молекул воды (H2O) естественным образом расщепляется на протоны водорода (H +) и ионы гидроксила (OH-). Нейтральный pH 7,0 указывает на сбалансированное количество этих ионов в чистой воде (при 25 ° C). Кислые растворы имеют pH от 0 до 7, в то время как щелочные растворы имеют pH от 7 до 14.

pH типичных городских систем водоснабжения обычно составляет от 6,5 до 8,5, но может превышать эти пределы, поскольку pH не регулируется Законом о безопасности питьевой воды, регулирующим качество питьевой воды в США. На приведенном ниже рисунке показаны типичные диапазоны pH для водоснабжения и затирания.

 

 

рH сырой воды, используемой при пивоварении, оказывает лишь умеренное влияние на процесс пивоварения. Главный интерес для пивоварения — это pH сусла во время затирания. Такие факторы, как щелочность воды и состав затора, имеют большее влияние на pH затора, чем исходный pH сырой воды. рH затора влияет на ряд факторов пивоварения, в том числе: сбраживаемость, цвет, прозрачность и вкус сусла и пива. Слабокислый pH затора от 5,2 до 5,8 (измеренный при комнатной температуре) улучшает ферментативные процессы во время затирания. Нижний предел этого диапазона дает более сбраживаемое сусло и более жидкую консистенцию. Нижний предел этого диапазона также обеспечивает лучшую эффективность экстракции, более светлый цвет, лучшую коагуляцию белка, и пиво менее склонно к помутнению. Если pH затора упадет ниже этой нижней границы, увеличивается вероятность растворения избытка белка в сусле (De Clerck, 1957). Верхний предел этого диапазона дает менее ферментируемое сусло и больше тела (Briggs et. Al., 1981). Регулировка pH затора помогает пивовару создать желаемый характер сусла для готового пива. В большинстве случаев рекомендуется сузить целевой диапазон pH затора до 5,3–5,5. Незначительное повышение pH сусла или пива может создать проблемы в готовом пиве. Повышенный pH сусла и пива делает восприятие пива более «грубым» и менее приятным. Изомеризация альфа-кислот во время кипячения немного увеличивается по мере увеличения pH сусла, что может увеличить его грубость.

Другая проблема заключается в том, что повышенный pH сусла и готового пива замедляет восстановление и удаление диацетила из пива во время созревания. Во время затирания при pH более 6,0 силикаты, дубильные вещества и полифенолы с резким вкусом могут вымываться из зерна в сусло (Briggs et. Al., 1981). Снижение pH промывочной воды до 5,5–6,0 может помочь избежать повышения pH затирания во время промывания.

 

Измерение pH затора зависит от температуры затора. Это изменение в измерении pH происходит из-за следующего. Первое- это химическое изменение, вызванное изменением энергии воды, которое облегчает отделение протонов водорода от молекул кислоты в заторе. Таким образом, более горячее затор становится более кислым. Второй компонент обусловлен особенностью конструкции рН-метра. Эти два фактора приводят к разным показателям при измерении pH затора (при использовании pH-метра), который отличается примерно на 0,2–0,3 единицы при 66 С, чем при комнатной температуре. Поэтому важно стандартизировать температуру, при которой измеряется pH затора. Все показания pH, представленные на этой странице, предполагают измерение при комнатной температуре [от 20 ° C до 25 ° C].

Пивоварам следует учитывать, что pH-метры с автоматической температурной компенсацией (ATC) компенсируют только реакцию электрода pH-метра при изменяющейся температуре. Эта особенность не компенсирует фактический сдвиг pH, возникающий химически в заторе, как упомянуто выше. Все измерения pH затора следует проводить при комнатной температуре. Еще одно соображение заключается в том, что в большинстве датчиков pH используется тонкая стеклянная колба, которая будет подвергаться большему тепловому стрессу при погружении в горячий затор, и датчик с большей вероятностью преждевременно выйдет из строя. Следовательно, pH-метры, оборудованные ATC, не нужны для пивоварения, поскольку важно охладить образец до комнатной температуры, чтобы избежать ошибки в измерении pH затора и повреждения датчика pH.

 

СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ: pH-метры требуют калибровки между использованием или через регулярные промежутки времени для проверки точности их измерения. Рекомендуется калибровка измерителя с использованием эталонных растворов pH 4 и pH 7. Эти растворы имеют ограниченный срок хранения и должны быть заменены в течение года после открытия. Охлаждение эталонных растворов может продлить срок их хранения, но перед калибровкой растворы следует нагреть до их эталонной температуры (обычно от 20 ° C до 25 ° C). Стеклянный электрод, используемый во многих датчиках pH, часто заполняется раствором хлорида калия. Датчик pH следует хранить в аналогичном растворе калия (растворе для хранения), чтобы продлить срок службы датчика. Не позволяйте электродам «высохнуть», так как это может сократить срок ее службы. Некоторые датчики включают герметичный колпачок, который надевается на конец датчика, чтобы сохранить колбу влажной. Несколько капель воды в колпачке помогут избежать высыхания. PH-метр с разрешением 0,05 стандартных единиц или лучше помогает оценить, когда показания pH стабилизировались и это показание может быть записано. Избегайте измерителей, которые могут отображать только 0,1 единицы.

СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ: Пластиковые pH-полоски (торговое название ColorpHast), которые обычно используются пивоварами, дают данные о pH затора примерно на 0,2–0,3 единицы ниже фактического. Пивоварам следует соблюдать осторожность при использовании pH-полосок для измерения pH затора. Без других средств проверки pH пивоварам рекомендуется принимать показания pH-полоски примерно на 0,2 единицы ниже их целевого значения, чтобы избежать превышения pH. Показание pH-полоски от 5,0 до 5,2 должно указывать на соответствующий pH затора при комнатной температуре от 5,3 до 5,5. Рекомендуется измерение pH откалиброванным pH-метром. Поскольку pH-полоски функционируют на основе их взаимодействия с ионным содержанием раствора, относительно низкая ионная сила типичной воды для пивоварения не вызывает быстрого отклика pH-полосками. Производитель полосок ColorpHast рекомендует оставить полоску погруженной как минимум на минуту в охлажденное сусло. Обычные бумажные pH-полоски не рекомендуются для использования в пивоварнях, поскольку, как сообщается, они менее надежны и точны, чем пластиковые pH-полоски. «.

 

2.2 Жёсткость

Жесткость питьевой воды в первую очередь обусловлена содержанием в ней кальция и магния. Высокая концентрация ионов кальция или магния дает жесткую воду, а низкая концентрация этих ионов обеспечивает мягкую воду. Среди пивоваров распространено заблуждение, что жесткость пивоваренной воды нежелательна. Это неправда. Более эффективный способ определения пригодности пивоваренной воды кратко излагается ниже.

Жесткость-хорошо, Щелочность — плохо

Жесткость или мягкость воды не указывает на ее пригодность для пивоварения. Как показано в разделах ниже, для пивоварения можно использовать как очень мягкую, так и очень жесткую воду, если для затирания обеспечивается соответствующая щелочность. Поскольку в пивоваренной воде часто требуется минимальное содержание кальция, для пивоварения может быть желательна вода от умеренной до жесткой. В некоторых случаях для приготовления некоторых сортов пива может потребоваться мягкая вода. Хотя приведенное выше утверждение указывает на вред щелочности, для пивоваренной воды желателен определенный уровень щелочности. Проблема состоит в том, что вода часто имеет более высокую щелочность, чем нужно для пивоварения. Высокая щелочность может привести к более высокому, чем требуется, pH затирания.

 

Жесткость воды может быть временной или постоянной.

Временная жесткость возникает, когда кальций или магний соединены с карбонатом и бикарбонатом в воде. Временную жесткость можно уменьшить путем обработки кипячением или добавлением извести.

Постоянная жесткость возникает, когда кальций или магний соединены с анионами, такими как хлорид и сульфат, которые невозможно удалить кипячением воды.

 

Для снижения постоянной жесткости воды требуются усовершенствованные процессы умягчения. Процессы дистилляции, деионизации и обратного осмоса (RO) являются примерами усиленных процессов умягчения.

Общая жесткость — это сумма временной и постоянной жесткости воды.

Жесткость часто указывается «как CaCO3». Термин «как CaCO3» также используется для определения щелочности воды, и важно различать эти характеристики воды, даже если они используют аналогичные отчетные термины.

 

2.3 Щелочность

Щелочность — это мера «буферной» способности водного раствора нейтрализовать сильную кислоту и противостоять изменению pH. Щелочность определяется как количество сильной кислоты, необходимое для понижения pH образца воды до определенного pH (обычно от 4,3 до 4,5). Щелочность обычно обусловлена  концентрацией в воде ионов карбоната (CO3), бикарбоната (HCO3) и гидроксила (OH-). Вода с более высокой щелочностью требует большего количества кислоты для изменения pH воды. В обычной питьевой воде щелочность напрямую связана с концентрацией бикарбоната в воде. Щелочность часто указывается с использованием таких терминов, как «как CaCO3», и следует проявлять осторожность, чтобы не путать ее с аналогичными результатами по жесткости. Как и жесткость, щелочность может варьироваться в зависимости от региона.

 

Щелочность существенно влияет на вкус пива. Избыточная щелочность может привести к тому, что pH сусла и пива будет выше желаемого, а вкус пива может ухудшиться. Высокий pH сусла и пива может создать «тусклый» вкус, резкую горечь и более темный цвет пива. И наоборот, когда щелочность слишком низкая, pH сусла и пива может быть слишком низким, что может уменьшить консистенцию пива и повлиять на вкус пива.

Восприятие пива значительно отличается от вина во многом из-за разницы в щелочности пивного сусла и виноградного сусла. Вкус вина можно охарактеризовать как баланс кисло-сладкого, в то время как большинство сортов пива можно охарактеризовать как баланс горького и сладкого. Кислотность вина обеспечивает большую часть баланса сладости вина, в то время как хмелевая горечь обеспечивает большую часть баланса сладости пива. Щелочность виноградного сусла (сока) обычно отрицательная из-за его pH ниже 4,3. После ферментации pH вина обычно находится в диапазоне от 3 до 3,5. Щелочность пивного сусла помогает поддерживать pH пива в диапазоне от 4 до 4,5 и помогает избежать винной зависимости от кислотности для баланса вкуса.

Даже при варке с использованием воды с очень низкой щелочностью пивное сусло обычно буферизуется соединениями из солодовой засыпи для получения pH сусла в диапазоне от среднего до низкого 5. Пивоварам следует избегать чрезмерного подкисления сусла, которое может придать пиву терпкий или винный характер. Влияние щелочности на пивоварение можно улучшить с помощью концепции остаточной щелочности.

 

2.4 Остаточная щелочность

Остаточная щелочность (RA) — это специальное значение, зависящее как от жесткости, так и от щелочности воды, которое помогает оценить потенциальный уровень pH при затирании. RA был описан в 1940-х годах Полем Кольбахом. Он показал, что во время затирания кальций и магний в пивоваренной воде реагируют с фосфатными соединениями (фитинами) в солоде с образованием кислот, которые нейтрализуют щелочность пивоваренной воды. Щелочность воды эффективно снижается за счет ее жесткости. Это взаимодействие между жесткостью пивоваренной воды и щелочностью выражается RA.

 

RA — это индикатор, специфичный для пивоварения, и фактор, определяющий пригодность воды для пивоварения. RA оценивается по следующему уравнению, когда кальций, магний и щелочность вводятся как (мэк / л) или (ppm как CaCO3). В приведенном ниже уравнении предполагается использование ppm «как CaCO3».

 

RA(ppm) = Щелочность(ppm) – (Кальций(ppm)/3,5+Магний (ppm)/7)

 

С RA пивовар может лучше понять взаимосвязь щелочности и жесткости воды и ее влияние на химию затирания и производительность. Упрощенная диаграмма, показывающая щелочность, жесткость и RA, представлена ниже. Линии постоянного прямого восхождения пересекают график по диагонали. Этот график основан на работе А.Дж. Деланж.

 

 

 

 

 

RA можно регулировать либо регулировкой жесткости, либо регулировкой щелочности, как показано в таблице выше. Например, создание профиля воды бертоновского типа путем добавления гипса и / или английской соли является примером снижения RA за счет увеличения жесткости воды. Добавление кислоты в воду является примером уменьшения RA за счет уменьшения щелочности. Обезуглероживание воды кипячением можно использовать для снижения RA в воде с высокой временной жесткостью, поскольку этот процесс снижает щелочность. Добавление мела, извести или пищевой соды — примеры увеличения RA за счет увеличения щелочности. Разбавление воды дистиллированной водой или водой обратного осмоса приближает RA разбавленной воды к нулю. RA дает приблизительный индикатор того, где в конечном итоге окажется pH затора и есть ли необходимость в корректировке химического состава воды. Хотя диаграмма RA предполагает, что цвет пива влияет на то, какое значение RA подходит для пива, взаимосвязь гораздо сложнее. Кислотность, обеспечиваемая различными видами зерна, не пропорциональна цвету, который они придают пиву. Следовательно, прямая связь между цветом пива и RA невозможна. Однако корреляции с кислотностью зерна действительно помогают оценить RA, необходимую при затирании для получения желаемого pH сусла. Обсуждение кислотности зерна и ее вариаций представлено ниже.

 

 

Кислотность зерна

Различные зерна, используемые в пивоварении, в целом можно разделить на четыре категории: базовый солод, кристаллический (карамельный) солод, жженый солод и кислый солод. Каждая категория имеет разные характеристики содержания кислоты.

 

Базовый солод — это солод и зерна, которые не подвергались обжигу для получения сахаров в солоде или зерновом ядре и имеют относительно низкую оценку цвета ((<52 EBC)). Хлопьевидный солод и зерновой следует рассматривать как базовый солод.

Кристаллический солод был обожжён для производства сахаров в солоде и может иметь цвет до ~ 530 EBC.

Жареные зерна — это солод или зерна, обжаренные до цветности более ~ 530 EBC.

Кислый солод — это солод с низкой окраской, в который добавлено от 2 до 3 процентов молочной кислоты для снижения pH затора.

 

Содержание кислоты в жареном и кислотном солоде в некоторой степени постоянное и существенно не меняется в зависимости от цвета солода. Однако кислотность жареного или кислого солода может варьироваться в зависимости от производителя или методов производства. Содержание кислоты в солодах Базовый и Кристалический и зависит от их цветности. В таблице ниже описаны общие вариации содержания кислоты для категорий зерна. Информация о содержании кислоты в зерне была взята из исследования, проведенного Kai Troester, 2009. Имейте в виду, что есть зерна и солод, которые не соответствуют содержанию кислоты, представленной ниже. По этой причине прогнозирование pH затора с помощью этих соотношений все еще неточно.

Кислотность солода
Вид солода Кислотность (Meq/фунт солода)
Базовый (0,28*единиц Lovibond)
Кристалический (карамельный) (0,21* единиц Lovibond)+2,5
Женный 38
Кислый 95

 

Хотя нельзя установить прямую и точную связь между цветом пива и RA, общая связь очевидна. Пиво более светлого цвета выигрывает от более низкого RA, а пиво темного цвета выигрывает от более высокого RA. По мере того, как содержание кислоты в зерновой засыпи затора увеличивается, RA заторной воды также должен увеличиваться пропорционально для поддержания pH затора.

 

Успех пивоварения светлого пива в Пльзене обусловлен наличием там мягкой воды с низкой щелочностью (RA около 0). Точно так же успех пивоварения светлого пива в Бертон-он-Трент обусловлен очень высокой жесткостью и высокой щелочностью, которые все еще обеспечивают низкий RA. Вода с низким RA хорошо подходит для варки светлого пива, поскольку pH затора с большей вероятностью попадет в желаемый диапазон pH. Вода с низким RA менее подходят для пивоварения темного пива, поскольку кислые темные зерна могут снизить pH сусла ниже желаемого, что снижает эффективность ферментов затора и, возможно, дает острое, кислое или терпкое пиво.

 

Успех в пивоварении темного пива в таких местах, как Дублин, Эдинбург, Мюнхен и Лондон, с более высокой остаточной щелочностью воды (RA более 50), обусловлен более кислым темным зерном, используемым в их засыпи. Повышенная щелочность воды и, как следствие, RA снижают повышенное содержание кислоты в темном зерне, чтобы производить более мягкое темное пиво, сваренное в этих местах. Это повысило репутацию этих мест, где варят прекрасное темное пиво. Без дополнительного содержания кислоты в темном зерне для нейтрализации высокой щелочности, pH затора со светлым солодом не попадет в желаемый диапазон для хорошей ферментативной активности, и полученное пиво может иметь резкий характер из-за выщелачивания силикатов, дубильных веществ и полифенолов в сусло во время затирания. В этих местах труднее производить высококачественное пиво светлого цвета, если не снижать щелочность пивоваренной воды. Для приготовления светлого пива с использованием воды с повышенной щелочностью требуется добавление кислоты. Для нейтрализации повышенной щелочности воды при варке светлого пива требуется либо либо кислый солод, либо иная кислота.

 

Содержания кислоты в солодовой засыпи и щелочность воды важны для проведения затирания, обеспечивающего оптимальный уровень pH от 5,2 до 5,8. Ферментативные процессы в заторе затрудняются, когда pH затора выходит за пределы этого диапазона. Ферментативная активность изменяется в зависимости от pH и температуры, как показано на следующем графике (Palmer (1999)).

 

 

 

 

Из рисунка видно, что различные ферменты хорошо работают в диапазоне pH. Следовательно, достижение точного значения pH затора не является критическим для успеха. Достижение pH затора в пределах 0.1-0,2 от желаемой цели может дать приемлемые результаты. Общие рекомендации по целевым значениям pH приведены в таблице ниже. Как видно из таблицы, pH затирания оказывает множественное влияние, и пивовар может настроить pH для достижения определенных целей. Имейте в виду, что на характер могут влиять и другие факторы, помимо pH. pH всего лишь помогает достичь этого характера.

 

Эффект рН при затирании (измерение при комнатной температуре)
Характеристика Диапазон рН
Более ферментируемое сусло с легким телом 5.3-5.4
Менее ферментируемое тело с большим телом 5.4-5.5
Более острое или более кислое пиво 5.1-5.2
Для более светлого цвета 5.3-5.4
Для более темного цвета 5.4-5.6
Для подчеркивания хмеля 5.3-5.5.
Для подчеркивания солода 5.2-5.4

 

 

2.5 Минералы

Растворенные минералы (ионы) обычно присутствуют во всех природных водах, хотя дождевая вода может иметь очень низкие концентрации ионов. Тип и концентрация этих растворенных минералов могут иметь огромное влияние на пригодность воды для пивоварения, ее характеристики при затирании и восприятия вкуса пива. Ниже приводится обсуждение растворенных минералов, которые беспокоят пивоваров. Минеральные соли образуют ионы при растворении в воде. Эти ионы либо положительно заряжены (катионы), либо отрицательно заряжены (анионы).

 

2.5.1 Нежелательные ионы

Во-первых, вода для пивоварения должна быть качественной и безопасной для питья. Для этого необходимо, чтобы вода не содержала загрязняющих веществ и не содержала железа, марганца, нитритов, нитратов или сульфидов или содержала в очень небольших количествах. Органическим загрязнителям и химическим загрязнениям нет места в пиве. Следующие ниже ионы обычно встречаются в системах водоснабжения, но их концентрация должна быть низкой, чтобы не повлиять на готовое пиво.

Железо можно почувствовать в воде при концентрациях более 0,3 частей на миллион (частей на миллион или мг / л), что также может быть указано как 300 частей на миллиард (частей на миллиард или мкг / л). Железо имеет очень металлический вкус, который легко передается в готовое пиво. Популярное руководство гласит, что содержание железа в пивоваренной воде должно быть ниже 0,1 промилле, чтобы избежать его вкуса в пиве. Отложения ржавого цвета на сантехнике могут указывать на повышенное содержание железа в воде. Даже при отсутствии металлического привкуса железо в пивоваренной воде может вызвать реакцию Фентона, которая может окислить пиво и сократить срок его службы.

Марганец можно почувствовать при концентрациях более 0,05 частей на миллион или 50 частей на миллиард. Марганец имеет очень металлический вкус, который легко передается в готовое пиво. Отложения черного цвета на сантехнике могут указывать на повышенное содержание марганца в воде.

Нитраты не вызывают большого беспокойства при пивоварении, но, как правило, их содержание в источнике воды должно быть менее 44 частей на миллион, чтобы защитить младенцев, которые могут пить воду. Концентрация нитратов также может быть указана в форме «Нитрат как азот» (NO3-N). 44 ppm нитрата эквивалентны 10 ppm нитрата в виде азота. Дети и взрослые могут переносить более высокую концентрацию нитратов, и предел в 44 ppm может не вызывать беспокойства в пивоварении. Однако, как сообщается, содержание нитратов в пивоваренной воде должно быть менее 25 частей на миллион (De Clerck, 1957). Высокая концентрация нитратов в воде может превратиться в нитрит в заторе, и нитрит становится ядовитым для дрожжей при уровнях выше 0,1 ppm. Если в воде обнаруживается повышенный уровень нитратов, необходимо также проверить связанные ионы, такие как нитрит и аммиак.

Сульфидные соединения, которые могут иметь запах серы или тухлого яйца, не должны ощущаться в воде.

 

 

2.5.2 Основные ионы в пивоварении

Основные ионы, представляющие интерес для пивоваров, показаны в таблице ниже. Эти ионы оказывают наибольшее влияние на качество и восприятие готового пива.

Главные ионы в пивоварении
Катионы Анионы
Кальций Хлориды
Магний Сульфаты
Натрий Бикарбонаты

 

Эти ионы также можно сгруппировать по-другому. Кальций, магний и бикарбонат создают жесткость и щелочность, которые влияют на pH затора. Ионы натрия, хлорида, сульфата и магния влияют на вкус, что добавляет важные нюансы к восприятию пива.

 

Ионы
Влияющие на жесткость или щелочность Влияющие на вкус
Кальций Натрий
Магний Хлорид
Бикарбонаты Сульфат
Магний

 

Кальций обычно является основным ионом, создающим жесткость воды. Он полезен при затирании для действия ферментов и важен для метаболизма дрожжевых клеток. Типичное сусло, произведенное из пшеницы или ячменя, содержит более чем достаточно кальция для здоровья дрожжей. В заторе кальций реагирует с фосфатами солода (фитинами), снижая pH затора путем осаждения фосфата кальция и высвобождения протонов (H +). Кальций улучшает флокуляцию осадка и дрожжей и ограничивает терпкость шелухи зерна при экстракции. Он также снижает вероятность помутнения и перекарбона, улучшает фильтрацию и улучшает вкус хмеля. Идеальный диапазон концентрации ионов кальция в эле может составлять от 50 до 100 частей на миллион, хотя превышение этого диапазона может вызвать чрезмерное осаждение фосфора (важного питательного вещества для дрожжей) из сусла.

Оксалаты — естественный компонент пивоваренного зерна. Поскольку оксалаты осаждаются в результате образования комплекса с ионным кальцием, недостаточное количество кальция в пивоваренной воде может оставлять избыток оксалата в сусле, что может способствовать образованию пивного камня (оксалата кальция). Рекомендуется минимальная концентрация кальция 40 ppm, чтобы снизить вероятность образования пивного камня. Концентрация кальция менее 40 ppm может быть допустима в пивоваренной воде для пива, которое имеет меньшую минерализацию (например, пилснеры и легкие лагеры), при том понимании, что могут потребоваться дополнительные меры для обеспечения надлежащего осветления пива и удаления пивных камней.

Пивоварение с водой с очень низким содержанием кальция не ухудшает ферментацию, поскольку ячмень и пшеница обеспечивают достаточное количество кальция для здоровья дрожжей. Основные трудности при пивоварении с водой с очень низким содержанием кальция заключаются в том, что может быть нарушена флокуляция дрожжей, а образование пивных камней может повлиять на оборудование. Обе эти проблемы можно решить с помощью таких приемов, как выдерживание, фильтрация и активное удаление пивных камней. Содержание кальция в пивоваренной воде обычно должно соответствовать содержанию кальция, необходимого для данного типа дрожжей. Таким образом, дрожжам для английского эля понадобится вода с высоким содержанием кальция, а дрожжам для чешских лагеров будет достаточно очень низкое содержание кальция. (Брунгард, 2015)

Еще одно соображение заключается в том, что содержание кальция в пивоваренной воде может быть адаптировано для увеличения или уменьшения флокуляции дрожжей. Например, если известно, что дрожжи преждевременно выпадают в осадок, то для уменьшения этой тенденции можно использовать меньше кальция. Для пивоварения большинства лагеров вода с низким содержанием кальция, скорее всего, даст лучшие результаты. Пивоваренная вода с низким содержанием кальция или без него может подойти для лагеров.

Увеличение содержания кальция в заторной воде — полезный инструмент для снижения pH заторной воды. Содержание кальция мало влияет на вкус пива, но он может сочетаться с анионами, которые могут усилить минеральный вкус воды, если они присутствуют в повышенных концентрациях. Проблема пивоваренной воды с высоким содержанием кальция заключается в том, что кальций вытесняет магний из дрожжей, что может отрицательно сказаться на здоровье дрожжей. Избегайте чрезмерного содержания кальция, когда производительность дрожжей ниже ожидаемого. (Примечание: добавление кальция в промывочную воду не снижает pH или щелочность воды, поскольку для завершения этой реакции присутствует небольшое количество солодовых фитинов. Для снижения щелочности и pH промывной воды необходимо использовать кислоту.)

 

Магний обычно является вторым ионом, создающим жесткость воды. Он подчеркивает вкус кисловатой горчинкой при низкой концентрации, но вяжет при высокой концентрации. Магний является питательным веществом для дрожжей и важным сопутствующим фактором для некоторых ферментов. Как и кальций, магний вступает в реакцию с солодом, снижая pH затора, но с меньшим эффектом по сравнению с кальцием. Предпочтительный диапазон концентрации магния составляет от 0 до 30 частей на миллион. Не рекомендуется превышать 40 ppm. Известно, что для хорошей флокуляции дрожжей желательно минимум 5 ppm магния, однако типичный ячменный или пшеничный затор вносит в сусло более 5 ppm магния для правильной флокуляции дрожжей, и нет необходимости добавлять магний в пивоваренную воду, если только добавка желательна из-за вкусовых эффектов. Увеличение содержания магния в заторной воде не является полезным инструментом для снижения pH заторной воды, поскольку допустимый диапазон концентрации магния невелик.

 

Натрий — кислый, соленый вкус натрия усиливает вкус пива, когда он присутствует в умеренной концентрации. Он ядовит для дрожжей и имеет неприятный вкус при чрезмерных концентрациях. При использовании с хлоридом усиливает вкус и придает пиву округлость. Предпочтительный диапазон концентрации натрия составляет от 0 до 150 частей на миллион, но верхний предел должен быть уменьшен в воде с высокой концентрацией сульфата, чтобы избежать жесткости. Практическая максимальная концентрация 100 ppm рекомендуется для пивоварения, но пивовары должны понимать, что вода из исторических мировых пивоваренных центров содержит менее 60 ppm натрия. Поэтому на практике рекомендуется поддерживать концентрацию натрия ниже 60 ppm. Большинство дегустаторов считают, что «соленый» привкус становится очевидным в питьевой воде, когда содержание натрия в ней превышает 250 ppm. Хотя низкое содержание натрия желательно, некоторые сорта пива, такие как Gose, могут иметь гораздо более высокую концентрацию натрия (~ 250 частей на миллион) как часть желаемого вкусового профиля, но этот натрий обычно добавляют в пиво после ферментации.

 

Хлорид — подчеркивает полноту и сладость, улучшает стабильность и прозрачность пива. Идеальный диапазон составляет от 10 до 100 частей на миллион, но верхний предел должен быть уменьшен в воде с высокой концентрацией сульфатов, чтобы избежать резкости или минерального привкуса. При пивоварении с концентрацией сульфата более 100 частей на миллион рекомендуется ограничить содержание хлоридов примерно до 50 частей на миллион. Минеральный вкус Dortmunder Export может быть обусловлен типичной концентрацией хлорида 130 ppm наряду с содержанием сульфата 300+ ppm в воде Дортмунда. Пивовары сочных IPA сообщают, что пивоваренный напиток с содержанием хлорида около 150 ppm и сульфата 75 ppm обеспечивает насыщенность, не задерживаясь слишком долго на нёбе. Хлорид не делает пиво более солодовым, он помогает лучше воспринимать любой солод в пиве.

Имейте в виду, что хлорид-ион — это не то же самое, что дезинфицирующее средство, хлор, и его не следует путать с ним.

 

Сульфат — придает пиву с большим количеством охмеления более острое и сухое ощущение. Идеальный диапазон концентрации составляет от 0 до 350 частей на миллион, хотя концентрация обычно не должна превышать 150 частей на миллион, если пиво не сильно охмелено. Сообщается, что концентрация сульфатов выше 350 частей на миллион вызывает аромат серы в готовом пиве. По этой причине использование исторического профиля воды Бертона (содержание сульфата более 600 частей на миллион) может не дать идеальных элей. Добавление некоторого количества сульфата в воду для пивоварения может помочь высушить финал и избежать чрезмерно полного или приторного послевкусия, даже в стилях солодового пива. Сульфат не делает пиво горьким, он помогает легче воспринимать горечь в пиве. Пивовары должны понимать, что высокий уровень сульфатов в пивоваренной воде наряду с высоким содержанием натрия или хлорида может придать пиву резкий или минеральный привкус.

 

Бикарбонат — это сильно щелочной буфер, который обычно отвечает за щелочность большей части питьевой воды. Солодовые кислоты, образующиеся во время затирания, потребляют часть бикарбоната в пивоваренной воде. Когда недостаточно солодовых кислот для нейтрализации содержания бикарбонатов в пивоваренной воде, pH затора может не попасть в желаемый диапазон, что может снизить действие ферментов и сделать вкус хмеля более резким. При варке пива более светлого цвета, бикарбонат, как правило, нежелателен в пивоваренной воде, и его лучше всего поддерживать ниже 50 частей на миллион или его следует уравновесить дополнительным кальцием, чтобы снизить остаточную щелочность пивоваренной воды. При варке пива более темного цвета в заторную воду может потребоваться некоторое количество бикарбоната, чтобы сбалансировать более высокую кислотность, обеспечиваемую темным зерном. Высокая концентрация бикарбоната и его результирующая щелочность нежелательны в промывочной воде из-за повышенного потенциала выщелачивания силикатов, дубильных веществ и полифенолов с резким вкусом в сусло. Возможность выщелачивания этих соединений из зерна увеличивается по мере того, как плотность оставшегося сусла падает во время промывки. Контроль и регулировка содержания бикарбоната в пивоваренном растворе является важным фактором для получения желаемого pH затора и последующего pH сусла в котле. Щелочность можно приблизительно определить по концентрации бикарбоната (или наоборот), если pH воды меньше 8,5. Это предположение справедливо для многих источников естественной воды. Уравнение ниже обеспечивает это утверждение.

 

Щелочность (ppm как CaCO3) = Бикарбонаты(ppm) * 0,82

 

2.5.3 Кислоты

Кислоты могут быть важным компонентом при регулировании воды для пивоварения. Кислоты бывают твердыми и жидкими, и все они добавляют протоны водорода (H +) к воде и понижают pH раствора. Кислоты также добавляют в воду свой уникальный анион. Часто анионы обладают характерным ароматом, который может дополнять или ухудшать вкус пива, когда они присутствуют в пиве на уровнях выше их вкусового порога. Некоторые кислоты более заметны в пиве, чем другие.

 

Фосфорную кислоту в пиве трудно заметить, поскольку пиво содержит аналогичные фосфатные соединения. Как правило, это наиболее нейтральная по вкусу кислота, используемая в пивоварении, и различные фосфатные анионы остаются относительно незаметными для большинства дегустаторов при концентрации менее 1000 ppm.

 

Соляная и серная кислоты могут добавлять хлорид- или сульфат-ионы, что может быть желательно для вкусового профиля. Вклады и ограничения для этих ионов обсуждаются в разделе выше.

 

Лимонная, яблочная и винная кислоты могут добавить пиву фруктовый или эфирный оттенок. Типичные пороги вкуса анионов для большинства дегустаторов следующие: (цитрат = 150) (малат = 100) (тартрат = 600) частей на миллион.

 

Молочная и уксусная кислоты могут придать пиву уникальный вкус. Молочнокислый мягкий, а уксусный — острый. Типичные пороги вкуса анионов для большинства дегустаторов: (Лактат = 400) (Ацетат = 175) частей на миллион.

 

 

2.5.4 Второстепенные ионы

В воде и сусле есть второстепенные ионы, которые могут влиять на ферментацию и аромат. Нежелательные ионы были выделены в начале этого раздела. Минорные ионы могут иметь положительный или отрицательный эффект в зависимости от их концентрации.

 

Калий входит в состав солода и входит в состав сусла. Ионное содержание калия в воде оказывает некоторое влияние на вкус, добавляя пиву «соленость» при повышенной концентрации (типичный порог вкуса около 100 частей на миллион). Сообщается, что калий в воде при уровнях выше 10 ppm ингибирует определенные ферменты. Поскольку калий вносит солод, нет необходимости добавлять больше калия в пивоваренную воду. Карбонат калия популярен в виноделии из-за его способности осаждать винную кислоту и нейтрализовать излишнюю кислотность. Однако типичное пивное сусло не содержит значительного количества винной кислоты, и его использование в пивоварении менее привлекательно.

 

Цинк является питательным веществом для дрожжей, если он присутствует в очень низких концентрациях от 0,1 до 0,2 ppm, и этот уровень не должен превышать 0,5 ppm в сусле. Цинк присутствует в солоде, и его извлечение улучшается при более низком pH затора. При более высоких концентрациях (> 1 ppm) цинк становится токсичным для дрожжей и имеет металлический привкус. Коммерческие питательные препараты для дрожжей обычно содержат цинк. Для получения желаемой концентрации цинка в сусле можно использовать хлорид цинка или сульфат цинка. Однако дозировка этих солей цинка очень низкая. Например, доза твердого гептагидрата сульфата цинка составляет 1 грамм на 1600 литро эля или 1 грамм на 320 000 литров лагера. Обработка воды обратным осмосом снижает содержание цинка в воде обратного осмоса до чрезвычайно низких концентраций. Пивоварение с использованием RO или дистиллированной воды (или любой природной воды с содержанием цинка менее 0,1 ppm) должно включать добавки цинка.

 

Медь является полезным комплексообразующим агентом при низкой концентрации (~ 0,1 ppm) в сусле. Сульфиды и другие сернистые соединения могут образовывать комплекс из сусла с медью. Концентрация меди должна быть ниже 1 ppm, чтобы избежать мутагенного воздействия на дрожжевой и металлический привкус. В исторической практике пивоварения часто использовались все медные котлы для варки, поэтому маловероятно, что произойдет передозировка сусла из-за контакта с медью. Небольшой площади обнаженной металлической меди, контактирующей с суслом во время процесса пивоварения, обычно достаточно, чтобы обеспечить полезный вклад меди. Например, пары дюймов медных трубок в партии объемом 5 галлонов (19 л) может быть достаточно для получения полезной концентрации меди в сусле. Во время кипячения трубка помещается в котел и используется повторно. Если пивоваренное оборудование или трубопровод для подачи воды уже включают медные трубки или поверхность внутри системы, то добавление куска меди в котел для кипячения может быть ненужным. Пивовары должны знать, что избыток ионов меди в пивоваренной воде увеличивает вероятность окислительных (Фентоновских) реакций, которые могут ускорить окисление и черствение готового пива. Сохранение низкого (но не слишком низкого) содержания меди в пивоваренной воде и сусле должно улучшить долговечность пива.

 

P.S. Следующая часть уже переводится…

 

 

Обсудим?

форум пивоваров
Источник: https://www.brunwater.com/water-knowledge
5

Автор публикации

не в сети 4 часа

Artem1991

349
Комментарии: 4Публикации: 28Регистрация: 15-01-2021
Метки: , , , , , , , , , . Закладка Постоянная ссылка.

Обсуждение закрыто.