Химический состав и свойства воды

Состав воды. В пивоваренном производстве, при приготовлении безалкогольных и слабоалкогольных напитков вода является технологическим сырьем. В напитках ее содержится 90-95%. Кроме того, вода используется для замачивания зерна, мойки оборудования и тары и др. Общий расход воды на 1 м³ конечного продукта составляет 20-25 м³ в производстве пива, около 15 м³в производстве напитков. Поэтому к качеству воды предъявляются повышенные требования.

Вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношений, безвредна по химическому составу и обладать качествами питьевой воды, быть прозрачной, бесцветной, без запаха и привкуса.

В чистой природной воде всегда содержатся растворимые соли, которые оказывают влияние на вкус напитков, а также на ферментативные процессы. Для производства пива очень важен солевой состав, и от него в значительной мере зависит вкус пива. Содержание солей можно скорректировать соответствующей обработкой. В хорошей воде не должны присутствовать такие вещества, как NaHCO₃, NH₂, CO₂, HNO,. Для питьевой воды существуют ограничения по микробиологическим, токсикологическим показателям и по компонентам, ухудшающим ее органолептические свойства.

Общее микробное число, то есть число микроорганизмов в 1 см³, не должно превышать 50, бактерии группы кишечных палочек в 100 см³должны отсутствовать.

Безвредность природной питьевой воды по вредным химическим веществам и веществам антропогенного происхождения следующая: в ней должно содержаться не более (мг/дм³): алюминия 0,5, бария 0,1,,бериллия 0,0002, бора 0,5, кадмия 0,001, мышьяка 0,05, меди 1, молибдена 0,25, никеля 0,1, ртути 0,0005, свинца 0,03, селена 0,01, стронция 7,0, фторидов 1,2-1,5, хрома 0,05, цианидов 0,035.

В процессе обработки воды в системе водоснабжения допустимо поступление вредных веществ не более (мг/дм³): хлороформа (при хлорировании) - 0)2, формальдегида (при озонировании) - 0,05, полиакриламида -2, активированной кремнекислоты - 10.

Компонентов, ухудшающих органолептические показатели воды, должно быть не более, мг/дм³: железа 0,3, марганца 0,1, меди (суммарно) 1, сульфатов 500, хлоридов 350, цинка 5, нитратов 45, полифосфатов 3,5, озона остаточного 0,3, хлора остаточного свободного 0,3-0,5, связанного 0,8-1,2. Присутствие солей железа в больших количествах нежелательно, так как они взаимодействуют с полифенольными веществами сырья и ухудшают цвет и вкус пива и напитков.

Общая α-радиоактивность должна быть не более 0,1 Бк/дм³, общая ß-радиоактивность не более 1,0 Бк/дм³.

Растворенные в воде соли кальция и магния характеризуют ее жесткость. Жесткость воды выражается в миллимолях Са и Mg, содержащихся в 1 дм³ воды. Один ммоль/дм³ жесткости соответствует 40,08 мг Са²⁺ или 24,32 мг Mg²⁺ в 1 дм³ воды. Ранее применялась единица измерения 1 мг-экв/дм³, что соответствовало 20,04 мг Са²⁺ или 12,16 мг Mg²⁺ в 1 дм³ воды.

По жесткости (в ммоль/дм³) воду классифицируют следующим образом: до 0,75 - очень мягкая, 0,75-1,5 - мягкая, 1,5-2,25 - средней жесткости, 2,25-3 - довольно жесткая, 3-5 - жесткая, свыше 5 - очень жесткая.

Различают жесткость временную, постоянную и общую.

Временная (карбонатная, устранимая) жесткость обусловлена присутствием растворимых в воде гидрокарбонатов [Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂],которые при кипячении переходят в нерастворимые в воде карбонаты СаСО₃ и MgCO₃:

Са(НСО₃)₂→СаСO₃↓ + СО₂↑+ Н₂O,

Mg(HCO₃)₂→MgCO₃↓ + CO₂↑ + Н₂O.

Карбонаты выпадают в осадок, диоксид углерода улетучивается и вода умягчается.

Постоянная жесткость (некарбонатная) характеризуется содержанием сульфатов кальция и магния, хлоридов, нитратов и других, кроме гидрокарбонатов, солей. При кипячении эти соли остаются в растворе.

Общая жесткость слагается из временной и постоянной. По требованиям санитарных норм общая жесткость питьевой воды должна быть не более 7 ммоль/дм³. Требования технологии более строгие: жесткость воды, используемой для приготовления пива и безалкогольных напитков не выше 3. Воду, предназначенную для приготовления безалкогольных и слабоалкогольных напитков, следует умягчать до жесткости 0,35 ммоль/дм³.

Органические соединения, содержащиеся в воде, определяются количеством кислорода, требуемого для их окисления. Этот показатель характеризует окисляемость перманганатная, которая должна быть не более 5. Общая минерализация (сухой остаток) - не выше 1000 мг/дм³.

Свойства воды. Соли, содержащиеся в воде, влияют на вкус, аромат, цвет, органолептические показатели пива, то есть они химически активны или химически неактивны в зависимости от их способности реагировать с солями солода.

Химически активные влияют на изменение pH затора - это карбонаты и сульфаты кальция, магния, натрия и калия, хлориды кальция и магния.

Карбонаты и особенно гидрокарбонаты [Na₂CO₃, NaHCO₃, CaCO₃, Ca(HCO₃)₂, MgCO₃, Mg(HCO₃)₃, K₂CO₃, KHCO₃], обладая щелочными свойствами, понижают кислотность пивного затора, что отрицательно сказывается на последующих стадиях приготовления пива. В производстве безалкогольных и слабоалкогольных напитков повышенное содержание этих солей приводит к перерасходу лимонной кислоты.

Сульфаты и хлориды кальция придают пиву полноценную и тонкую хмелевую горечь, магния - терпкий вкус, натрия – быстро исчезающую хмелевую горечь. Хлорид-ионы придают определенную сладость.

Некоторые вещества влияют на ход технологического процесса, как, например, нитрит-ионы. В концентрации более 2 мг/см³ они являются ядом для дрожжей, на которые также отрицательно влияет медь.

Присутствие силикат-ионов после их взаимодействия с ионами кальция и магния вызывает оксалатное помутнение пива.

Для приготовления светлых сортов пива используют в основном мягкую воду. Для темного пива жесткость может быть выше. Некоторые специалисты считают, что для светлого пива вода должна иметь карбонатную жесткость около 0,4 и некарбонатную 0,2-0,4 ммоль/дм³, для темного пива карбонатную 1,5-2,4, а некарбонатную - незначительную. В жесткой воде хмель дает более грубую горечь, цвет сусла получается более темным.

Технология подготовки воды, используемой для приготовления пива и напитков

Вода для пивоварения

Перед использованием воду фильтруют и при необходимости хлорируют, избегая при этом получения избытка хлора. Перед хлорированием из воды должны быть удалены органические вещества, так как могут образоваться вредные хлорорганические соединения. Воду можно обеззараживать микрофильтрованием, хлорированием, озонированием или обработкой перекисью водорода.

Для снижения жесткости применяют несколько способов: кипячение, подкисление, известкование, обработку ионитами.

При наличии в воде карбоната натрия (Na₂CO₃) и бикарбоната магния [Mg(HCO₃)₂] кипячение воды неэффективно, так как Na₂CO₃ при этом полностью остается в растворе и образующийся MgCO₃ удаляется не полностью.

Содержащийся в воде карбонат натрия можно осадить хлористым кальцием:

Na₂CO₃ + СаСl₂ = CaCО₃↓ + 2NaCl

Соли магния придают пиву неприятный, горький вкус и для их осаждения применяют известкование, добавляя Са(ОН)₂ При этом более растворимый MgCO₃ реагирует с Са(ОН)₂, образуя почти нерастворимый Mg(OH)₂ (растворимость Mg(OH)₂ в 7 раз меньше растворимости MgCO₃).

В воде, предназначенной для пивоварения, желательно иметь небольшое количество карбонатов - до 50 мг/дм³, умеренное количество гипса CaSO₄ и NaCl, соответственно 150-300 и 75-100 мг/дм³. Содержание магниевых солей должно быть не более 100 мг/дм³, а азотнокислых солей не более 30 мг/дм³.