Вода в пивоварении

В процессе изготовления пива используется множество ингредиентов, но основную массу в продукте составляет вода, что обуславливает сильное влияние ее качества на качество готового напитка. 

Отдельные примеси, содержащиеся в воде, не только напрямую влияют на вкус пива, но и корректируют ход его приготовления (изменяют продолжительность брожения и варки пива и т. д.).

Традиционные сорта пива обладают индивидуальными особенностями во многом из-за состава воды, используемой для пивоварения в конкретном месте. Состав воды для изготовления определенного сорта пива исторически обусловлен природными особенностями источников водоснабжения региона его возникновения, т. е. определяется минеральным составом грунта и характером водоносных горизонтов данной местности. Учитывая достаточно ограниченное число минералов, серьезно влияющих на состав воды, при изучении состава воды для пивоварения можно ограничиться следующим набором ионов:

Катионы Анионы
Кальций (Са2+) Сульфаты (SO42-
Магний (Мg2+) Хлориды (Cl-)
Натрий (Na+) Бикарбонаты (HCO3-)

 

Особенности геологического и минералогического разнообразия влияют на индивидуальный состав воды для приготовления пива. Соли, обеспечивающие данный минеральный состав, имеют низкую растворимость и могут быть обусловлены воздействием различных минералов сходного состава.

Кальций (Са2+)

  • отвечает за жесткость воды (наряду с магнием, стронцием и барием);
  • стабилизирует и активирует действие ферментов;
  • положительно влияет на фильтрацию сусла;
  • влияет на коагуляцию белковых веществ, экстракцию вяжущих веществ и образование красящих веществ;
  • снижает выход горьких кислот хмеля, что улучшает флокуляцию дрожжей.

Наиболее желательным диапазоном концентрации кальция считается 50-150 мг/л, концентрация свыше 250 мг/л может привести к ухудшению качества продукта.

Магний (Мg2+)

  • по действию аналогичен кальцию, но в меньшей степени выраженности.

Оптимальный диапазон концентрации магния - 0-30 мг/л. При концентрации выше 30 мг/л магний может придавать пиву неприятный привкус, а при концентрации выше 50 мг/л и вовсе испортить пиво.

Сульфаты (SO42-)

  • участвуют в формировании хмелевой горечи и аромата;
  • повышают образование диоксида серы во время брожения, что увеличивает стойкость пива.

Диапазон содержания сульфатов довольно широкий: от 0 до 350 мг/л. Чем выше концентрация, тем сильнее чувствуется сухая грубая хмельная горечь. Концентрация сульфатов свыше 750 мг/л может негативно повлиять на здоровье.

Хлориды (Cl-)

  • задействованы в формировании солодового вкуса и аромата;
  • повышают активность а-амилазы;
  • снижают флокуляцию дрожжей.

При концентрации свыше 200 мг/л хлориды могут вызвать снижение скорости сбраживания и осветление пива, а также вызывать коррозию оборудования.

Сульфаты и хлориды участвуют в формировании вкуса пива. Для солодового пива концентрация хлоридов может быть значительно выше, чем сульфатов, а для хмелевого пива - наоборот. Для баланса вкуса их содержание должно быть примерно одинаковым.

Натрий (Na+)

  • усиливает полноту вкуса и участвует в метаболизме дрожжей.

Диапазон концентрации натрия 5-150 мг/л считается оптимальным для разных сортов пива. Концентрация свыше 200 мг/л вредна для здоровья.

Бикарбонаты (HCO3-)

  • повышают щелочность воды и, соответственно, pH затора, сусла и пива в целом.

В щелочной воде ферменты работают хуже, вымываются нежелательные компоненты из солода, которые ухудшают качество пива и повышают его цветность. Для светлых сортов пива концентрация бикарбонатов ограничивается 50 мг/л, для янтарных - диапазоном 50-150 мг/л, а для темных сортов - 150-400 мг/л.

Для приближения состава исходной воды к составу воды, используемой для приготовления пива в традиционных областях, зачастую используют добавки солей, близких к природным по своему составу и свойствам:

Вещество Химическая формула Вносимые ионы Растворимость в воде Примечания
Сульфат кальция 2-водный (гипс)  CaSO4*2H20  23% Ca2+
 56% SO42-
 (и 21% воды) 
 Низкая Для более качественного растворения пивовары вносят гипс в воду, перенасыщенную диоксидом углерода (CO2), а затем уже растворенную смесь добавляют в технологическую воду в нужных пропорциях. 
Сульфат магния 7-
водный (эпсомит,
английская горькая
соль) 
 MgSO4*7H2O 10% Ma2+
39% SO42-
(и 51% воды) 
 Хорошая   
Хлорид натрия
(поваренная соль) 
 NaCl 39% Na+
61% Cl-
 Хорошая  В пивоварении не
допускается использование
йодированной соли. 
Гидрокарбонат натрия
(сода пищевая)
 NaHCO3 27 % Na+
73% HCO3- 
 Хорошая   
Хлорид кальция 2-водный  CaCl2*2H2O 36% Ca2+
64% Cl-
 Хорошая   
Карбонат кальция (мел)  СаСО3 40% Ca2+
60% HCO3- 
 Плохая Хорошо растворим в кислой среде или воде, перенасыщенной углекислым газом (СО2). Применяют для подщелачивания воды для некоторых типов пива.

 

Многие используемые соли характеризуются низкой растворимостью, что значительно усложняет их равномерное внесение в объем приготавливаемой воды и делает невозможным получение воды с точным солевым составом (растворимость таких солей сильно зависит от температуры, рН воды и других факторов), а также не допускает автоматизированное приготовление воды с гарантированным заданным солевым составом.

Для исключения негативных факторов, присущих малорастворимым солям, необходимо использовать соли с высокой способностью к растворению в воде, что позволяет использовать прецизионное дозирующее оборудование для точной дозировки минеральных реагентов в поток очищенной воды.

При использовании оборудования дозирования жидких реагентов можно использовать следующие соли:

Вещество Химическая формула  Вносимый катион  Вносимый анион
Хлорид кальция CaCl2 Ca2+ Cl-
Хлорид магния MgCl Ma2+ Cl-
Сульфат магния  MgSO4
Ma2+ SO42-
Хлорид натрия  NaCl Na+ Cl-
Сульфат натрия  Na2SO4 Na+ SO42-
Гидрокарбонат натрия NaHCO3 Na+ HCO3-
Хлорид калия KCl K+ Cl-
Сульфат калия  K2SO4 K+ SO42-
Гидрокарбонат калия KHCO3 K+ HCO3-

 

Для коррекции водородного показателя (рН) можно использовать следующие реагенты:

Вещество Химическая формула  Действие Вносимые ионы
Кислота соляная  HCl  Понижение рН Cl-
Кислота серная  H2SO4 Понижение рН  SO42-
Гидроокись натрия NaOH Повышение рН Na+
Гидроокись калия KOH Повышение рН K+
Гидрокарбонат натрия  NaHCO3 Повышение рН HCO3; Na+
Гидрокарбонат калия   KHCO3 Повышение рН HCO3- ; K+

 

При использовании минеральных добавок следует учитывать, что в процессе дозирования изменяется не только катионный состав, но и вносится определенное количество анионов. В связи с тем, что состав растворимых солей отличается от состава малорастворимых солей тех же металлов (катионов), определяющих состав природной воды, точно соответствовать составу природной воды по анионно-катионному составу возможно в ограниченном числе случаев, но комбинируя различные минеральные соли (добавки), можно приблизиться к требуемым значениям отдельных катионов и анионов.

Для реализации данного подхода требуется применять специальное оборудование — станции дозирования, которые обеспечивают точное введение необходимого количества раствора минеральных добавок независимо от величины потока очищенной воды.

Наша компания для этих целей разработала специальную автоматическую станцию пропорционального дозирования.

Алгоритм выбора дозируемых солей сводится к определению целевых компонентов в подготовленной воде, исходя из возможных составов для дозирования и определения получаемого состава воды, с последующим анализом подготовленной воды (определением катионов/анионов, которые превышают требуемые значения) и определением возможности использования данного состава или принятием решения о корректировке типа вносимого реагента или его количества (допустимого отклонения от требуемого состава).

Достаточно узкие границы диапазона содержания примесей для получения конкретного типа (профиля) воды при варке пива зачастую требуют практически полного удаления природных компонентов для последующего направленного придания заданного состава очищенной воде. В качестве метода очистки, позволяющего решить данную проблему и получить деминерализованную воду для последующего дозирования в нее необходимых компонентов, применяется мембранная технология очистки методом обратного осмоса, например, установки модельного ряда СОМ.

Расчетный метод определения состава воды после её очистки на установке обратного осмоса показывает почти полное отсутствие солей.

No п/п

 

Показатель, ед.
измерения
В исходной воде    В воде после установки
обратного осмоса
 По ТИ 10-5031536-73-10
(для производства пива)
 1 Ca2+, мг/л  70  0,3  40-80
 2 Mg2+, мг/л  15  0,1  следы
 3 Cl-, мг/л 25  0,2  100-150
 4 SO42-, мг/л 50  0,2  100-150
 5 HCO3- мг/л 180 (расчетн.)  3   -
 6 рH, ед. рН 7  5,5  6-6,5

 

Это позволяет не учитывать количество солей, присутствующих в исходной воде. 

Для получения воды в соответствии с ТИ 10-5031536-73-10 в очищенную воду требуется внести соли кальция, хлориды, сульфаты, а также несколько повысить рН. 

Дозируемое вещество
Величина дозирования, мг/л Результат
CaCl2 170-220 Достижение требуемого уровня содержания Ca2+ (60-80 мг/л) и Cl-- (105-140 мг/л)
Na2SO*   150-220 Достижение требуемого уровня содержания SO42- (100-150 мг/л) с одновременным внесением Na+ (50-75 мг/л)
NaHCO3 ** 80-100 Достижение требуемого уровня рН (6-6,5), с одновременным повышением содержания HCO3-  (60 - 75мг/л)

* - возможно использовать К2SO4

** - возможно использовать КHCO3, NaOH, KOH.

 

Наша компания производит весь спектр оборудования водоподготовки для производства пива:

 

 

Скачать опросный лист для предприятий

 

Отправить заявку