pH-фактор затора – подготовка воды для пивоварения. Пиво вода

pH-фактор затора – подготовка воды для пивоварения

06.05.2018

Многие пивовары варят пиво на протяжении многих лет и при этом никогда не задумываются ни о pH-балансе, ни о составе воды, которой они пользуются. Тем не менее, у них часто получается хорошее пиво. К тому же, в подавляющем числе случаев домашние пивовары варят из экстрактов и, поэтому, pH-фактор не имеет для них большого значения.

Но, когда речь заходит о чистозерновом пиве, состав воды для пивоварения приобретает большое значение. Особенно это касается областей, для которых характерна чрезвычайно жесткая вода, где пивовары вынуждены использовать бутилированную воду, чтобы получить напиток, хотя бы отдаленно напоминающий пиво. Интересно, что pH-фактор затора оказывает значительное влияние на процесс затирания в целом, также как и на вкус готового чистозернового пива.

Основные сведения о pH-факторе: щелочность и кислотность

pH-фактор чистой воды составляет 7,0. Это означает, что она не является ни щелочной не кислой. Если вспомнить школьный курс химии, то это, к тому же, означает, что количество свободных H+ ионов (ионов водорода) в такой воде пропорционально количеству OH- (гидроксид-) ионов, при этом создается соответствующая концентрация, необходимая для образования h3O. Если в воде содержится избыточное количество H+ ионов, то мы называем такую воду кислой (низкий уровень pH), в то время как излишек OH- ионов приводит к образованию щелочной воды (высокий уровень pH).

Чистая дождевая вода, проходя через атмосферу и почву, поглощает CO2 и кальций. Указанные химические элементы будут соединяться с H+ ионами, оставляя группу свободных OH- (гидроксид-) ионов, которые и делают воду более щелочной, а значение pH-фактора при этом увеличивается. В большинстве случаев водопроводная вода является немного щелочной именно по этой причине. Действительно жесткая вода может характеризоваться повышенной щелочностью.

Интересно, что все сорта солода (и, в частности, темного солода) содержат в себе фосфаты, которые вступают в реакцию с ионами кальция и магния в щелочной воде, высвобождая H+ ионы, которые делают смесь кислой. Добавление солода и, в частности, темного солода, приводит к уменьшению значений pH-фактора смеси воды и солода в заторе.

Значение pH-фактора затора

pH-фактор затора имеет очень большое значение для правильного превращения сахаров в процессе затирания, а также из-за его воздействия на готовое пиво. Затирание должно осуществляться при значениях pH, находящихся в диапазоне между 5,1 и 5,3. Однако очень важно отметить, что речь идет о pH-факторе уже перемешанного затора, который, как уже было отмечено выше, зависит от цвета и количества солода, добавленного в пиво. В большинстве случаев перемешанный затор представляет собой слегка щелочной раствор (pH > 5,3), который требует добавления кислоты или вещества, обладающего буферными свойствами, для уменьшения значении pH-фактора до 5,2.

В то время как коммерческие пивоварни имеют возможность точно предсказывать значения pH-фактора заранее, очень немногие домашние пивовары имеют для этого обстоятельные знания и информацию. Проблема состоит в том, на pH-фактор солода могут влиять: его цвет, количество, сорт и даже поставщик сырья. К тому же, исходный состав воды и, соответственно, результаты ее взаимодействия с солодом зависит от конкретного рецепта. Необходимо помнить также, что коммерческие пивоварни каждый раз используют одни и те же ингредиенты для конкретного рецепта, тогда как домашние пивовары поступают так только изредка.

Вот почему домашние пивовары вынуждены измерять pH-фактор каждого затора сразу после перемешивания и корректировать его значения как можно раньше, т.е. в самом начале процесса затирания.

Измерение pH-фактора может осуществляться различными способами, включая pH- (лакмусовые) полоски, точные pH-полоски и даже электронные pH-метры. Среди всех указанных способов точные pH-полоски являются наиболее практичными и приемлемыми по цене. Обычные pH-полоски не способны измерить pH-фактор с точностью до десятых. В то время как электронные pH-метры дороги и требуют частой замены электродов для сохранения их точности.

Еще одно практическое наблюдение заключается в том, что обычно пивовар имеет дело с горячим затором, поэтому значения pH-фактора необходимо корректировать, учитывая при этом температуру затора. Уровень pH горячего сусла почти всегда выше, чем в действительности. Такой эффект можно компенсировать либо посредством быстрого охлаждения образца сусла до комнатной температуры перед измерением, либо путем использования поправочного коэффициента после взятия показаний. Чтобы определить применимый поправочный коэффициент необходимо сверится с документацией, прилагаемой к pH-полоскам.

Способы корректировки pH-фактора затора

Домашним пивоварам доступно несколько способов корректировки pH-фактора сусла. Как уже отмечалось выше, в большинстве случаев необходимо понизить уровень pH, чтобы достигнуть целевого значения, равного 5,2.

Соли кальция и магния: Для понижения уровня pH в сусло можно добавлять следующие соли: сернокислый кальций (гипс) (CaSO4), соль Эпсома (сульфат магния) (MgSO4) и хлорид кальция (CaCl). Ионы кальция и магния этих солей уменьшают щелочность воды. Стоит отметить, однако, что сульфат- и хлорид- ионы вступают в реакцию с фосфатами, содержащимися в заторе, что может привести к появлению постороннего привкуса. Это означает, что соли нужно добавлять в ограниченных количествах. Высчитать подходящее количество солей можно с помощью специальной программы на сайте www.beersmith.com. Предполагаемые ограничения: 50-150 ч.на млн. – для кальция, 50-150 ч.на млн. – для сульфатов, 0-150 ч.на млн. – для хлоридов и 10-30 ч.на млн. – для магния. См. статью о химическом составе воды для получения более подробной информации.

Пищевые кислоты – Кислоты высвобождают H+ ионы и непосредственно понижают щелочность затора. Среди часто используемых кислот стоит упомянуть: фосфорную, серную и молочную. Добавление каждой из них в чрезмерных количествах также может привести к появлению посторонних привкусов и попаданию в пиво лишних ионов. Фосфорная кислота используется для получения соды, и ее использование увеличивает количество фосфатов в заторе. Молочная кислота содержит лактаты (соли молочной кислоты) и часто добавляется в Бельгийские сорта пива для придания напитку кислого вкуса. Использование серной кислоты приведет к увеличению количества сульфатов. В общем, кислоты должны применяться пивоварами в самых малых количествах, только для достижения целевого значения pH-фактора. Количество кислоты варьируется в зависимости от ее концентрации и объема сусла.
Кислый солод – В соответствии с Немецким законом о чистоте (Райнхайтсгебот), который запрещает внесение добавок в Немецкое пиво, кислый солод используется при варке легких сортов пива для понижения уровня pH. Кислый солод получается при добавлении в солод молочных бактерий, в результате чего за короткий период времени образуется молочная кислота. Введение кислого солода в затор равноценно добавлению в затор молочной кислоты. Кислый солод в количестве 1% от всей зерновой засыпи понизит значение pH-фактора солода примерно на 0,1.

Кислый затор - Еще один способ, разработанный в Германии, заключается в приготовлении кислого затора, содержащего все ту же молочную кислоту, выработанную молочными бактериями. Согласно этому способу необходимо затереть некоторое количество зерна, охладить его до 80F (27C), а затем добавить немного свежего солода (который естественно содержит множество молочных бактерий) и оставить эту смесь настаиваться на ночь. Бактерии быстро окислят затор и в нем начнутся процессы брожения, сопровождающиеся выделением молочной кислоты. На следующий день кислый затор можно смешать с обычным затором для уменьшения значения pH-фактора. Проблема с кислым затором состоит в том, что его собственный pH-фактор может изменяться, кроме того, процесс его приготовления можно считать достаточно трудоемким.

Кислотная пауза – Редко применяется в наши дни, благодаря возможности использования современного высоко-модифицированного солода. Кислотная пауза при температуре 95F (35C) приводит к распаду фитинов, содержащихся в солоде, и образованию фитиновой кислоты, которая и понизит уровень pH. Кислотная пауза традиционно соблюдалась в Германии при применении 3-х этапного отварочного способа затирания. Этот способ наиболее эффективен при использовании не полностью модифицированного солода.
Стабилизатор pH 5,2 – многие магазины товаров для пивоварения в настоящее время предлагают такую добавку, как стабилизатор pH 5,2. Данная добавка представляет собой порошок, который можно добавлять в пиво для понижения уровня pH затора до 5,2. Стабилизатор состоит из веществ, обладающих буферными свойствами, которые понижают щелочность затора. Это приемлемое и достаточно простое решение для любого домашнего пивовара, который располагает не самой плохой водой.

Вода — Beeropedia.ru

Вода

Именно благодаря наливу солод и хмель отдают свои сахара, аромат и вкус, к тому же вода стимулирует энергичную деятельность дрожжей по превращению Сахаров в алкоголь. Чистота воды, используемой в пивоварнях, обеспечивает производство пива, не инфицированного бактериями, а жесткость/мягкость определяет вкусовые качества готового пива. Пивовару, желающему произвести настоящий Pilsner, потребуется мягкая вода, а производитель светлого эля нуждается в жесткой воде с высоким содержанием минеральных солей. Уровень содержания солей в воде чешского города Пльзень — 30,8 части на миллион. До индустриальной революции, когда химический состав воды начал изменяться в связи с деятельностью человека, лондонская вода славилась своей мягкостью и считалась идеальной для изготовления майлдов, портеров и стаутов. В городе Бёртон-на-Тренте, на родине классических английских светлых элей, вода жесткая, содержание солей доходит до 1226 частей на миллион. Сотни лет назад, когда городскую воду было небезопасно пить, пивоварни строили около естественных источников и родников либо прибегали к услугам специалистов, с помощью лозы определяющих местонахождение подземных источников, из которых пополнялись запасы чистой воды не только для варки пива, но и для использования при проращивании ячменя.

Любая вода — родниковая, речная, озерная — есть результат выпадения на землю осадков. Капли дождя в процессе падения растворяют атмосферные газы, подкисляющие дождевую воду. Больше всего в ней содержится угольной кислоты. Достигая земли, вода впитывается в верхний слой почвы и, просачиваясь сквозь пористые породы и минеральные слои, аккумулируется в горизонтах грунтовых вод на непроницаемых для воды слоях грунта. Во время своего дальнего и долгого пути вода

абсорбирует минеральные соли. Тип и количество солей зависят от характера пород в той или иной местности. На нерастворимых породах, таких, как сланец или гранит, вода остается мягкой, т. е. практически свободной от минеральных солей. На поверхность земли вода возвращается, либо пробиваясь наверх под давлением и образуя источник, либо стекая в реку, либо через пробуренные человеком скважины, откуда она подается с помощью насосов.

СИМПАТИИ И АНТИПАТИИ

Чаще всего временная жесткость воды бывает обусловлена наличием в ней бикарбоната кальция. Бикарбонат кальция (мел) — головная боль всех пивоваров: эта соль замедляет процесс брожения и снижает эффективность действия других минералов. Как известно всем живущим в районах с жесткой водой, наличие в ней бикарбоната кальция приводит к образованию в чайниках толстого слоя накипи. Пивовары по возможности избавляются от бикарбоната кальция посредством кипячения или фильтрации воды.

С другой стороны, сульфату кальция, или гипсу, пивовары радуются ничуть не меньше, чем бесплатному пиву: он выступает катализатором во взаимодействии энзимов с крахмалом, в результате которого последний на этапе затирания солода преобразуется в сахар. Кроме того, он поддерживает в неферментированном пиве должный уровень кислотности и обеспечивает активность дрожжей. Высокое содержание гипса в воде Бёртона-на-Тренте позволяет местным пивоварам производить пенистые светлые эли с прекрасным вкусом и поистине ослепительным качеством. Запах серы, которым отличается настоящее бёртонское пиво, местные любители прозвали «бёртонским душком».

Дрожжи любят сульфат магния — горькую соль: она необычайно энергично взаимодействует в ферментере с сахарами. Кроме того, эта соль стабилизирует сахарный экстракт, когда он кипятится вместе с хмелем. В Эдинбурге, еще одном мировом центре производства светлых элей, вода очень богата минеральными солями.

БЁРТОНИЗАЦИЯ

Своего рода антиподами упомянутых столпов пивоварения можно считать такие пивоваренные центры мирового значения, какЧеске-Будеёвице и Пльзень в Чехии и Мюнхен в Баварии, где вода очень мягкая и содержание минеральных солей пренебрежимо мало. Такие свойства воды позволяют местным пивоварам производить лагеры, отличающиеся шелковистым округлым вкусом. Когда Лондон был крупнейшим центром производства темных сортов пива, наличие хлора в лондонской воде подчеркивало сладость солода. Однако сейчас Лондон — скорее центр изготовления элей (причем гораздо меньшего масштаба), и лондонские пивовары «бёртонизируют» свой налив, чтобы довести его до жесткости воды в Бёртоне-на-Тренте. Слово «бёртонизация» употребляется теперь в значении «добавление к воде минеральных солей». Даже баварские пивовары, говорящие по-немецки, пользуются этим термином, хотя в мюнхенский пивной налив добавляется минимальное количество гипса и горькой соли, поскольку мюнхенские лагеры должны обладать выраженной мягкой текстурой. Сам по себе факт, что пивовары всего мира приняли на вооружение метод подготовки налива, разработанный в маленьком английском городке, свидетельствует о том, какое большое значение придают они качеству воды.

Пивоваренный завод Guinness в Дублине стоит на берегу реки Лиффи, однако для производства стаута используется чистая вода из горных источников Уиклоу

Благодаря новейшим технологиям, практически любая вода стала годной для пивоварения. И хотя то, что Guinness в Дублине берет воду из реки Лиффи, не более чем ирландские байки, ничто не препятствует компании и вправду поступать таким образом. Пивовары фильтруют воду несколько раз со щепетильной тщательностью — чтобы удалить все примеси. Многие используют обратно-осмотические системы. Печальным признаком времени можно считать то обстоятельство, что на родине светлого эля, в восточной части Центральной Англии, пивовары больше не могут использовать воду из некоторых местных источников — из-за высокого уровня загрязненности нитратами. Им приходится брать воду из городских сетей водоснабжения и добавлять к ней соли кальция и магния, чтобы достичь необходимого уровня жесткости.

beeropedia.ru

Вода для производства пива

Немаловажным сырьем в пивоварении является так же и вода. Ее солевой состав в значительной мере влияет на рН и как следствие, на процесс брожения и на глубину и скорость ферментации, а значит, от воды так же существенно зависят качественные показатели пива. Вода содержится не только в самом напитке, она так же участвует в процессе приготовления, а именно в замачивании зерна, мойке оборудования и тары и т.д. Не трудно догадаться, что на любом этапе производства используемая вода должна быть прозрачной, с приятным вкусом и с отсутствием запаха. Она должна быть безопасна с точки зрения радиационных и эпидемических показателей, удовлетворять химическим требованиям, полностью соответствовать качеству питьевой воды и ее характеристики должны отвечать действующим нормативам по питьевой воде. Для выявления пригодности воды для пивоваренного процесса необходимо знать характер влияния компонентов на ее качество.

Солевой состав воды влияет на вкус пива в значительной степени. Солевые растворы в воде находятся в виде ионов, что обусловлено их низкой концентрацией. Фосфаты калия солода определяют кислотность промежуточных и конечных продуктов. Так, сульфаты и хлориды Ca, Mg и Na являются химически активными по отношению к некоторым солям солода и, взаимодействуя с ними, снижают рН затора, что создает более благоприятные условия для ферментативных процессов. Сульфаты и хлориды кальция придают пиву полноценную и тонкую хмелевую горечь, магния – терпкий вкус, натрия – быстроисчезающую горечь, а хлорид-ионы влияют на сладость. Кроме того, они положительно влияют на качество готового пива, однако повышенное содержание сульфата натрия придает пиву горький вкус. А вот бикарбонаты Ca, Mg и Na и карбонаты Na и K повышают рН при взаимодействии с кислыми первичными фосфатами, с образованием щелочных вторичных фосфатов. Причем присутствие бикарбоната магния категорически не желательно из-за его существенного влияния на рН. Железо так же является не желательным компонентом состава и при повышенных количествах оно должно удаляться.

Величина рН воды влияет на многие процессы в пивоварении, в частности при определенном рН ферментация проходит в нормальном режиме, а вот при его изменении протекает незначительно. Так же рН влияет на состояние хмелевых горьких веществ и развитие микроорганизмов. Для качества пива важны даже самые малые изменения этого показателя. Если значение рН сдвинуто в кислую область, то многие процессы при производстве пива проходят значительно лучше или быстрее. Следовательно, при изготовлении пива величина рН должна быть по возможности низкой.

Жесткость - не менее важный критерий для оценки воды. Она определяется концентрацией растворенных в ней ионов кальция и магния. Соответственно измеряется в миллиграмм-эквивалентах Ca и Mg, содержащихся в 1л воды: 1 мг-экв. жесткости соответствует 20,04мг Ca2+ или 12,16мг Mg2+ в 1л воды. Классификация воды по жесткости происходит в следующем порядке: очень мягкая – до 1,5, мягкая – от 1,5 до 3, умеренно жесткая – от 3 до 6, жесткая – от 6 до 9, и очень жесткая – более 9.

Для приготовления светлых сортов пива используется, как правило, мягкая вода. Жесткость может быть выше у воды, используемой в процессе производства темных сортов. В жесткой воде хмель дает более грубую горечь, цвет сусла получается более темным. В пивоварении разделяют карбонатную (временную) жесткость, характеризуемую содержанием карбонатных и бикарбонатных ионов, и некарбонатную (постоянную) жесткость, оцениваемую по содержанию хлоридов и сульфатов кальция и магния.

Некоторые специалисты считают, что для светлого пива вода должна иметь карбонатную жесткость около 0,4 и некарбонатную от 0,2 до 0,4 ммоль/дм3. Для темного же пива, карбонатную от 1,5 до 2,4, а некарбонатную – незначительную величину.

www.beerale.ru

Вода, которая становится пивом

Одним из ключевых ингредиентов пива является вода. Да что уж там, эта самая сколь прозаичная, столь и загадочная субстанция является первоосновой и отправной точкой всего живого на нашей планете. На других, не столь удачливых небесных телах, которым не повезло с водой, жизни нет, равно как и благородного пенного напитка.

Итак, пиво на 90% состоит из воды, причем важно отметить, что она используется на разных этапах пивоварения. В среднем на изготовление 1 литра пива требуется от 4 литров воды. При этом стоит отметить, что живительная влага используется экономно и с максимальной пользой – 1,5-2,5 литра из обозначенного объема уходит на технические нужды.

В принципе, к воде для пивоваренной промышленности предъявляются те же требования со стороны технологов, что и к питьевой. Но есть и специфические параметры, без соблюдения которых не сваришь по-настоящему вкусного и ароматного пива. С этой целью тщательный контроль воды осуществляется на пивоваренных заводах на каждом этапе приготовления напитка.

Какой же должна быть идеальная вода для пива? Если быть совсем кратким, чистой и относительно мягкой. Однако в жизни, как водится, всё отнюдь не так просто.

Дело в том, что для приготовления различных сортов пива требуется вода разной жесткости, например для варки пильзнера она должна быть очень мягкой и уже не подойдет для приготовления, скажем, темного лагера. Иногда получается добыть идеально подходящую воду из природных источников, но не всякой местности с этим везет.

В таких случаях на помощь пивоварам приходит современная наука с ее почти безграничными возможностями, позволяющая добиться идеальных свойств воды в любом месте и при любых условиях. Специальная обработка воды, используемой в пивоварении, порой требует немалых затрат, но результат того стоит. Благодаря современным технологиям свойства воды могут быть сформированы под каждый конкретный сорт.

Отечественные пивовары неукоснительно следуют всем этим правилам и руководствуются «Требованиями к воде для производства пива ТИ-10-5031536-73-10».

Во время варки сусла вода оттягивает горечь от хмеля, забирая из солода белок. Особое неповторимое послевкусие пива закладывается именно на этом этапе. В целом же, пиво, сваренное на мягкой воде, лучше сбраживается и насыщается углекислым газом, что делает напиток насыщеннее, ярче.

На пивоваренных заводах используется специальное очистное оборудование, тонкие настройки которого позволяют получить чистейшую воду, сохранившую лишь необходимые и полезные микроэлементы. Дело в том, что одни соединения придают благородному напитку полноценную тонкую хмелевую горечь, другие – терпкий вкус, а третьи – быстропроходящую горчинку. Наконец, содержащиеся в воде микроэлементы определяют сладость напитка. Однако есть в воде и компоненты, нежелательные для пивоваренного дела, например, из-за существенного влияния данных соединений на рН.

Кстати, о pH. Шкала уровня кислотности, которая сегодня широко применяется в пищевой промышленности, также обязана своим появлением пивоварам. Она была изобретена и введена руководителем отдела химических исследований одной датской пивоваренной компании С. Соренсеном в 1909 году. Ученый заметил, что величина рН воды влияет на многие процессы в пивоварении, в частности, на ферментацию, состояние хмелевых горьких веществ и отдельных микроэлементов. Даже ничтожные изменения этого показателя сказываются на качестве напитка, поэтому при изготовлении очень важно точно придерживаться рецептуры и использовать только обозначенную в ней воду.

Всеми этими секретами и другими тонкостями, доступными только профессионалу высшей категории, владеют и российские пивовары, уделяющие особое внимание качеству и составу воды как основы чудесного янтарного напитка. На их предприятиях установлено современное оборудование, позволяющее довести воду до оптимальной кондиции, когда после тщательной очистки в сложной системе многослойных песчаных, угольных и катионообменных фильтров вода становится кристально чистой, оптимальной по составу, качеству и, разумеется, вкусу.

tkp74.ru

Влияние состава воды на качество пива - 17 Февраля 2015

Не зря вода считается самым главным и важным сырьем при производстве пива. Ведь пиво состоит на 85-95% из воды. Многие пивовары выбирают самые лучшие и дорогие дрожжи, солод и хмель, но пренебрегают водой, что в итоге может свести все их усилия для получение высококачественного пива на «нет». Поэтому необходимо подходить к выбору или подготовке воды так же серьезно, как и к другим компонентам.

Технологическая вода для производства пива оказывает решающее влияние на биохимические процессы при производстве сусла и пива и, следовательно, на эффективность производства. А так же на физико-химические и органолептические свойства пива, такие как: цвет, вкус, аромат, пенообразование, осветляемость, физико-химическая стойкость пива.

В разных регионах вода может значительно отличаться по своему составу. В состав воды входят различные ионы, которые в зависимости от их концентрации могут сильно поменять качество пива в разную сторону. Для одних стилей пива необходимо содержание определенных ионов в большей степени, а для других, наоборот, в меньшей. Ионы влияют на превращение, происходящие при производстве пива и влияют на его состав.

Таблица 1: Химический состав (мг/л) некоторых известных типов воды (данные из BeerSmith):

Происхождение	Са2+	Мg2+	SO42-	Cl-	Na+	HCO3-	Описание
Пльзень	7	2	5	5	2	15	Очень мягкая вода, для очень светлого с мягкой хмелевой горечью пива пилзнерского стиля
Мюнхен	75	20	10	2	10	200	Высококарбонатная вода подчеркивает низкую хмелевую горечь и темный цвет в мюнхенских стилях (Дункель и Бок)
Дортмунд	250	25	280	100	70	550	Жесткая вода для сильных, хорошо охмеленных янтарных лагеров. Усиливает солодовый вкус пива.
Вена	200	60	125	12	8	120	Высокая жесткость воды с низким содержанием натрия и хлорида. Для янтарных сортов пива венского стиля
Бартон-на-Тренте	295	45	725	25	55	300	Очень жесткая вода подчеркивает аромат хмеля. Характерно для стиля Пэйл Эль с сильным охмелением
Лондон	52	16	77	60	99	156	Сбалансированный и мягкий профиль воды для темного пива как Портер, Коричневые и Умеренные Эли.
Дублин	115	4	55	19	12	200	Используется для темных, сильно солодовых Элей со средней горечью, так же сухих Стаутов.

И так, давайте разберем каждый из ионов подробней, и на что каждый из них может оказывать влияние.

Кальций (Са2+) – повышает жесткость воды; снижает значение pH воды; стабилизирует и активирует действие ферментов; благоприятно влияет на процессы фильтрации сусла; коагуляции белковых веществ, экстракции вяжущих веществ и образования красящих веществ; снижает выход горьких кислот хмеля, улучшает флокуляцию дрожжей. Оптимальным диапазоном считается 50-150 мг/л, свыше 250 мг/л считается вредно для качества пива.

Магний (Мg2+) – действует по подобию кальция только в меньшей степени. Оптимальным диапазоном считается 0-30 мг/л. При концентрации выше 30 мг/л может придавать пиву не приятный привкус. Свыше 50 мг/л может сильно испортить качество и повлиять на здоровье.

Сульфаты (SO42-) – участвуют в формирование хмелевой горечи и аромата; повышают образование диоксида серы во время брожения, что повышает стойкость пива. Диапазон может быть довольно велик 0-350 мг/л. Чем выше концентрация, тем сильнее чувствуется сухая, грубая хмельная горечь. Концентрация свыше 750 мг/л считается вредной для здоровья.

Хлориды (Cl-) – в отличие от сульфатов, участвуют в формирование 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 так же вызывать коррозию у оборудования.

Сульфаты и хлориды участвуют в формирование вкуса пива в большей степени. 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 5-150 мг/л считается нормальным для разных стилей пива. Концентрация свыше 200 мг/л считается опасной для здоровья.

Бикарбонаты (HCO3-) – повышают щелочность воды и соответственно pH затора, сусла и пива в целом. В щелочной воде ферменты работают хуже, что снижает эффективность производства; вымываются не желательные компоненты из солода, которые ухудшают качество пива и повышают его цветность. Для светлых сортов пива концентрация до 50 мг/л считается нормальной, для янтарных 50-150 мг/л и темных сортов 150-400 мг/л.

Таблица 2: Примеры оптимальных профилей воды для разных сортов пива:

Наименование	Са2+	Мg2+	SO42-	Cl-	Na+	HCO3-	Назначение
Светлое солодовое пиво	60	5	55	95	10	15	Очень светлое лагерное пиво с солодовым характером
Светлое хмелевое пиво	75	5	150	50	10	15	Очень светлое лагерное пиво с хмелевым характером
Янтарное пиво	80	5	80	75	25	100	Для янтарных сбалансированных сортов
Темное пиво	150	10	160	150	80	220	Хорошо для темных сортов пива

Кроме основных шести ионов встречаются другие ионы, которые даже в небольших концентрациях могут повлиять на качество пенного напитка.

Железо (Fe) – содержание свыше 0,1 мг/л может значительно огрубить вкус пива, ухудшить осахаривание при затирание, катализировать окислительные процессы.

Медь (Сu) – действует так же как железо, максимальная концентрация 0,5 мг/л.

Цинк (Zn) – при концентрации 0,1-0,2 мг/л улучшает брожение, стимулируя активность дрожжей. При больших концентрациях может быть токсичным для дрожжей и оказывать ингибирующее действие на некоторых ферментов.

Марганец (Mg) – положительно влияет на гидролиз белковых веществ; участвует в обмене веществ дрожжей. При концентрациях выше 0,1 мг/л действует подобно железу, ингибирует процесс брожения и придает окраску пиву.

Нитраты (NO3) – токсичны для дрожжей придают пиву не приятный запах, максимальная концентрация до 10 мг/л

Нитриты (NO2) – свидетельствую о загрязнение воды органическими веществами, токсичны для дрожжей, содержание в воде не допускается.

В следующей статье я расскажу о способах подготовки воды и изменении ее солевого состава.

xn--90aia8b.xn--p1ai

влияние на вкус и водоподготовка. Часть 1 ⋆ Живое пиво

Мартин Брунгард, специалист в области охраны окружающей среды с 25-летним стажем, судья BJCP и разработчик программного обеспечения по подготовке воды для пива Bru’n Water, написал подробную статью о влиянии состава воды на вкус пива. Эта информация будет полезна как домашним пивоварам, так и профессиональным пивоварам-технологам, а также всем, кто интересуется пивом и пивоварением. Pivo.by публикует перевод материала в двух частях. В первой — теоретической — рассказывается об источниках воды, её минеральном составе и влиянии на вкус пива.

Вступление

Эта статья даёт базовые знания, полезные для понимания химии воды в пивоварении. Вода — основной и самый главный «кирпичик» в деле пивоварения. Объём воды в пиве может доходить до 97%, поэтому она является самым важным компонентом пива. В воде может быть растворено множество ионов и веществ. Хоть вода и кажется простой, её ионный состав может в значительной мере влиять на качество и восприятие готового пива.

1. Источники воды

Происхождение воды имеет прямое влияние на её пригодность для пивоварения. Одни пивовары полагаются на городскую водопроводную воду, другие же могут иметь свои колодцы, скважины, сборники дождевых осадков и другие местные источники. Тип источника также может влиять на количество воды и постоянство её минерального состава.

Городские источники, как правило, имеют подтверждение о том, что вода безопасна и пригодна для питья. Городские станции водоподготовки обычно используют открытые (реки, озёра и водохранилища) и подземные источники (скважины и колодцы). Различные процессы могут повлиять на количество и качество воды из источника в течении года. К примеру, большие объёмы талого снега или сильный ливень могут привнести более мягкую воду в поверхностный источник, который в другое время года становится более минерализованным за счёт подземных вод. К тому же, источники городской воды могут меняться между поверхностными и подземными во время засушливых периодов.

Городские станции водоподготовки обязаны дезинфицировать питьевую воду и поддерживать дезинфицирующие свойства в водопроводной системе. Чаще всего в этих целях используются галогенные соединения (обычно — хлорные). Если сырая вода не подходит для питья ввиду своей жёсткости или излишней минерализации, станции водоподготовки могут обрабатывать воду для снижения жёсткости или минерализации перед направлением её к потребителю через водопровод.

Различные ионные составляющие воды могут повлиять на процесс затирания и вкусовые ощущения в готовом пиве. Ионы в основном попадают в воду из почвы и каменных минералов, с которыми она контактирует, протекая через своё окружение. В местностях, где почва и каменные минералы менее растворимы, уровень минерализации воды может быть меньше. В свою очередь, если почва и минералы более растворимы, значительное количество ионов может растворится в воде. Влияние этих растворённых ионов на процесс пивоварения представлено в следующих частях статьи.

Колодцы питаются водой от подземных водоносных слоёв. Если эти слои изолированы от озёр, рек, болот и морской воды, качество воды из них более-менее постоянно в течении года. Колодцы же, которые не изолированы от озёр и рек, могут иметь качество воды весьма сходным с качеством воды той системы, с которой они связаны. Как и с поверхностными источниками, на минерализацию подземной воды влияет тип почвы или минералов, через которые она протекает. Подземная вода, протекающая через известняк и гипсовые образования обычно более жёсткая, чем вода, протекающая через гранит или известняк.

Скважины наполняются из других источников подземной воды. Как и с источниками, описанными выше, понимание качества воды из скважины также важно. Вкус и ионный состав воды должен быть подходящий для пивоварения, и вода должна быть очищена от химикатов и микробов. Полигоны, свалки отходов и водоочистные сооружения — примеры производств, которые могут влиять на состояние подземного источника. Происхождение воды из скважины само по себе не может являться гарантией того, что она безопасна для питья и пригодна для пивоварения.

Вода в реках и озёрах может менять своё качество в тёплые периоды из-за естественного увеличения количества водорослей и микробов (цветение), что может дать ей неприятный вкус и запах. Эти вкусовые и ароматические составляющие могут остаться в воде после её обработки на городских водоочистных сооружениях и привнести нежелательные вкусы и ароматы в пиво.

Если вода, доступная пивовару, имеет низкое качество, дополнительная водоподготовка может помочь исправить ситуацию. Такие мероприятия как дистилляция, обратный осмос, угольная фильтрация, умягчение воды гашеной известью (реакция Кларка), кипячение, добавление минералов могут улучшить качество воды из источника. Понимание источника воды, его ограничений и склонностей к изменению может помочь повысить качество и целостность продукта.

2. Минералы и химия пивоварения

Растворённые в воде минералы имеют важное влияние на общую химию процесса пивоварения. Ионы из этих минералов изменяют рН воды, её жёсткость, щёлочность, остаточную щёлочность и минеральный состав. Эти параметры являются самыми важными факторами в определении пригодности воды для пивоварения. Изменение одного параметра может повлиять на другие. Обсуждение каждого из них представлено далее.

2.1. рН воды

рН является мерой кислотности или щёлочность водного раствора и зависит от концентрации ионов водорода (H+) в растворе. Очень малый процент молекул воды (h3O) в растворе естественным образом распадается на два иона: протон (ядро водорода, Н+) и гидроксил (ОН-). Нейтральный рН (7.0) указывает на равное количество этих ионов в чистой воде (при 25 градусах Цельсия). Кислые растворы имеют рН от 0 до 7, тогда как основные имеют рН от 7 до 14. рН обычной городской водопроводной питьевой воды находится в значениях примерно между 6.5 и 8.5. График, расположенный ниже, показывает рН диапазон обычной водопроводной воды и рН затора при затирании.

рН сырой воды, используемой в процессе варки пива не иммеет особо важного значения для пивовара. Главный интерес — в рН затора во время затирания. Такие факторы, как основность воды и засыпь солодов имеют более значительное влияние, чем начальный рН сырой воды.

рН затора влияет на разные факторы, в их числе: сбраживаемость, цвет, прозрачность, вкус сусла и пива. Слегка кислый затор между 5.2 и 5.8 рН (при комнатной температуре) улучшает энзимные процессы во время затирания. Нижние значения этого промежутка дают более сбраживаемое сусло и тонкое тело. Также при этих параметрах повышается эффективность затирания, достигается более светлый цвет, улучшается коагуляция белка при варке, и пиво в итоге имеет меньшую склонность к замутнению. Позволяя рН затора опуститься ниже этих значений, можно увеличить возможность растворения излишнего количества белков в сусле (De Clerck, 1957). Более высокие значения из этого диапазона дают менее сбраживаемое сусло и более плотное тело (Briggs et. al., 1981). Регулирование рН затора позволяет пивовару получать сусло с нужным характером, необходимым для готового пива. В большинстве случаев рекомендуется удерживание рН затора в значениях между 5.3 и 5.5.

Даже небольшое увеличение рН затора может привести к проблемам в готовом пиве. Повышенный рН сусла и пива делает ощущение горечи в напитке более грубым и менее приятным. Изомеризация альфа-кислот во время варки увеличивается при повышении рН сусла, что может добавить излишней грубости. Другая проблема заключается в том, что высокий рН сусла и готового пива замедляет процесс снижения уровня диацетила в пиве во время его созревания. При затирании с рН выше, чем 6.0 возможно вымывание неприятных на вкус силикатов, танинов и полифенолов из зерна в сусло (Briggs et. al., 1981). Снижение рН промывочной воды до 5.5-6.0 может помочь избежать повышения рН затора при промывке.

Показания при измерении рН зависят от температуры затора. Существует два главных фактора, влияющих на измерения. Первый — химические изменения, вызванные энергетическими изменениями в воде, что облегчает протонам водорода (Н+) отрыв от молекул кислот в заторе. Второй — изменения отклика электрода рН-метра с изменением температуры. Эти два фактора дают показания рН на 0.2–0.3 выше при 60 градусах, чем при измерении при комнатной температуре. Поэтому стоит стандартизировать температуру измерения рН. Все значения рН, представленные в этой статье, измерены при комнатной температуре (20–25 градусов).

Пивоварам стоит отметить себе, что ATC рН-метры (ATC — Automatic Temperature Compensating, Автоматическая компенсация температуры — прим. ред.) компенсируют только отклик электрода рН-метра при изменении температуры. Эта функция никак не компенсирует то реальное повышение рН, что было упомянуто выше. Все измерения рН должны проводиться при комнатной температуре. Также, следует заметить, что в большинстве рН-метров электрод является тонкой стеклянной колбой, которая будет подвергаться большему стрессу при измерениях при высокой температуре, что приведёт к его преждевременному выходу из строя. Исходя из этого, использование ATC рН-метров не востребовано в пивоварении, так как всё так же требуется снижение измеряемого образца до комнатной температуры для избегания вариативности показаний и повреждения электрода рН-метра.

Замечание 1: рН-метры требуют регулярной калибровки для проверки их измерительной точности. Рекомендуется пользоваться калибровочными буферными 4.86 и 8.01 растворами. Храните Ваш рН-метр так, как указано в инструкции к нему.

Замечание 2: Пластиковые рН-полоски, часто используемые пивоварами, по отзывам дают неточные показания, ниже на 0.2–0.3 единицы от реальных. Следует с осторожностью пользоваться рН-полосками для измерений рН затора. При невозможности измерить рН другим способом, кроме как рН-полосками, пивовару советуется получать значения рН на 0.2 единицы ниже запланированных, чтобы не превысить допустимый рН. Показания рН-полоски в районе 5.0–5.2 говорят о приемлемом уровне рН в 5.3–5.5. Так как принцип действия рН-полосок на их реакции с растворёнными в воде ионами, относительно слабая ионная активность конкретной воды может не дать быстрых показаний. Производители рекомендуют оставлять полоски в растворе хотя бы на минуту. Бумажные рН-полоски не рекомендуются для использования в пивоварении, так как имеют меньшую точность, чем пластиковые.

2.2. Жёсткость

Жёсткость воды в первую очередь связана с кальцием и магнием в её составе. Высокая концентрация ионов кальция или магния даёт жёсткую воду, низкая — мягкую.

Распространено заблуждение среди пивоваров, что для пивоварения жёсткая вода нежелательна. Это неправда. Более подходящее описание пригодности воды может быть выражено так:

Жёсткость → Хорошо

Щёлочность → Плохо

Жёсткость или мягкость воды не говорит о пригодности или непригодности для пивоварения. Как будет показано в следующих разделах, как и очень мягкая, так и очень жёсткая вода могут быть использованы, если для затирания достигнута подходящая щёлочность. Не смотря на то, что в пивоварении часто требуется минимальное содержание кальция, вода средней и высокой жёсткости может быть желательной для приготовления пива определённых стилей. Хоть и в противовес вышесказанному, определённый уровень щёлочность может также быть востребованным. Проблема в том, что очень много водных источников имеют слишком высокую щёлочность, чем требуется в пивоварении. Высокая щёлочность может привести к слишком высокому рН при затирании.

Жёсткость воды бывает постоянной и временной. Эти формы жёсткости будут рассмотрены далее.

Временная (устранимая) жёсткость — результат соединения кальция или магния с карбонатами и бикарбонатами в воде. Временную жёсткость можно понизить кипячением или умягчением гидрокарбонатом кальция.
Постоянная жёсткость — результат соединения кальция или магния с такими анионами, как хлориды и сульфаты. Эти соединения не могут быть убраны кипячением. Необходимо провести мероприятия для уменьшения постоянной жёсткости воды. В их числе — дистилляция, деионизация, обратный осмос.
Общая жёсткость — сумма временной и постоянной жёсткостей.

2.3. Щёлочность

Щёлочность — мера «буферной» ёмкости раствора и его способности к нейтрализации сильных кислот и сопротивляться изменению рН. Щёлочность выражается в количестве кислоты, требующейся для понижения рН раствора до определённого рН (обычно 4.3–4.5). Щёлочность главным образом связана с концентрацией карбонатов (CO3), бикарбонатов (HCO3) и гидроксилов (ОН-) в воде. Более высокая щёлочность требует большего количества кислоты для изменения рН.

Щёлочность имеет значительное влияние на вкус пива. Повышенная щёлочность может привести к слишком высокому рН сусла и пива, от чего вкус пива пострадает. Высокий рН сусла и пива может дать «dull» вкусы, грубую горечь, и тёмный цвет пива. Соответственно, когда щёлочность низкая, рН пива и сусла тоже будут слишком низкими, что по-своему влияет на вкус пива. Вкус пива отличается от вкуса вина главным образом из-за разницы в щёлочности между пивным суслом и винной мезгой. Вкус вина может быть охарактеризован как кисло-сладкий, в ту очередь как пива — горько-сладкий. Кислотность вина поддерживает баланс с его сладостью, в то время как в пиве эту роль играет хмельная горечь. Щёлочность винной мезги обычно отрицательная, т.к. его рН ниже 4.3. После брожения рН вина обычно опускается до значений 3.0–3.5. Щёлочность пивного сусла позволяет сохранять рН пива в диапазоне 4.0–4.5 единиц и помогает избежать винно-кислого характера.

Даже при использовании воды с очень низкой щёлочностью, компоненты солода буферизуют сусло и дают рН в приемлемом диапазоне (5.2–5.4). Пивоварам следуют избегать излишнего окисления сусла, если они не хотят получить пиво с терпким или винным характером. Влияние щёлочности воды на процесс пивоварения можно оценить с помощью понятия остаточной щёлочности.

2.4. Остаточная щёлочность

Остаточная щёлочность (ОЩ) — это величина, выведенная из жёсткости и щёлочности воды, помогающая оценить потенциальное состояние рН при затирании. ОЩ была описана в 1940-ые Полем Кольбахом (Paul Kohlbach). Он показал, что во время затирания кальций и магний в воде реагирует с фосфатными составляющими (фитином) солода, производя кислоты, которые нейтрализуют щёлочность воды. Это взаимодействие жёсткости воды и её щёлочности выражается остаточной щёлочностью. ОЩ — специфичный показатель в пивоварении и важный фактор при определении пригодности воды для пивоварения. ОЩ рассчитывается по формуле, где кальций, магний и щёлочность указываются в мЭкв/л или ppm (Parts Per Million). Уравнение ниже предполагает использование в качестве ppm как CaCO3.

С ОЩ пивовар может лучше понимать взаимодействие щёлочности и жёсткости воды и её влияние на химию затирания и производительность. Упрощённая диаграмма, изображающая щёлочность, твёрдость и ОЩ представлена ниже. Линии постоянной ОЩ пересекают график по диагонали. Этот график основан на работе A.J. Delange.

Как видно из графика, ОЩ может быть изменена как регулировкой жёсткости, так и щёлочности. Как вариант, «бёртонизация» воды путём добавлением гипса и/или сульфата магния является примером уменьшения ОЩ путём уменьшения щёлочности. Дегазация воды кипячением может быть использована для уменьшения ОЩ с большими значениями устранимой жёсткости, так как этот процесс уменьшает щёлочность. Разбавление воды дистиллированной водой или водой из обратного осмоса уменьшает ОЩ разбавляемой воды.

ОЩ даёт примерное представление о том, каким будет рН затора будет в конечном итоге, и если есть необходимость в корректировке характеристик воды. Хоть график и предполагает, что цвет пива влияет на желаемую ОЩ, эта связь более сложная. Кислотность, обеспечиваемая разными типами солода не пропорциональна цвету, который они дают пиву. Следовательно, прямой связи между цветом пива и ОЩ быть не может.

Различные солода, используемые в пивоварении, в целом можно разделить на четыре категории: базовый солод, карамельный солод, жжёный солод и кислый солод. Каждая категория имеет различные характеристики кислотного содержимого.

Базовые солода — это солода, которые не прошли температурную обработку для превращения их крахмального содержимого в сахара, и которые имеют относительно низкую цветность (<20 Lovibond или <52 EBC).
Карамельными называют солода, которые прошли температурную обработку для превращения их крахмального содержимого в сахара, и которые имеют цветность до 200 Lovibond (~530 EBC).
Жжёные солода — солода, которые были поджарены до цветности более 200 Lovibond (~530 EBC).
Кислый солод — светлый солод, который опрыскан молочной кислотой и используется для корректировки рН затора.

Содержание кислот в жжёных и кислых солодах является относительно постоянным в каждой категории и их содержание кислоты в них существенно не изменяется с изменением цвета. В базовых и карамельных солодах содержание кислоты действительно изменяется с их цветностью. В таблице ниже описаны основные изменения содержания кислоты для разных категорий солода. Информация по содержанию кислот в солодах была взята исследования, выполненного Kai Troester, 2009. Имейте в виду, что есть зёрна и солода, которые не совсем соответствуют отношениям, представленным ниже. Не стоит ориентироваться на цветность при прогнозировании рН затирания.

Отношения кислотного содержимого
Тип солода	Кислоты (mEq / lb)
Базовый	(0.28 x Lovibond Rating)
Карамельный	(0.21 x Lovibond Rating) + 2.5
Жжёный	19
Кислый	95

Даже при том, что между цветом пива и ОЩ не может быть прямых и точных отношений, общее соотношение очевидно. Более светлые напитки выигрывают от низкой ОЩ а тёмные сорта — от высокой. В то время как кислотное содержимое затора увеличивается, ОЩ воды также должен пропорционально увеличиваться для поддержания нужного рН.

Успех в производстве светлого пива в Пльзене в мягкой и низкощёлочной воде, встречающейся там (ОЩ около 0). В то время как известность бледных элей из Бёртона-на-Тренте связана с очень высокой жёсткостью местной воды, хотя её ОЩ такая же низкая. Воды с низкой ОЩ хорошо подходят для производства светлого пива, т.к. рН затора с большей вероятностью будет в нужном диапазоне. Для варки тёмных же сортов такая вода не так хорошо подходит, потому кислые тёмные солода в засыпи могут сместить показания рН затора ниже желательных значений, что снизит эффективность работы энзимов и, возможно, привнесёт в пиво острый, кислый и терпкий характер.

Успех в производстве тёмных сортов пива в таких местах как Дублин, Эдинбург и Лондон, где вода имеет высокую ОЩ, связан с использованием тёмных солодов в засыпи. Повышенная щёлочность воды и в результате повышенная ОЩ смягчает увеличенное содержание кислоты из тёмного зерна, что позволяет производить более мягкие на вкус тёмные сорта пива, которые варят в этих местностях. Эти условия дали им репутацию мест, где варят хорошее тёмное пиво. Без дополнительного добавления тёмных солодов с кислотной составляющей, чтобы нейтрализовать высокую щёлочность, рН затора не опускался бы в желаемый диапазон для хорошей работы ферментов и получаемое пиво могло бы иметь резкий характер из-за выщелачивания силикатов, дубильных веществ и полифенолов в сусло во время затирания. Светлое пиво хорошего качества в этих местностях производить гораздо сложнее, если не понижать щёлочность используемой воды. При использовании воды с повышенной щёлочностью для производства светлого пива требуется дополнительное добавление кислот. В этих целях можно использовать кислотную паузу при затирании, кислый солод или жидкие кислоты.

Регулирование кислотного содержимого солодовой засыпи и щёлочности воды имеет важное значение для получения затора, который имеет рН в оптимальном диапазоне от 5,2 до 5,8. Ферментативные процессы в заторе затруднены, когда рН затора выходит за пределы этого диапазона. Ферментная активность зависит от рН и температуры, как это показано на графике (Palmer, 1999).

Как видно из графика, различные ферменты хорошо работают в широком диапазоне рН. Поэтому точное попадание в нужные значения рН не является критическим для успеха. Достижение значений рН, которые находятся в пределах одной десятой или двух желаемых может дать приемлемые результаты. Общие рекомендации для ориентировочных значений рН затора приведены в таблице ниже.

Предлагаемые рН затора (измеренные при комнатной температуре)
Свойства	рН затора
Более сбраживаемое сусло с менее плотным телом	5.3–5.4
Менее сбраживаемое сусло с более плотным телом	5.4– 5.5
Больше резкости и терпкости в пиве	5.1–5.2
Светлое пиво	5.3–5.4
Тёмное пиво	5.4–5.6
Пиво с хмельным профилем	5.3–5.5
Пиво с солодовым профилем	5.2–5.3

2.5. Минеральный состав

Растворённые минералы (ионы), как правило, присутствуют во всех природных водах, хотя в дождевой воде их концентрация может быть очень низкой. Тип и концентрация этих растворённых минералов могут оказать глубокое воздействие на пригодность воды для использования в пивоварении, производительность затирания и восприятие вкуса пива. Обсуждение растворённых минералов, которые имеют непосредственное отношение к пивоварению, представлено ниже. Минералы образуют ионы, когда они растворяются в воде. Ионы могут быть заряжены положительно (катионы) и отрицательно (анионы).

2.5.1. Нежелательные ионы

В первую очередь вода должна быть высокого качества и пригодной для питья. Это подразумевает отсутствие загрязнителей, железа, марганца, нитритов, нитратов и сульфидов. Органическим и химическим загрязнениям не место в пиве. Рассматриваемые далее ионы часто встречаются в водопроводной воде, но их концентрации должны быть низкими, чтобы не влиять на пиво.

Железо в воде может ощущаться на вкус в концентрациях больше 0.3 ppm (мг/л). Железо имеет сильный металлический вкус, и этот вкус очень легко привнести в пиво. В популярных руководствах указано, что концентрация железа должна быть ниже 0.1 ppm, чтобы избежать его вкуса в пиве.

Марганец может ощущаться при концентрациях выше 0.05 ppm. Марганец имеет сильный металлический вкус, который чётко ощущается в пиве.

Нитраты не является большой проблемой в пивоварении, но, как правило, их содержание должно быть меньше 44 ppm — большие концентрации могут вызвать отравление у детей. 44 ppm нитратов эквивалентны 10 ppm азота. Порог их восприятия в воде — около 44 ppm. Оптимальное значение для пивоварения — не более 25 ppm (De Clerck, 1957). Высокое содержание нитратов в воде может привести к их конверсии в нитриты при затирании, а их содержание в среде в концентрации более 0.1 ppm делает её ядовитой для дрожжей.

Сульфиды в воде могут давать запахи серы или тухлых яиц, которым также не место в готовом продукте.

2.5.2. Главные ионы в пивоварении

Главные ионы, которые представляют интерес для пивовара, представлены в таблице ниже. Эти ионы имеют огромное влияние на качество и восприятие пива.

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

Эту таблицу можно также составить по-другому. Кальций, магний и бикарбонаты дают жёсткость и щёлочность, которые влияют на рН затора. Натрий, хлориды, сульфаты и магний влияют на вкус, что добавляет важные нюансы в общее восприятие пива.

Ионы в пивоварении
Влияют на жёсткость и щёлочность	Влияют на вкус
Кальций	Натрий
Магний	Хлориды
Бикарбонаты	Сульфаты
	Магний

Обсуждение влияния каждого из ионов представлено ниже.

Кальций — главный ион, влияющий на жёсткость воды. Он благотворно влияет на ферментативные процессы при затирании и важен для клеточных стенок дрожжей. Обычное сусло из пшеницы или ячменя имеет достаточно кальция для здоровья дрожжей. В заторе кальций реагирует с фосфатами солода (фитины), понижая рН затора и выпадая в раствор фосфатом кальция и высвобождая протоны. Кальций улучшает осаждение бруха и дрожжей, и ограничивает вымывание силикатов из лузги солода. Он также уменьшает замутнённость пива и возможность «гашинга», ускоряет процесс фильтрации и промывки затора, и в положительном ключе влияет на вкус хмеля. Идеальный диапазон содержания кальция в воде для элей — 50–100 ppm. Превышение этих значений может вызвать чрезмерное осаждение фосфатов из раствора, которые являются важными питательными веществами для дрожжей. Т.к. в ходе таких же реакций из раствора также высвобождаются оксалаты (соли щавелевой кислоты), недостаточное количество свободных ионов кальция приводит к образованию пивного камня на оборудовании (оксалат кальция). Для избегания его образования рекомендуемая концентрация кальция в воде — не менее 40 ppm. Меньшие концентрации могут быть приемлемы для производства пива вроде пилснера, с пониманием того, что могут потребоваться дополнительные меры для обеспечения надлежащего осветления пива и удаления пивного камня. Использование воды с низким содержанием кальция никак не повлияет на брожение, т.к. ячмень и пшеница имеют его в достаточном количество для дрожжей. Главные проблемы при использовании такой воды — ухудшение осаждения дрожжей и образование пивного камня. Эти вопросы можно решить такими методами как лагеризация пива, его фильтрация, и химическая обработка оборудования для удаления камня. Содержание кальция должно примерно соответствовать тому уровню, в котором эволюционировали конкретные дрожжи. Например, английские дрожжи развивались в среде с высоким содержанием кальция, тогда как чешские — с очень низким. Другое соображение состоит в том, что содержание кальция в воде можно изменять, чтобы увеличить или уменьшить способность дрожжей к осаждение. К примеру, если дрожжи выпадают преждевременно, можно уменьшить содержание кальция для предотвращения такой ситуации. В производстве лагера для достижения лучших результатов всегда используется вода с низким содержанием кальция. Увеличение содержания кальция может быть полезным инструментом для понижения рН воды для затирания. Кальций имеет слабое влияние на вкус пива, но образует пары с анионами, которые могут увеличить минеральный привкус при высоких концентрациях. Другая проблема, с которой можно столкнуться при высокой концентрации кальция заключается в том, что кальций заменяет магний в метаболизме дрожжей, что негативно влияет на их состояние и производительность. Избегайте чрезмерного содержания кальция, когда производительность дрожжей ниже ожиданий. (Замечание: добавление кальция в промывочную воду не повлияет на рН, т.к. отсутствуют фитины из солода. Для понижения рН промывочный воды следует использовать кислоты)

Магний — второй ион, определяющий жёсткость воды. Он подчёркивает кислые и горькие вкусы, когда присутствует в низких концентрациях, но при высоких делает их вяжущими. Магний — питательное вещество для дрожжей и важный сопутствующий фактор для некоторых ферментов. Как и кальций, магний реагирует с солодом, но с более слабым эффектом при сравнении с первым. Предпочтительная концентрация магния – от 0 до 30 ppm. Не рекомендуется превышать значение в 40 ppm. Минимальное значение в 5 ppm положительно влияет на осаждение дрожжей — ячмень или пшеница в заторе легко обеспечат такую концентрацию. Увеличение концентрации магния в воде с целью понижения рН неэффективно, т.к. позволительная концентрация этого иона в пивоварении мала.

Натрий — кислый, солёный вкус натрия подчёркивает вкус пива, когда представлен в небольшом количестве. Он ядовит для дрожжей и дают грубый вкус при высоких концентрациях. Он подчёркивает вкус, когда присутствует с хлором и придаёт ему «округлость». Предпочтительная концентрация натрия — от 0 до 150 ppm, но верхний предел должен быть уменьшен в воде с высокой концентрацией сульфатов, чтобы избежать грубости и резкости во вкусе. Рекомендованная максимальная концентрация на практике — 100 ppm, но пивоварам следует помнить, что вода в исторических центрах пивоварения имеет не более 60 ppm. Настоятельно рекомендуется придерживаться не более 60 ppm концентрации натрия. Хоть эти рекомендации практически универсальны для любого пива, некоторые исторические стили вроде Gose могут иметь более высокое содержание натрия (~250ppm) как часть желаемого вкусового профиля, но этот натрий обычно добавляется уже в отбродившее пиво.

Ионы хлора подчёркивают полнотелость и сладость, и улучшают стабильность и прозрачность пива. Идеальный диапазон 10–100 ppm, но верхний предел должен быть уменьшен в воде с высокой концентрацией сульфатов, чтобы избежать резкости или минерального привкуса. При использовании воды с концентрацией сульфатов более 100 ppm, рекомендуется не превышать количество хлора более чем в 50 ppm. Минеральный привкус Dortmunder Export связан с концентрациями хлоридов в 130 ppm и сульфатов в 300+ ppm соответственно. Учтите, что ионы хлора — это не то же самое, что и дезинфицирующие средства на основе хлора.

Сульфаты обеспечивают более острые и сухие ощущения в сильно охмелённом пиве. Идеальные концентрации лежат в диапазоне от 0 до 350 ppm, хотя не стоит превышать значения в 150 ppm, если пиво не сильно охмелено. Концентрации выше 350 ppm привносят в пиво сернистые ароматы. По этой причине слепое копирование таких профилей воды, как в Бёртоне-на-Тренте — не самый лучший путь к получению идеального пива. Содержание сульфатов должно быть относительно низким при варке континентального лагера с использованием классических благородных хмелей, так как сушащие свойства сульфатов в ощущении хмелевой горечи неприемлемы с такими сортами хмеля, и мешают ощущению солодовости, характерному для такого пива. Тем не менее, даже при варке пива с акцентом на солод, добавление некоторого количества сульфатов может помочь сделать сухой финиш, чтобы он не был слишком полным и надоедливо-обволакивающим.

Бикарбонаты являются сильным щелочным буфером, и обычно ответственны за щёлочность большинства типов питьевой воды. Кислоты, производимые во время затирания могут нейтрализовать часть бикарбонатов в воде. Если кислот из солода не хватит для нейтрализации бикарбонатов воды, рН затора может не опуститься до оптимальных значений, что приведёт к ослаблению ферментативных процессов и сделает вкус хмеля более грубым. При варке светлых сортов пива рекомендуется не превышать значение в 50 ppm, иначе следует добиваться кислотного баланса добавлением кальция, чтобы понизить остаточную щёлочность (RA) воды. При варке тёмных сортов пива, некоторое количество бикарбонатов может потребоваться для компенсации кислотности тёмных солодов. Высокое содержание бикарбонатов (и сильная щёлочность, как следствие) нежелательно для промывочной воды из-за увеличения возможности вымывания из солода силикатов, танинов и полифенолов в сусло. Контроль и регулировка содержания бикарбонатов в воде важно для достижения желаемого рН при затирании.

Щёлочность можно приблизительно выражена из концентрации бикарбонатов, если рН воды меньше 8.5. Формула ниже отображает это отношение:

Щёлочность (ppm как CaCO3) = Бикарбонаты(ppm)*0.83

2.5.5. Кислоты

Кислоты могут быть важным компонентом для регулировки минерального состава воды. Кислоты бывают в твёрдых и жидких формах и все отдают протоны (ионы водорода, Н+) в раствор и понижают рН. Кислоты также отдают в раствор свой анион. Зачастую эти анионы имеют свои конкретные вкусы и запахи, и соответственно, они привносятся в пиво при превышении определённого порога. Одни кислоты более ощутимы в пиве, чем другие.

Фосфорную (ортофосфорную) кислоту сложнее всего ощутить в пиве, т.к. пиво уже содержит такие фосфатные составляющие. Это самая часто используемая кислота в пивоварении и пищевой промышленности в целом в силу своей вкусо-ароматической нейтральности.

Хлорная и серная кислоты могут дадут ионы хлора и сульфатов, которые могут быть нежелательны в конкретном пиве.

Лимонная, яблочная и винная кислоты могут привнести в пиво фруктовые и эфирные ощущения.

Молочная и уксусная кислоты дадут пиву свои уникальные привкусы. Молочная даёт мягкую и ровную кислинку, в то время как уксусная — едкую и острую.

2.5.6. Менее значимые ионы

Существуют менее важные в пивоварении ионы, не имеющие такого влияния на результат, как описанные выше. Но некоторые всё же имеют благотворное или вредное воздействие на пиво в зависимости от их концентрации.

Калий является компонентом солода и в любом случае привносится в сусло. Содержание калия в воде имеет некоторое влияние на вкус, добавляя солоноватость при высоких концентрациях. Содержание калия в воде в количестве более чем 10 ppm может мешать нормальной работе некоторых ферментов. Однако, учитывая количество калия, вносимого солодом, вполне возможно, что более высокая концентрация калия в воде может быть допустимой. Т.к. калий присутствует в солоде, нет необходимости добавлять его в воду.

Цинк является важным микроэлементом для дрожжей при концентрациях от 0.1 до 0.2 ppm. В количестве большем, чем 1 ppm он ядовит для них. Цинк присутствует в солоде в достаточном количестве, поэтому нет необходимости специально добавлять его в воду.

Вторая часть