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酿造基础之如何看懂啤酒酿造水质化验报告

作者:啤佬精酿 人气: 发布时间:2017-06-11
摘要:1. 碱度 二氧化碳气体能溶于水。它溶解时和水作用产生碳酸。这使水的 pH 值降低。如果水中的 CO 2 含量保持不变而水的 pH 值升高,碳酸将变为碳酸氢根离子 HCO 3 - 。当水的 pH 值达到 8.3 时,所有的碳酸都将转化为碳酸氢根离子。如果水的 pH 值继续升高,

1.碱度

 

二氧化碳气体能溶于水。它溶解时和水作用产生碳酸。这使水的pH值降低。如果水中的CO2含量保持不变而水的pH值升高,碳酸将变为碳酸氢根离子HCO3-。当水的pH值达到8.3时,所有的碳酸都将转化为碳酸氢根离子。如果水的pH值继续升高,碳酸氢根离子将开始向碳酸根离子CO32转化。只要改变水的pH值,就可以使碳酸、碳酸氢根离子和碳酸根离子三种形式互逆转换。

 

碱度随pH值的变化

 

水中pH值的变化通过上述的缓冲机制降到了最低程度。当酸或盐根被加入含有碳酸根离子/碳酸氢根离子的水中时,这个系统中的pH值变化要比在纯水中慢。这是因为加入水中的酸或碱有许多在碳酸根离子/碳酸氢根离子的比例变化中被消耗掉了。

 

水中的碱度代表水中和酸和盐根的能力。当水中加入了强酸,而pH值在上述缓冲机制的作用下没有下降很多时,这种中和能力就能表现出来。

 

    酿造水的总碱度是很重要的,它会影响谷物浆和麦芽汁的pH值。麦芽产出略带酸性的溶出物质。水中的碱性通过上述的缓冲作用中和了麦芽溶出物的部分酸性。这种缓冲作用限制了麦芽汁中的pH值由于化醪过程中谷物浆产生的酸而下降的量。如果水的碱度太低,谷物浆的pH值就会过低,使酿造无法进行。

 

    从上段可以看到,单从pH值并不能准确预测谷物浆或麦芽汁的处理好坏,水的碱度在更大程度上控制着麦芽汁中的酸对最终成品的影响。

水的碱度高时,主要是碳酸氢盐、碳酸盐、氢氧化物含量太高,可以用两个办法:

 

1.加酸法:我们的目的是先通过实验室的小试,摸索出碱度与pH的对应关系,以此计算大生产中酸的添加量,再进行SP试验,根据各公司具体情况添加磷酸(乳酸等),实际生产中可以根据实测的pH进行相应量的酸的调整,将碱度调至3-8。

 

2.加石膏:添加石膏(CaSO4·2H2O),多量的钙离子可与醪液中的酸式磷酸盐生成磷酸钙沉淀而放出氢离子,使酸度提高,以减低碱度。

 

总硬度

2.硬度

    硬度这一术语用于描述酿造水中钙(Ca2+)和镁(Mg2+)的含量。这些元素的浓度就是水的总硬度。为了计算水的总硬度,钙和镁的浓度都必须用通用单位表示。这种通用单位就是CaCO3(mg/L)

使用下列公式把这些元素转换为CaCO3

Ca (mg/L)乘以2.5得到CaCO(mg/L)记为X

Mg(mg/L)乘以4.11得到CaCO3(mg/L)记为Y

X + Y =总硬度

    计算总硬度(以CaCO3表示),只要把换算过的钙和镁的浓度相加,如上所示。

各种硬度单位换算表

量浓度

德国度

英国度

法国度

美国度

mmol/l

°DH

°Clark

法国度

ppm

1

5.61

7.02

10

100

3水质硬度范围表

 

mmol/l

德国

英国

法国

美国

软水

0 - 0.7

0 - 4

0 - 5

0 - 7.1

0 - 71

软水

0.7 -  1.4

4 - 8

5 - 10

7.1 -  14.2

71 -  142

中等水

1.4 -  2.8

8 - 16

10 - 20

14.2 -  28.5

142 -  285

硬水

2.8 -  5.3

16 - 30

20 -  37.5

28.5 -  53.4

285 -  534

特硬水

>  5.3

> 30

>  37.5

>  53.4

>  534

 

一般来说,生产淡色啤酒适宜用较软的水,至少是中等硬度以下的水,酿造出来的啤酒色泽浅、口感淡爽,例如青岛啤酒(3.78°DH),生产深色啤酒用水的硬度可以稍高些。

水的硬度会影响麦芽汁的品质。当植酸(肌醇六磷酸)被植酸酶降解时,麦芽会产生相当数量的磷酸。磷酸离子性质活泼,容易释放出氢离子(见公式)。

 

硬水中的钙离子,将与之结合形成磷酸钙并沉淀。

 

这个反应导致了更多的磷酸分解并释放氢离子。这些氢离子使更多的钙沉淀并从溶液中析出。随着这个循环的进行,溶液的酸性越来越高,麦芽汁的pH值呈下降趋势。

钙离子同时还可以帮助稳定α淀粉酶和β淀粉酶,这两种酶在麦芽汁化醪时对淀粉的降解起重要的作用。没有谷物浆中的钙离子,α淀粉酶无法正常工作。

因为钙离子能形成磷酸钙沉淀物并降低麦芽汁pH值,某些喜好较低pH值环境的酶,如β淀粉酶和一些肽酶,在麦芽汁中有钙离子时会比较活跃。

由麦芽汁中钙离子造成的低pH值,同时限制了麦芽汁释放的多酚的数量。因此,与高pH值环境下酿造的啤酒相比,这样做出的啤酒不那么涩口,颜色也较浅。

镁离子的作用与钙离子类似,但磷酸镁比磷酸钙易溶解得多,因此对降低pH值的作用要小得多。不过它是某些发酵酶活动的要素,一些发酵反应必须有它参与。谷物浆中也必须有镁,但超过30ppm时,会导致明显的苦味和酸味。

 

3.pH

PH

pH值用于描述物质的酸碱度。在任意质量的水中,都会有很小一部分的水分子电离或分解为水合氢离子H30+和氢氧根离子OH-。在纯水或中性水中,水合氢离子的数量和氢氧根离子相等。室温下的纯水里,两种离子的量都将达到10-7克或摩尔每公升的数量级。取18克水样置于室温环境中,它将含有0.00000019克H3O+离子。重要的一点是,在任何水溶液中,水合氢离子和氢氧根离子的浓度乘积总是1 x 10-14

在化学中,"p"值用来表示容易处理的很小的量。它是所描述量的负对数。这样,10-5"p"表示就是–log(10-5)5。pH值就是用"p"表示的溶液中的水合氢离子浓度。例如每公升含有10-4摩尔水合氢离子的溶液,pH值用"p"表示是–log(p函数)10-4(水合氢离子浓度)或4。

在检测物质的pH值时,有两点必须搞清楚。首先,pH值是样品中水合氢离子浓度的逆反应,水合氢离子的浓度越高,pH值越低。其次,pH值从0到14线性增长,但它本身是一个对数函数。因此,pH值每变化一度,相当于溶液酸碱度变化了十倍。

酿造水的pH值对酿造有一些影响,但主要受影响的是麦芽汁。当麦芽汁的pH值下降时,会产生一些积极的现象:

产量上升;

含氮物质的提取改善;

实际发酵度降低;

总体苦味降低;

泡沫稳定性改善;

凝固物形成更令人满意;

啤酒pH值降低;

颜色变浅;

多酚雾浊减少;

双乙酰和戊硫醇增加,

酵母沉淀更佳。

 

4 Fe2+

优质啤酒含Fe2+应少于0.1mg/L,若啤酒中含Fe2+>0.5mg/L,会使啤酒泡沫不洁白,加速啤酒的氧化浑浊。若啤酒中含Fe2+>1mg/L会使啤酒着色,并具有空洞感,铁腥味。酿造水中的Fe2+最高限量,文献报道不一,一般认为应低于0.2mg/L~0.3 mg/L。

我们的目标是控制Fe2+在0.06以下。

5导电率

所有水溶液都有一定的导电率。溶液的导电能力用电导率表示,在水中加入任何电解液,如盐、酸或碱,都能增加溶液的导电率。

对于酿造水,导电率可以表示水中的总离子水平。对酿造水导电率的测量不能得出水中溶质的组成。但能够表示出水样中的总的溶质量。

以前人们曾经把姆欧每厘米用作导电率测量的标准单位。现在代替它的是一种等价的单位西门子每厘米。导电率通常用百万分之一西门子表示,即微西门子每厘米。用微西门子(mS)表示的溶液的导电率,与用ppm表示的溶液中溶解溶质的量存在一定的关系。通常,导电率为1mS的溶液含有1.5ppm的溶质。

酿造水的导电率不能显示溶质的具体构成,但可以指示水中的重要化学变化。

 

6混浊度

混浊度用来表示样品的相对透明度。需要注意的是颜色不等于混浊度,水或啤酒可以颜色很深但仍然透明。散布在水中的不溶固体是混浊度的首要来源。混浊度一般是指成品啤酒的混浊,而不是指酿造水或高浓水。导致水混浊的污染物是悬浮的固体,必须用化学方法去除,它也是水的化学特性之一。

 

推荐酿造用水技术标准

 

参数

限度

硬度(CaCO3)

300 ppm

碱度(CaCO3)

50 ppm

80 ppm

25 ppm

硫酸盐

275 ppm

氯化物

100 ppm

硝酸盐(NO3)

45 ppm

硅酸盐(SiO2)

25 ppm

剩余碱度

1 ppm

 

责任编辑:admin

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