Dostosowywanie pH i składu wody

Z Wiki piwo.org
Skocz do: nawigacja, szukaj

W czasie zacierania pH wody powinno wynosić ok. 5.4 - 5.8 (mierzone na próbce wystudzonej do temp. pokojowej, w temperaturze zacierania pH będzie ~0.3 niższe). Zwykle po wrzuceniu słodów pH stabilizuje się w tych okolicach, ale czasem (przy jasnych piwach i twardej wodzie) nie chce zejść tak nisko i musimy mu pomóc chemią.


Zakwaszanie

Najprostszym sposobem jest dodanie słodu zakwaszającego w ilości 20-250g. Ale powyżej 150g musimy się liczyć, że smak słodu wpłynie na smak piwa (medium zakwaszającym jest tu kwas mlekowy)!

Inne sposób zakwaszania to dodatek kwasu. Możemy stosować kwasy:

  • mlekowy - bezpieczny i łatwo dostępny, ale w przypadku dodania więcej niż ~5 ml może być odczuwalny w smaku piwa.
  • fosforowy - mniej odczuwalny w smaku niż mlekowy, ale jego użycie powoduje ubytek wapnia z wody, co może być korzystne lub nie, w zależności od tego jak twardą mamy wodę.
  • siarkowy lub solny - ich użycie powoduje powstawanie chlorków lub siarczanów naturalnie występujących w wodzie, co może być korzystne (patrz rozdział o składzie wody). Problemem może być ich duża moc, należy ostrożnie odmierzać niewielkie ilości kwasu. Można używać kwasów technicznych, dodajemy tak niewielkie ilości, że nie zdołają nam zaszkodzić.

Pomiar pH

pH zacieru możemy mierzyć przy pomocy pasków lub pHmetru. pHmetr jest dość kosztownym rozwiązaniem, dla celów piwowarskich nie można używać najtańszych modeli gdyż zależy nam na stosunkowo dużej dokładności, a lepka brzeczka nie jest łatwym środowiskiem dla wrażliwych czujników. Podadto przynajmniej co dwa lata nalezy wymieniać czujnik (sondę), gdyż starzeje się ona i traci dokładność. Należy też regularnie dokonywać kalibracji przy pomocy roztworów kalibrujących. To wszystko czyni paski do pomiaru pH lepszą alternatywą. Należy używać pasków o wąskim zakresie pomiaru 5-6, zależy nam na uzyskaniu dobrej dokładności. Paski dostępne w skepach piwowarskich są stosunkowo drogie, ale dobrze spełniają swoje zadanie. Dla oszczędności można je ew. przecinać wzdłuż na pół.

Pomiar pH nalezy wykonywać ok. 5-10 minut po wrzuceniu słodu (wraz z ew. dodatkami zakwaszającymi), aby zdążyły zajść reakcje. Jeżeli używamy słód zakwaszający, warto go wrzucać wcześniej, przy podgrzewaniu wody. Do celów pomiaru należy pobrać małą próbkę brzeczki i schłodzić ją do temperatury pokojowej. W temperaturze zacierania pH jest niższe o ok. 0.3.

Modyfikacja składu wody

To jest wyższa szkoła jazdy, wpływamy tu nie tylko na pH wody ale na ogólnie jej skład chemiczny, aby uwypuklić pewne cechy naszego piwa.

Z piwowarskiego punktu widzenia istotne są następujące jony zawarte w wodzie:

Kationy:

  • Ca (wapń) - powinien się zawrzeć w 50-150 ppm. Główny "winowajca" twardości wody, jednakże niezbędny dla drożdży, jeżeli mamy go mniej niż 50 ppm, piwo może nie chcieć sie sklarować. Pomaga także w pracy enzymów przy zacieraniu. Kationy Ca które towarzyszą anionom HCO3 tworzą tzw. twardość przemijającą (temporary hardness), a pozostałe twardość stałą (permanent hardness) wody.
  • Mg (magnez) - 0-50 ppm. Jego natura jest podobna jak wapnia. Może go wcale nie być w naszej wodzie, wystarczającą dla drożdzy ilość pozyskamy ze słodu.
  • Na (sód) - 0-150 ppm. Mało istotny dla piwowarów, jednakże w wysokich stężeniach działa wyokrąglająco, słodząco, a w jeszcze wyższych daje słone posmaki. Lepiej jak jest go niewiele.

Aniony

  • SO4 (siarczany) - 0-350 ppm. Akcentują goryczkę w piwie, czynią ja ostrzejszą, bardziej wytrawną. Niektórzy twierdzą, przy mocnym nachmieleniu musimy zadbac o przewagę siarczanów w wodzie, inaczej da to nieprzyjemny, mydlany smak. W przypadku siarczanów i chlorków nie jest tak istotna ich bezwzględna zawartość, ale raczej to, których jest więcej i o ile razy. Ale powyżej 400 ppm SO4 goryczka może być nieprzyjemna.
  • Cl (chlorki) - 0-250 ppm. Akcentują słodowość i pełnię smaku. Powyżej 300 ppm mogą dawać aptekarskie posmaki.
  • HCO3 (dwuwęglany) - 0-300 ppm. Od zawartości dwuwęglanów zależy, jakie piwa będa nam dobrze wychodzić. 0-50 ppm jasne, delikatne piwa. 50-150 ppm bursztynowe, brązowe. 150-250 ciemne, palone. Szczególnie w stoutach wysoka zawartość węglanów pomaga zwalczyć kwaśność słodów palonych.

Przy komponowaniu składu wody nalezy pamiętac o takich zasadach:

  • Poziom Ca musi byc większy niz 50 ppm
  • Im ciemniejsze piwo, tym większy powinien być poziom dwuwęglanów. Dla pilsów najlepiej gdyby był bliski 0, dla stoutów 200 i więcej.
  • Ważny jest stosunek siarczanów do chlorków, bardziej niż bezwzględna zwartośc tych jonów. Jeżeli ich stosunek jest bliski 1 (równowaga), ich wpływ na piwo jest neutralny. Jeżeli siarszany maja przynajmniej dwukrotną przewagą, uwypukla to smak chmielu. Jeżeli przewagę mają chlorki, słód.

Aby móc dokonywac modyfikacji, musimy znać skład naszej wody i posiadać sole wapnia: Siarczan wapnia (gips), Węglan wapnia (kreda), Chlorek wapnia (rzadziej używane to sól epsom (siarczan magnezu), soda oczyszczona (węglan sodu) i sól kuchenna (chlorek sodu)).

Najprostsza instrukcja użytkowania to dodać do zacieru płaską łyżeczkę: gipsu dla piw chmielowych; chlorku wapnia dla piw słodowych; kredy dla piw ciemnych. Dla dokładnych obliczeń kompozycji składu wody musimy użyć odpowiedniego oprogramowania.

Czytanie raportu składu wody

O raport - analizę składu wody możemy poprosić u operatora naszych wodociągów. Oni muszą często robić takie badania i zwykle nie mają nic przeciwko ich przesłaniu.

Na raporcie szukamy takich pozycji:

  • Twardość ogólna
  • Chlorki Cl
  • Siarczany SO4
  • Dwuwęglany HCO3
  • Wapń Ca
  • Magnez Mg
  • Sód Na

Powinny być podane w mg/litr, to jest właśnie ppm (parts per milion). Zwykle jednak nie znajdziemy wszystkich pozycji. Powinna być jednak przynajmniej twardość ogólna i chlorki.

Twardość niesie w sobie trochę użytecznej informacji. Może być podana w stopniach niemieckich lub "jako CaCO3" - nie ma to nic wspólnego z faktyczną zawartością CaCO3 w wodzie, to tylko taka jednostka (1 stopień niemiecki = 17.848 jako CaCO3). Na twardośc składają się dwa jony: Ca i Mg, możemy wyliczyć ich orientacyjną zawartośc używając wzoru:

(Ca (ppm)/20 + Mg (ppm)/12.1) x 50 = Twardość jako CaCO3

Np. na raporcie jest twardość 252 jako CaCO3 (= ~14 stopni niemieckich, średnio twarda). Zakładamy, że za całość twardości odpowiada wapń:

(Ca/20)*50=252 i stąd wyliczamy max. zawartość Ca na 100.8 ppm

Możemy też założyć, że Mg stanowi ok. 1/3-1/4 zawartości Ca i wyliczyć zaskres w którym są nasze minerały

Czasem podawana jest alkaliczność jaki CaCO3 (znowu to jest tylko jednostka, i proszę jej nie mylić z twardością jako CaCO3). Głownym winowajcą alkaliczności wody jest jon HCO3, możemy więc wyliczyć jego zawartość w ppm mnożąc alkaliczność (podaną jako CaCO3) przez współczynnik 61/50. I odwrotnie, mając stężenie HCO3 w ppm możemy wyliczyć alkaliczność (mnożąc przez 50/61).

Pozostałe parametry można zbadać w Sanepidzie, orientacyjne ceny z 2009 r to Ca - 17 zł, Mg - 65 zł, Na - 47 zł, Cl - 15 zł, SO4 - 60 zł, HCO3 - 16 zł + VAT.

Zawartość HCO3 można obliczyć przy pomocy akwaryjnego testu na twardość węglanową KH. Mierzy on twardość zwykle w stopniach niemieckich, przeliczamy to wg. wzorów:

np. twardość węglanową pomierzono na 6 stopni niemieckich; 1 stopnień niemiecki = 17,86 alkaliczności jako CaCO3, czyli 6*17.86 = alkaliczność 107 jako CaCO3; należy to pomnożyć przez współczynnik 61/50 i wyjdzie 130 ppm HCO3; wysoka alkaliczność; woda dobra do piw brązowych i ciemnych.

Dodam, że pH wody jest mało istotne, bo w zalezności od właściwości buforujących minerałów zawartych w wodzie, po wrzuceniu słodów pH będzie czasem spadać jak kamień, a czasem ledwo drgnie. Dla celów piwowarskich wprowadzono lepszy miernik jakości wody: alkaliczność rezydualną.

Alkaliczność rezydualna

Tak naprawdę istotna jest tzw. alkaliczność rezydualna, czyli to co pozostaje po starciu kationów (głównie Ca i Mg, twardości wody) z anionami (głównie HCO3, ale też SO4, Cl, to jest alkaliczność wody). Można ją dokładnie wyliczyć znając zawartość powyższych minerałów w wodzie i dopasować do naszego piwa, robią to obpowiednie programy. Alkaliczność rezydualna powinna być równa 0 (neutralna woda) tylko dla piw b. jasnych, dla piw ciemnych lepiej zostawić sporo alkaliczności w wodzie, gdyż będzie ona miała za zadanie zneutralizować kwaśność wprowadzoną przez ciemne słody.

Orientacyjne zakresy alkaliczności (w jednostkach "jako CaCO3") to:

  • dla piw jasnych -50 do 0
  • dla piw bursztynowych, brązowych 0-100
  • dla piw ciemnych 100-200

Zmiękczanie wody

Z wody możemy usunąć część twardości tzw. twardość przemijającą (węglanową). Robimy to poprzez przegotowanie wody lub dodatek wapna gaszonego (slacked lime; Ca(OH)2).

Inny sposób to rozcieńczenie kranówki wodą destylowaną lub demineralizowaną lub RO (odwróconej osmozy). Np. rozcieńczenie pół na pół redukuje zawartość wszystkich minerałów (zatem i twardość) o połowę. Można też zacząć od czystej wody i skomponować ją od zera przy pomocy soli wapnia.

Gotowanie w celu zmiękczenia przeprowadzamy tak: doprowadzamy wodę do wrzenia na kilka minut, potem czekamy aż na dnie osiądzie biały proszek CaCO3 (2-3 godz.) i dekantujemy wodę nad tego osadu. Nie należy długo zwlekać, bo CaCO3 będzie powoli się rozpuszczał. Przed gotowaniem dobrze jest dodać łyżeczkę soli wapnia np. kredy, żeby służyła jako centra krystalizacji CaCO3.

W każdym przypadku należy przygotować taką ilość wody, aby wystarczyła na zacieranie, wysładzanie i ew. dolewki do chmielenia.

Konkluzja

Dysponując już taką wiedzą możemy przystąpić do projektowania docelowego składu wody. Musimy do tego użyć jakiegoś oprogramowania, np:

http://howtobrew.com/section3/Palmers_Metric_RA_ver2d.xls

http://www.jimsbeerkit.co.uk/water/water.html

Wprowadzamy ilości minerałów w naszej wodzie i dodatek odpowiedniej soli wapnia. Kontrolujemy, czy alkaliczność rezydualna pasuje dla stylu naszego piwa, a nastepnie patrzymy, który anion ma przewagę: chlorki czy siarczany. Dla piw chmielowych przewagę powinny mieć siarczany, dla słodowych chlorki (przynajmniej dwukrotną!).

Inne podejście do tego zagadnienia, to próba odtworzenia zawartości minerałów w wodzie z miasta z którego pochodzi dane piwo (Pilzno, Monachium, Burton, Londyn, Dublin...). To podejście ma wady: nie wiemy z jakiej studni pobiera wodę dany browar, czy nie robi dodatkowych modyfikacji, czy historycznie woda była taka sama jak dziś itp. Patrząc na skład wody z danego miasta należy zwrócić uwagę na alkaliczność (dwuwęglany) i który anion (Cl, SO4) ma przewagę i w jakim stosunku, i głównie te cechy odtwarzać.

Wyliczone ilości soli dodajemy do zacierania razem ze słodem. Jeżeli dobrze wyliczyliśmy, pH powinno ustalić się w dobrym przedziale. Jeżeli oprócz pH zalezy nam też na smaku - należy zadbać o dodatek soli także do wody przeznaczonej do wysładzania. Nie możemy ich wsypać po prostu do wody, bo się nie rozpuszczą, dodajemy je więc do kotła przed chmieleniem. Albo więcej dodajemy do zacierania (tu ryzykujemy jednakże nadmierny spadek pH).

Tak czy inaczej należy dbać o to, żeby dodatki soli nie były zbyt duże - jest to element obcy, chemiczny i w końcu będzie wyczuwalny w smaku. Można przyjąć, że 10 gram proszku lub 10 ml kwasu jest w pełni bezpieczną granicą. Jeżeli ją znacznie przekraczamy, należy pomyśleć o innej wstępnej modyfikacji wody: zmiękczeniu przez przegotowanie, rozcieńczeniu wodą zdemineralizowaną itp.