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.

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.

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.

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