Вода для пивоварения

11.04.2017
Солевой состав воды оказывает большое влияние на качество и характер вырабатываемого пива, поэтому для получения отдельных сортов его следовало бы подбирать воду определенного состава.
Вода является средой, в которой протекают все технологические процессы, в основном биохимические, поэтому для их протекания необходимы определенные условия внешней среды, благоприятные для действия ферментов и жизнедеятельности дрожжей.
В природных водах чаще всего содержатся следующие ионы: катионы — H+, Nа+, К', NH4, Са", Мg", Fе", Fе''' и анионы ОН', Сl', НСО3', NО2', NО3', СО3'', SО4''. Эти катионы и анионы имеют важное значение, В воде образуют соли: бикарбонаты кальция, магния и натрия, карбонат натрия, сернокислый натрий, хлористые соли натрия, магния, кальции и др.
При изготовлении пива большое значение придают жесткости воды, которую выражают в мг-экв/л (1 мг-экв/л жесткости соответствует 20,04 мг/л Са" или 12,10 мг/л Мg''').

Различают карбонатную (временную) и некарбонатную (постоянную) жесткость, Карбонатная жесткость воды обусловлена наличием карбонатов кальция и магния, которые при кипячении воды превращаются в слаборастворимые карбонаты и гидраты кальция и магния (СаСО3, МgСО3 и Мg(ОН) 2 и выпадают в осадок.
Постоянная жесткость связана с солями тех же катионов, не выпадающих в осадок при кипячении (СаО2, МgО2, СаSO4, МgSО4). Щелочность воды обусловлена количеством анионов НСО3', СО3', ОН' и в меньшей степени НS', НSiO3', НРО4' и, так же как жесткость выражается в мг-экв/л.
Различают карбонатную, бикарбонатную и гидратную жесткость в зависимости от вида анионов, которыми она обусловлена.
Окисляем ость воды зависит от содержания в ней главным образом органических веществ и отчасти от таких неорганических веществ, как сульфиты, закисное железо, которые легко окисляются. Высокая окисляемость является обычно признаком загрязнения воды. Наличие нитрит иона (NО2') даже в небольших количествах уже указывает на загрязнение воды органическими веществами.
Соли воды в зависимости от их способности реагировать с солями, содержащимися в солоде, принято делить на химически активные и химически неактивные. Первые влияют на изменение pH затора, это карбонаты и сульфаты Са", Мg", Nа' и К' и хлориды Са" и Мg''.
Соли, изменяющие pH среды в кислую сторону (СаSО4 и МgSО4), являются в пивоварении полезными, и бикарбонаты Са(НСО3)2, Мg(МСО3)2 и NаHСО3 и карбонат Nа(Nа2СО3) являются вредными солями, так как сдвигают pH в щелочную сторону.
При затирании солода отдельные ионы солей воды вступают в реакцию с ионами солей солода, в частности с имеющимися в нем кислыми (первичными) и средними (вторичными) фосфатами, а так как вода содержит щелочные соли, то соединения, образующиеся в результате указанных реакций, могут сдвигать кислотность затока в ту или другую сторону и изменять его pH. Ферментные системы в неблагоприятных условиях внешней среды изменяют свое действие, вследствие чего снижается полнота извлечения экстракта, изменяются его состав, степень сбраживания сусла, окраска сусла и лива, степень растворения хмелевых веществ и т. п.
В создании постоянства реакций, необходимых для протекания нормальных ферментативных процессов, большую роль играют буферные вещества или буферные системы, из которых основное значение имеют фосфатная и бикарбонатная системы.
Протекающие здесь реакции ослабления кислотных и основных свойств среды могут быть схематично изображены следующими уравнениями:

В реакциях, приведенных выше, если участвующие в них кислота и щелочь взяты в концентрации 0,1 н, растворов, сдвиг pH значительный: с pH 1,07 (HCl) до pH 4,53 (KH2PО4) и с pH 13,07 (КОН) до pH 9,18 (K2HPО4).
Находящиеся в воде щелочные, или кислые, соединения с поступившими вместе с солодом фосфатами создают системы, препятствующие сильному сдвигу кислотности в ту или другую сторону.
Бикарбонаты и сама угольная кислота тоже участвуют в ослаблении вредного влияния сильных кислот и сильных оснований:

В первой реакции высокая кислотность, обусловливаемая наличием соляной кислоты, уничтожается полностью, так как получившаяся угольная кислота разлагается на углекислоту и воду, причем СО2 из раствора удаляется; во втором случае pH снижается с 13,07 до 8,7.
Заторная масса содержит следующие соли; фосфаты, соли органических кислот и сульфаты, причем преобладают соли калия.
При повышении температуры вторичные фосфаты кальция и магния распадаются:

Третичный фосфат кальция сразу выпадает в осадок, и сусло подкисляется. Третичный фосфат магния выпадает не сразу и при охлаждении может опять перейти в раствор; реакция обратима, Этим объясняется, что затор в горячем состоянии имеет более низкий pH, чем в холодном.
Неблагоприятное влияние бикарбонатов при затирании солода уменьшается под действием первичных фосфатов:

Вредное влияние карбоната натрия можно предотвратить, воздействуя на среду хлористыми солями кальция:

Представляет интерес действие сернокислых солей на фосфорнокислые соли затора, в частности влияние сернокислого кальция на вторичный фосфат калия:

В этом случае происходит явное подкисление затора за счет образования первичного фосфорнокислого калия, сопровождаемое выпадением в осадок третичного фосфорнокислого кальция. Это основная реакция при искусственном гипсовании заторов. Такая же реакция в заторе при высокой температуре происходит и с сернокислым магнием.
Влияние на вкус нива и на технологический процесс отдельных солей и ионов а их сочетаний исследовал В.Г. Тихомиров.
Применение воды с содержанием бикарбонатов кальция, магния и натрия может вызвать некоторый сдвиг pH сусла в щелочную сторону и, как следствие, понижение выхода экстракта за счет меньшего накопления мальтозы и растворения азотистых веществ, Повышается содержание в сусле и пиве дубильных веществ, цветности и вязкости.
Бикарбонат кальция повышает несколько хмелевую горечь при общей полноценности вкусовых свойств. Бикарбонат магния ухудшает качество пива, делает его вкус пустым, с грубой горечью.
Вода, содержащая сульфаты и хлориды кальция, магния и натрия, благоприятно действует на заторы: происходят понижение кислотности их, повышение содержания сахаров и азотистых веществ, уменьшение цветности.
В особенности благоприятное действие на качество пива оказывают сульфаты и хлориды кальция, придавая ему полноценность и тонкую хмелевую горечь; сульфаты и хлориды магния придают пиву терпкий привкус, и сульфаты и хлориды натрия благоприятствуют наличию в пиве мягкого вкуса и быстроисчезающей хмелевой горечи.
Во всех отношениях при производстве светлых сортов пива применение воды, содержащей сульфаты кальция в сравнительно больших количествах, ведет к хорошим результатам, а если вода содержит, кроме того, хлористый натрий в количествах, превышающих содержание сульфатов, пиво приобретает мягкий, гармоничный вкус.
В работе В, Г. Тихомирова приведены шесть разных по составу тиков воды и указываются особенности технологических показателей, получаемых при их использовании, Наилучшие результаты достигнуты с водой, в которой содержалось 10,8 мг-экв/л (734,4 мг/л) СаSО4 и 11 мг-экв/л (610,5 мг/л) СаСl2: самый большой выход экстракта, низкая цветность сусла, наибольшее содержание белковых веществ, наибольшее содержание сахаров, в том числе мальтозы, наиболее низкое содержание дубильных веществ, самая низкая вязкость и высокая концентрации водородных ионов сусла и пива, благоприятный предел осаждения сульфатом аммония готового пива. Магниевая вода, содержащая 7,1 мг-экв/л (427,1 мг/л) MgSO4 и и 7,1 мг-экв/л (590,4 мг/л) МgCl2, уступала кальциевой воде по выходу экстракта и ряду других показателей.
В общем, в воде, применяемой для изготовления пива, желательно иметь сравнительно небольшое содержание карбонатов — менее 50 мг в 1 л. Вместе с тем наличие умеренных количеств гипса и хлористого натрия является благоприятным; вода, содержащая 150—300 мг/л гипса и 75—100 мг/л хлористого натрия, считается пригодной для получения полноценного пина. Содержание магниевых солей не должно превышать 100 мг/л, а азотнокислых солей — 30 мг/л.
Воду следует оценивать не по общему содержанию в ней солей, а по их действию. При этом надо учитывать даже не общее количество карбонатов, обусловливающих щелочность воды, а то их количество, которое остается в свободном состоянии после частичной компенсации ионами кальция и магния. Эта щелочность получила название остаточной щелочности. Щелочность же, уничтожаемая благодари действию ионов кальция и магния, называется компенсированной щелочностью.