pH на Бира

pH на Бира

Пивоварството е процес на производство на бира. Четирите основни съставки на бирата са зърнени култури (напр. малцов ечемик, пшеница, царевица, ориз) като източник на нишесте, вода, ароматизатори (напр. хмел, зърнени култури, билки, плодове) и мая. Малцовият ечемик и хмелът са най-често използваните зърнени култури и съответно ароматизатори. При варенето на бира източникът на нишесте се смесва с вода и се превръща в сладка течност, наречена пивна мъст. Впоследствие пивната мъст се превръща в алкохолна напитка чрез ферментация с помощта на мая.

Тъй като бирата е предимно вода, съставът на водата за варене може да повлияе на качеството й. Водата за варене трябва да е чиста и без мирис. Водата може да идва от два източника – повърхностни и подземни води. Първите са с ниско съдържание на разтворени минерали, но с високо съдържание на органични вещества, докато вторите
обикновено са с високо съдържание на разтворени минерали и ниско съдържание на органични вещества. За да определят минералния състав на водата, пивоварите могат да поискат доклади от местни водни компании, да изпратят водни проби в лаборатории или да извършат тестовете сами, използвайки подходящо оборудване. Общите параметри на теста са обяснени по-долу. Въз основа на резултатите пивоварите могат да направят необходимите корекции на водата, за да направят страхотна бира.

pH
pH е важно в различните етапи на варенето на бира – каша, пивна мъст и готова бира. Повечето общински водоизточници са леко алкални. Когато водата се комбинира със зърна в съд за каша, pH на сместа, наречена каша, спада в сравнение с pH само на водата. Минералният състав (т.е. калций, магнезий, карбонати и бикарбонат) на
водата и естественият процес на подкиселяване при смачкването на малцови зърна определят pH на кашата. Идеалният диапазон на pH на кашата е от 5,2 до 5,5, като се предпочита долната граница (5,2) за подобрена ензимна активност, водеща до оптимално превръщане на нишестетата в течни захари, наречени пивна мъст. След смачкването, пивната мъст се отцежда и зърната се измиват. Този процес се нарича промиване. С напредването на барботирането, pH на пивната мъст, оттичаща се от кашата, се увеличава. pH на оттичащата се пивна мъст трябва да бъде под 6, защото по-високото pH ще извлече танини, силикати и други съединения от зърното, което ще доведе до стипчив вкус и мътна бира. Събраната мъст се прехвърля в казан за варене. По време на варенето калциевият фосфат все още се утаява (стига калцийът да е все още наличен) и pH намалява, точно както по време на машуването. Трябва да се постигне pH на мъстта след варене от 5,0 до 5,2. Този диапазон на pH ще помогне за извличане на най-добрия характер на хмела, ще увеличи максимално количеството образувани хмелови частици и ще сведе до минимум добавянето на цвят. Друга важна функция на варенето е коагулирането на горещата мъст. Оптималното pH за образуване на частици е 5,2. Ако в ранните етапи на варене в мъстта присъстват големи, пухкави
частици от материала от частиците, това е потвърждение, че pH е в правилния диапазон. Горещата мъст трябва да бъде отстранена, за да може горещата мъст да бъде бистра. Когато маята се добави към пивната мъст, ферментацията започва – захарта се превръща в алкохол и въглероден диоксид. По време на ферментацията pH продължава да спада, защото маята поема амониеви йони (силно основни) и отделя органични киселини (включително млечна киселина). Избраният щам мая може да повлияе на крайното pH на бирата – повечето лагер бири = pH 4.2 – 4.6, някои ейлове = pH 3.8, кисели бири = около pH 3.0. Оптимално pH под 4.4 благоприятства по-бързото зреене на бирата, по-добрата бистра, по-добрата бирова стабилност и по-изтънчен вкус на бирата.

Общо разтворени вещества (TDS)
Водата за варене от общински водоизточници може да съдържа общо разтворени твърди вещества (TDS) като минерали, соли и органични вещества. TDS е индикатор за качеството на водата и както беше обсъдено по-горе, минералният състав на водата влияе върху pH на кашата в процеса на варене. Препоръчителното ниво на TDS във водата е 500 ppm. Количеството TDS във водата може да се оцени с помощта на TDS метър (HORIBA LAQUAtwin EC-33), който измерва проводимостта на разтвора и я преобразува в TDS. Въпреки че, TDS не уточнява точния минерален състав на водата, той може да се използва за наблюдение на всякакви промени във водата.

Специфична електропроводимост (EC)
Електрическата проводимост (EC), често наричана просто проводимост, е мярка за способността на воден разтвор да пренася електрически ток. Чистата вода няма проводимост (отчитането е близо до нула или е много ниско), защото няма разтворени йони в нея. Колкото повече йони са в разтвора, толкова по-висока е стойността на проводимостта. Измерването на проводимостта на източника на вода при варенето на бира дава индикация за чистотата на водата и измерването на базовата линия, преди пивоварът да може да направи някакви корекции, като добавяне на минерали.

Разтворен кислород Dissolved Oxygen (DO)
След кипене в котела охмелената мъст е лишена от кислород. Той се охлажда бързо до под 80 °F (27 °C) преди оксигениране за по-добро усвояване на кислород. Количеството на необходимия разтворен кислород зависи от щама на дрождите и първоначалното тегло на пивната мъст. Традиционните ейлови и светла мъст обикновено не се събират над 1045 (12°P) и изискват 6 до 8 ppm разтворен кислород. При варене с високо специфично тегло първоначалното специфично тегло се увеличава до 1080 (20°P) и изискват нива на кислород в разтворената мъст от 16 ppm или по-високи. Съвременните щамове дрожди могат да изискват до 20 ppm DO. След оксигениране дрождите се поставят в пивната мъст. Дрождите използват кислород, за да станат здрави и да се възпроизвеждат, преди да ферментира мъст към бира. Кислородът е необходим за производството на ненаситени мастни киселини и стероли за клетъчните стени на дрождите. Силната клетъчна стена повишава алкохолната толерантност на дрождите. Здравите дрожди метаболизират пивната мъст в алкохол и въглероден диоксид, без да отделят неприятни вкусове или миризми. След като ферментацията приключи, бирата е свободна от кислород и трябва да бъде защитена от излагане на кислород, за да се предотврати окисляване и застояване. Почти невъзможно е да не се вкарва кислород по време на прехвърляне и опаковане (бутилиране и консервиране), но количеството трябва да е недостатъчно за растежа на здрави дрожди. Пивоварните трябва да са в състояние да постигнат по-малко от 50 ppb (0,05 ppm) общо количество кислород в опаковката.

Калий
Малцът съдържа между 4-6 g/kg калий, по-голямата част от който се разтваря в кашата. В бирата концентрацията на калий е между 300 –500 ppm (mg/L). Над 500 ppm бирата може да бъде солена. Калият има чисто солен ефект. Съотношението калий/калций влияе върху флокулацията на дрождите.

Твърдост на вода
Твърдостта на водата се определя като количеството разтворен калций и магнезий във водата. Калцият е основният йон, който определя твърдостта на водата. Той може да преодолее буферния капацитет на малцовите фосфати, да понижи pH на кашата до приемлив диапазон и да насърчи бистротата, вкуса и стабилността на готовата бира. Идеалната концентрация на калций във водата за варене е между 50 и 150 ppm. Калциев сулфат ( CaSO4), известен също като гипс, или калциев хлорид (CaCl2) може да се добави, за да се увеличи количеството калциеви йони във водата. Магнезият също допринася за твърдостта на водата и следователно влияе върху pH на кашата, но в по-малка степен от калция.

Алкалност
Алкалността е способността на водата да устои на промени в pH, които биха я направили по-киселинна. Тя е измерване на концентрацията на всички алкални вещества, разтворени във водата, като карбонати и бикарбонати, които буферират pH във водата чрез неутрализиране на киселините.

Концентрациите на калций трябва да бъдат балансирани с ниски нива на карбонат-бикарбонат, тъй като те имат противодействащ ефект върху калция. Тези йони трябва да се поддържат под 50 ppm. Бикарбонатите, бидейки
силни алкални буфери, могат да повишат pH на кашата до неприемливи нива, ако са налични в големи количества.

Натрий
Натрият е желан йон в бирата за комплексността на вкуса на крайния продукт. Диапазонът е 0-150 ppm Na+. Професионалните пивовари използват прост процес на почистване или техники за почистване на място (CIP), за да направят редовното почистване ефикасно и ефективно. Процесът на почистване включва циркулация на почистващ препарат или дезинфектант. Например, казанът трябва да се почисти, след като пивната мъст се свари и премине през топлообменника и във ферментатора. Почистващите препарати с натриев хидроксид (известен като сода каустик) като активна съставка са най-широко използваните в пивоварните. Всеки остатъчен натрий в оборудването след процеса на почистване / CIP може да бъде проверен с помощта на HORIBA измервателен уред на натрий LAQUAtwin Na-11.

Референции:

1. Beer – Wikipedia (Accessed on 27 May 2019 at https://en.wikipedia.org/wiki/Beer)
2. Brewing Water (Accessed on 27 May 2019 at https://beerandbrewing.com/brewing-water/)
3. The Power of pH (Accessed on 27 May 2019 at https://byo.com/article/the-power-of-ph/)
4. Mash pH and Why It Matters for All Grain Beer Brewing (Accessed on 27 May 2019 at http://beersmith.com/blog/2015/05/07/mash-ph-and-why-it-matters-forall-
grain-beer-brewing/)
5. The Principles of pH (Accessed on 27 May 2019 at https://byo.com/article/the-principles-of-ph/)
6. Reading a Water Report (Accessed on 27 May 2019 at http://howtobrew.com/book/section-3/understanding-the-mash-ph/reading-a-water-report)
7. The Role of Oxygen in Brewing (Accessed on 27 May 2019 at http://www.ibdlearningzone.org.uk/article/show/pdf/494/)
8. Aeration Basics (Accessed on 27 May 2019 at https://www.morebeer.com/articles/Wort_Oxygenation_Aeration)
9. Handbook of Homebrewing by William Hardwick, page 142.
10. The Dirt on Brewery Cleaning (Accessed on 27 May 2019 at https://www.morebeer.com/articles/Brewery_Cleaning)

Подходящи уреди:

HORIBA LAQUAtwin PH-11

HORIBA LAQUAtwin PH-22