Водоподготовка в пивоварении

Александр САДЧИКОВ, к.т.н., EUROWATER

Качество воды, как известно, имеет решающее влияние на качество продукта, а в пивоварении особенно. В этом контексте для современных пивоваренных заводов становится необходимым применение оптимальной и эффективной системы очистки воды. Основываясь на результатах истории нашего многолетнего опыта в подготовке воды для пивоварения, мы предлагаем лучшее современное и специализированное оборудование с автоматической и безотказной работой. 

В данной статье представлены некоторые требования к воде для пивоварения и применяемые технологии для конкретных потребностей в этой отрасли. 

Вода в пивоварении

Удельное водопотребление современной пивоварни варьируется в среднем между 3,1 и 5,7 л на 1 литр произведенного пива. Общее водопотребление включает объем воды для моек и ополаскивания, а также для питьевых нужд предприятия. Качество этих вод должно отвечать питьевым нормам, поскольку мы имеем дело с пищевым предприятием, которым и является пивоварня. 

Кроме того, пивоварни часто оснащены паровыми котлами как собственным источником пара и тепловой энергии. Как правило, там имеется собственная система очистки воды, и в связи с обычно большим возвратом конденсата водопотребление на подпитку может быть относительно небольшое.

Оставшееся количество, то есть вода для продукта, непосредственно потребляется на приготовление пива (прибл. 2 л/л) и должно соответствовать конкретным для пивоварения требованиям. Вода как сырье Правило гласит, что для хорошего пива необходима хорошая вода. Качество воды оказывает большое влияние на качество пива. По этой причине вода с конкретным составом определяет некоторые характерные особенности хорошо известных сортов пива. Например:

• мягкая вода придает пиву утонченность и терпкость;
• жесткая вода подходит для темного пива;
• вода с высокой минеральной жесткостью используется для пива типа Dortmunder.

Поэтому качество воды для пивоварения должно соответствовать определенным требованиям и быть выше, чем качество питьевой воды. Данные требования определяются качеством пива и процессом его производства. При выборе технологии подготовки воды в дополнение к технологическим и техническим деталям должны быть приняты во внимание экономические, экологические и ряд других аспектов (технические регламенты, директивы ЕС, международные стандарты и т.д.). 

Требования к воде для пивоварения 

Основные ограничения для воды, применяемой непосредственно в производстве пива (при затирании), касаются таких показателей, как величина рН, жесткость, а также соотношение между концентрациями ионов Са+2 и Mg+2, которое в питьевой воде вообще не регламентируется. Значительно меньше в воде для пивоварения должно содержаться ионов железа, кремния, меди, нитратов, хлоридов, сульфатов. Не допускается наличие в воде нитритов, которые являются сильными токсинами для дрожжей. При оценке пригодности воды для пивоварения внесен такой показатель, как щелочность, который отсутствует в нормативах для питьевой воды.

Щелочность как одна из главных особенностей воды оказывает значительное влияние на качество пива. Обычно она выражается общим количеством бикарбонатов или М-величиной (m-value, рН 4,3). Как правило, щелочность является буферной способностью воды к воздействию кислот. В процессе производства пива в заторе и сусле требуется низкий уровень рН (прибл. 5,2-5,4) для достижения более высокой активности фермента, более большой скорости ферментации, улучшения органолептических и других показателей пива и в целом высшей производительности сусловарочного цеха. Горечь пива является более приятной, и пиво имеет ярче цвет. 

Буферная емкость воды тем не менее обладает свойством стабилизации рН в нейтральной среде. Таким образом, низкая щелочность воды для пивоварения является большим преимуществом в производстве пива. В дополнение к щелочности большое значение имеет наличие жесткости в воде. Присутствие иона магния и особенно кальция является желательным, поскольку они оказывают положительное влияние как на процессы затирания, так и на охмеление сусла.

Пивовары определяют так называемую остаточную щелочность, которая определяет кислотность сусла. Остаточная щелочность (RA) рассчитывается по формуле:

RA = Общая щелочность (m-value) – (жесткость Са + ½ жесткость Mg)/3,5 RA светлого пива типа Pilsner должна быть ниже, чем 1,5о dH.

При RA = 0 не будет влияния на рН, когда при позитивном или негативном значении будет происходить повышение либо понижение рН соответственно.

Для повышения кислотности (понижения рН) пивовары часто используют методы подкисления, связанные с добавлением молочной либо минеральных кислот. Для корректировки концентрации кальция часто используют хлорид кальция. Приведенная выше формула показывает, почему классический метод умягчения воды (катионообменник регенерируется хлоридом натрия) не дает желаемого эффекта: с помощью этого метода происходит удаление ионов кальция и магния, в то время как карбонатные ионы остаются полностью нетронутыми. Говоря о умягченной воде для пивоварения, пивовары обычно имеют в виду ее деалкализацию (Н-катионирование). Поэтому деалкализация – наиболее часто используемый метод подготовки воды для пивоварения.

В дополнение к соответствию основных параметров воды для производства пива необходимо придерживаться следующих дополнительных критериев:

• низкое содержание нитратов, так как они также содержатся в хмеле;
• низкое содержание хлоридов из-за риска коррозии стальных труб;
• существенно низкий потенциал коррозионной активности для материалов, используемых в пивоварении (агрессивный СО2, значение рН, содержание солей); 
• наличие как можно меньше магния на уровне ниже 4оdH, чтобы избежать сильной горечи;
• не очень высокое содержание солей (сульфаты, натрий, хлориды, и т.д.), в противном случае пиво будет соленое на вкус и сухое;
• минимальное содержание углеводородных веществ (пестициды, фенолы и т.д.).

Технология водоподготовки

Идеальная технология водоподготовки должна оптимально сочетаться с техническими, экономическими и самое главное – экологическими элементами. По этой причине в дополнение к технологическим требованиям следует также учитывать затраты на приобретение, эксплуатацию, техническое обслуживание, влияние на окружающую среду и т.д.

Кроме того, выбор подходящей технологии производится детально с учетом индивидуальных потребностей, анализа воды, капитальных и эксплуатационных затрат, а также граничных условий (необходимое место, степень автоматизации, условия в отношении сточных вод, отходов и т.д.). 

Методы, наиболее часто применяемые:

• фильтрация (удаление железа, аммония и марганца, фильтры с активированным углем и т.д.);
• технология ионного обмена (Н-катионирование, Na-катионирование);
• мембранная технология (обратный осмос, нанофильтрация);
• обеззараживание (УФ-излучение, дозировка диоксида хлора и т.д.).