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 (H2O) 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.