User Tools

Site Tools


Sidebar

Содержание

История

Ингредиенты

Технология

Кулинария, блюда к пиву и из пива

Остальное

водоподготовка._расчеты

Водоподготовка: методика, подходы и расчеты

Карл Кинг

Химические расчеты для водоподготовки могут отпугнуть тех, кто не является химиком по профессии. Электронная таблица и простой подход проясняют процесс.

Мы часто принимаем воду как данность, но ее состав - то, что вызывает особое беспокойство при пивоваренной водоподготовке - далеко не прост. Полный охват водоподготовки выходит за пределы данной статьи. Я представил здесь упрощенный способ вычислить исправления, основанные на добавлении солей, кислот и разбавлении водой.

Производители экстрактов исправляют свою воду, и Вы получаете те соли, которые остались в экстракте после затирания и концентрации. Нормальной общей практикой является использование мягкой или дистиллированной воды для приготовления раствора. Водоподготовка наиболее важна при затирании, идет ли речь о чистозерновом или заторно-экстрактном способе.

Если вы стараетесь соответствовать классическому стилю, вода, которую Вы используете, должна по составу близко соответствовать воде данного стиля, используемой местными пивоварами. Как ни странно, вода, используемая во многих классических стилях едва ли идеальна для пивоварения; рецепты часто приспособлены к недостаткам производственной воды. Например, в местах, где вода содержит высокую концентрацию карбонатов, часто используются темные солода, потому что их естественная кислотность нейтрализует избыток карбонатной щелочности.

Возможно, Вам не хочется соответствовать классическому стилю, а вместо этого хочется заняться водоподготовкой для пива собственной разработки. Какой бы ни была Ваша цель, первым делом стоит проверить, является ли вода, которую Вы хотите использовать, подходящей для пивоварения.

Первое и самое простое испытание: проверить, хороша ли она на вкус? Каков химический состав воды? Сколько хлора она содержит? Исправлять воду, которая насыщена металлами и хлором – все равно, что взбираться в гору. Содержит ли вода биологическое загрязнение, следы пестицидов или радиоактивность? Чтобы найти ответы на эти вопросы, получите пробу из водоисточника или сделайте профессиональный анализ вашей воды.

Ключевым нормативом пригодности воды для пивоварения является количество некоторых электролитов в частях на миллион (ppm): кальция, магния, натрия, сульфата, хлорида и хлора. Вы также должны знать pH, жесткость в промилле и щелочность карбоната кальция в промилле. Полезно измерить в промилле железо, марганец, медь, цинк и калий. Качество воды для пивоварения ставится под сомнение, если значительно превышены одна или более концентраций, показанных в Таблице 1. (Пиво, возможно даже великое пиво, может быть произведено с этими ионами в более высоких концентрациях, но если бы я обнаружил дефект вкуса, я бы задался вопросом, а не вызвано ли это слишком большим количеством одного из этих ионов. Поэтому, я бы рекомендовал достаточно низкие уровни).

Таблица 1. Рекомендованные максимальные концентрации металлов в воде

Металл Концентрация (ppm) промилле
Железо 0,05
Марганец 0,1
Медь 0,1
Цинк 0,5
Калий 10,0
Хлор 0,1

Количество металлических микроэлементов может быть уменьшено применением деионизации, обратного осмоса, дистилляции или разбавлением более чистой водой. Хлор может быть удален кипячением, фильтрацией активированным углем, восстановлением витамином C, или облучением прямым солнечным светом в течение 10 мин.

Методика водоподготовки

Многие дискутируют о том, как уменьшить жесткость и щелочность воды кипячением, чтобы ускорить осаждение карбоната кальция, и последующим сливом воды с осадка (1, 2). Этот метод работает, но предварительное кипячение всей заторной и промывочной воды дорого. Дистиллированная вода обычно продается в больших универсамах. Покупайте оптом по лучшей цене. Можно поговорить с менеджером магазина о закупках крупных партий. Деионизированную воду обычно можно купить в лабораториях по номинальной стоимости. Некоторые компании, занимающиеся розливом воды, продают дистиллированную или деионизированную воду в 5-галлонных бутылях. Для проживающих в отдаленных местах стоимость транспортировки может быть достаточно высокой, что делает предварительное кипячение менее дорогим.

Я использую метод, который состоит в подкислении воды (если она слишком щелочная) или разбавлении дистиллированной или деионизированной водой; в некоторых случаях могут использоваться оба подхода.

Соль добавляют по мере необходимости. Хотя может использоваться множество солей, я выбрал только те, которые легко достать и с которыми легко обращаться. Используемые мною кислоты также легко достать. С концентрированными кислотами работать опасно, их трудно отмерять без специального оборудования; Вы можете избежать значительных неприятностей, приобретая кислоты, с 1 или 0,1 молярным разбавлением. Если Вы приготовляете растворы самостоятельно, всегда надевайте защитные очки и всегда добавляйте кислоту в воду для разбавления. Не добавляйте воду в кислоту.

Что-либо добавляемое в вашу воду должно быть пригодным к употреблению, то есть это вещество должно быть пищевого качества, аптечного качества (USP) или относиться к классу аналитических реактивов. Даже и не думайте об использовании каких-либо веществ из хозяйственного магазина. Используемые соли показаны в Таблице 2. Маловероятно, что в каждом конкретном случае водоподготовки все они будут использованы. Если ваша исходная вода имеет низкое содержание хлорида, соляная кислота - самый простой улучшитель, который можно найти и использовать. Фосфорная кислота, питательное вещество для дрожжей, имеет нейтральный вкус, но большое ее количество может уменьшить содержание кальция. Молочная кислота также имеет нейтральный вкус, но может рассматриваться как постороннее вещество - природная вода не содержит лактатов. Не используйте безводный хлорид кальция; он поглощает воду и его трудно точно взвесить. Поскольку карбонат кальция не растворяется в воде, добавляйте его непосредственно в затор.

Существует искушение соотнести вес солей с их объемом для того, чтобы их можно было отмерять по объему. Делайте это только, если Вы знаете это соотношение для конкретного приобретенного вещества. В противном случае, отмеряйте соли по весу.

Таблица 2. Соли, применяемые в водоподготовке

Химическое название Общепринятое название
CaSO4*2H2O Гипс
CaCl2*2H2O Хлористый кальций
CaCO3 Карбонат кальция
MgSO4*7H2O Соль Эпсома
NaCl Хлористый натрий (не столовая соль)
HCl Соляная кислота (0,1 молярной концентрации)
H3PO4 Фосфорная кислота (0,1 молярной концентрации)
Hlactate Молочная кислота (0,1 молярной концентрации)

Процесс водоподготовки

После того, как Вы определили основные ионные концентрации вашей воды и установили некоторые запланированные концентрации на основе стиля или желаемого результата, Вы готовы начать процесс водоподготовки. Процесс предполагает разведение чистой водой, добавление солей или кислоты для достижения запланированных концентраций.

Можно рассчитать почти все добавления для получения желаемого результата. Когда нет точного решения проблемы, анализ по методу наименьших квадратов может дать достаточно близкий результат. Моя электронная таблица не настроена для этого вида анализа; в ней использованы эмпирические методы проб и ошибок, которые хорошо подходят для общего анализа. Хотя эти методы не являются совершенными, они познавательны, потому что показывают результаты различных вариантов. Электронная таблица использует практические меры и количества, так что в конце на руках у Вас оказывается список материалов.

Введите общий объем воды, который Вам нужен, и детализацию исходной и желаемой воды. Если существующие концентрации кальция, магния, сульфата или хлорида значительно выше желаемых, Вам придется разбавлять чистой водой (деионизированной или дистиллированной). Вы вводите коэффициент разбавления (0 = нулевое разбавление, 0.5 = 50:50 разбавление); электронная таблица вычисляет концентрации в разбавленной воде, необходимый объем исходной воды и объем воды для разбавления.

Если после разбавления ионы имеют недостаточную концентрацию, ее повышают до желаемого уровня путем добавления солей. Добавленное количество вводится, и результат появляется рядом с колонкой желаемых результатов. Если уровень карбонатов слишком высок, его снижают, добавляя кислоту. Если уровень карбонатов слишком низок, его увеличивают, добавляя карбонат кальция. Не слишком беспокойтесь о получения точного соответствия по натрию и магнию. Уровень кальция и карбоната - это то, что действительно имеет значение.

Вы можете обнаружить, что у Вас не получается достичь цели даже после многих попыток. Возможно, соли, используемые в электронной таблице - не лучший выбор для Вашего случая, или исходная вода плохо подходит для достижения необходимых параметров воды. Например, если ваш источник - вода из Бартона, попытки исправить ее, чтобы сделать подходящей для пилснера, будут пустой тратой времени.

Если анализ Вашей воды не предоставляет всей необходимой информации, могут оказаться полезными следующие формулы:

Ca + 1.65*Mg = 0.4*H, где

Ca = кальций (ppm), Mg = магний (ppm), и H = жесткость (ppm карбоната кальция), и

C = 0.6*ALK, где

C = карбонат (ppm), ALK = щелочность (ppm карбоната кальция).

Добавление солей - несложный процесс, но добавление кислот - процесс более мудреный, потому что здесь легко промахнуться. Добавляйте кислоту порциями по 10 %, и контролируйте pH воды, используя рН-метр или pH-бумагу. Отберите маленький образец воды, вылейте его после измерения. Не забудьте хорошо размешать воду, чтобы высвободить углекислоту из воды. Вы не получите результаты окончательного pH, пока вода не будет дегазирована.

Полезно внести в график данные по pH в сравнении с количеством необходимой кислоты. Когда Вы достигнете нейтральной среды, pH может значительно измениться даже от небольшого добавления кислоты. Это титрование может отнять много времени, но оно сэкономит много времени при приготовлении последующих партий. Исправление воды, которая была перекислена, может быть весьма нелегким. Окончательный pH обычно должен быть в промежутке между 7.0 и 7.2. Если вы не используете много темного солода, значения pH выше 7.5 нежелательны.

Настройка электронных таблиц

Приведенные в пример электронные таблицы показывают исправление артезианской колодезной воды из Висконсина для соответствия лондонской воде (Рисунок 1) и мюнхенской воде (Рисунок 2). Для справки, Таблица 3 содержит список классических производственных вод.

Таблица 3. Некоторые классические воды для пивного производства<sup>1</sup>.

Тип Кальций Карбонат Сульфат Магний Натрий Хлорид
Бартон 275 260 450 40 25 35
Дортмунд2 225 180 120 40 60 60
Дублин 120 125 55 5 12 20
Эдинбург 120 225 140 25 55 65
Лондон 90 125 40 5 15 20
Мюнхен 75 150 10 18 2 2
Пльзень 7 15 5 2 2 5
Вена2 200 150 125 60 8 12

1Все концентрации даны в ppm

2Тяжело достичь соответствия, потому что кальций настолько высокой концентрации по сравнению с входящим в состав карбонатом, сульфатом и хлоридом

Для настройки Вашей собственной электронной таблицы, обратитесь к Рисунку 1 для обозначения строчных клеток и колонок. Таблица 4 содержит применяемые уравнения.

Рисунок 1. Электронная таблица. Пример исправления артезианской колодезной воды из Висконсина для приведения ее в соответствие с лондонской водой.

A B C D E F G
1
2 Электронная таблица водоподготовки лондонской воды
3
4
5
6
7 Исправить галлонов воды 10
8 Коэффициент разбавления 0,4
9 Галлонов исходной воды 6
10 Галлонов воды для разбавления 4
11
12
13 ppm ppm ppm
14 исходной воды для желаемое исправленная добавленное
15 ион воды разбавления вода количество добавка
16 Ca++ 50 30 90 90,3 1,3 CaSO4*2H2O-г
17 CO3– 150 90 125 126,5 3,9 CaCl2*2H2O-г
18 SO4– 36 21,6 40 41,8 2,3 CaCO3-г
19 Mg++ 32 19,2 5 19,2 0 MgSO4*7H2O-г
20 Na++ 5 3 15 13,4 1 NaCl-г
21 Cl- 0 0 65 65,8 0 0,1 мол. HCl-мл
22 0 0,1 мол. H3PO4-мл
23 0,1 мол. H3PO4-мл

Рисунок 2. Параметры "идеальной" воды

Параметры "идеальной" воды
Ca++ От 50 до 150 ppm
CO3– От 0 до 50 ppm
SO4– От 100 до 150 ppm
Mg++ От 20 до 40 ppm
Na++ От 50 до 150 ppm
Cl- От 10 до 100 ppm

Таблица 4. Названия ячеек и уравнения для вычислений

Ячейка Название Обозначает
F7 GAL Количество необходимой воды (в галлонах)
F8 DF Коэффициент разбавления
F16 CS Добавленный сульфат кальция (в граммах)
F17 CL Добавленный хлорид кальция (в граммах)
F18 CC Добавленный карбонат кальция (в граммах)
F19 MS Добавленный сульфат магния (в граммах)
F20 NL Добавленный хлорид натрия (в граммах)
F21 HCL Добавленная соляная кислота (в мл 0,1 молярной концентрации)
F22 HP Добавленная фосфорная кислота (в мл 0,1 молярной концентрации)
F23 HLAC Добавленная молочная кислота (в мл 0,1 молярной концентрации)
Ячейка Уравнение
F9
=GAL*(1-DF)
F10
=GAL*DF
C16
=B16*(1-DF)

; Скопируйте это уравнение вниз вплоть до ячейки C21

E16
=ROUND(264.2*(0.232*CS+0.272*CL+0.4*CC)/GAL,1)
E17
=ROUND((264.2*0.6*CC-0.7926*(HCL+1.5*HP+HLAC))/GAL,1)
E18
=ROUND(264.2*(0.558*CS+0.39*MS)/GAL,1)
E19
=ROUND(264.2*0.099*MS/GAL,1)
E20
=ROUND(264.2*0.3934*NL/GAL,1)
E21
=ROUND((264.2*(0.483*CL+0.607*NL)+0.936*HCL)/GAL,1)

Литература:

  1. Dave Miller, The Complete Handbook of Home Brewing (Storey Communications, Pownal, Vermont, 1988), pp. 62-76.
  2. Gregory Noonan, Brewing Lager Beer (Brewers Publications, Boulder, Colorado, 1986), pp. 25-58.

Перевод: Афасижев Ким, 17-06-2004

Источник: http://www.brewingtechniques.com/library/backissues/issue1.3/king.html

водоподготовка._расчеты.txt · Last modified: 2009/04/15 00:30 by gmarapet