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啤酒釀造用水水質要求及水質與釀造的關系

時間:2019-3-7 9:52:05

歷史上,一個地區能釀造的啤酒風格既得益于又受限于當地的水質。例如,愛爾蘭地區的水中富含鈣離子和碳酸氫根,與烤大麥帶來的酸度達到平衡,造就了干世濤;捷克皮爾森地區的水極軟,幾乎不含礦物鹽,造就了波西米亞風格皮爾森;英國波頓特倫特地區的水極硬,富含硫酸鈣和碳酸氫根,加重啤酒花苦味,使收口飽滿、偏干,造就了英式IPA。

如果我們的目標是釀造多種風格的啤酒,那么了解水質對于啤酒釀造的影響是無法回避的。簡單講,水在糖化過程中影響著麥芽出糖,而且本身影響了成品酒的風味。但是,很多面向大眾的精釀教程和書籍中,都建議對于釀造中水質的人為調整越小越好。因為水質調節是一個復雜的話題,背后有一套復雜的理論。

啤酒生產用水可分為五個方面,即釀造用水、冷卻用水、洗滌用水、鍋爐用水、制麥用水。

生產淡色啤酒應以軟水為主;生產濃色啤酒可以選用暫時硬度偏高的水;鍋爐用水必須是軟水防止產生水垢;冷卻用水即需要是軟水,同時還要求含金屬鹽少,防止產生腐蝕作用;浸麥用水以中等硬度的水為好;洗滌用水則不能含微生物。

啤酒釀造用水水質要求及水質與釀造的關系

一、糖化用水的質量要求

1、外觀:無色透明,無懸浮物及沉淀物。

2、口味:有清爽的味感。無咸、苦、澀等異味。

3、pH值:6~7為宜。

4、硬度:總硬8˚以下為宜,暫硬2˚ ~5˚為好。

5、有機物:高錳酸鉀消耗量應為0~3mg/L。

6、總溶解鹽類:固形物的含量以150~200mg/L為宜。

7、鐵鹽:以不超過0.3mg/L為佳。鐵鹽的存在會氧化麥汁中的單寧,增加麥汁色度,使啤酒帶有鐵腥味并易發生混濁。

8、錳鹽:0.1mg/L以下為好。微量錳鹽有利于酵母生長,過量則使啤酒缺乏光澤,口味粗糙。

9、硅酸鹽:以SiO3計,應在30mg/L以下。過量則麥汁不清,發酵時形成膠團,影響發酵和啤酒過濾;引起啤酒膠體混濁;使啤酒口味粗糙。

10、其他金屬離子:重金屬離子的含量必須符合飲用水的標準。過量抑制酵母和酶的活性,并使啤酒出現早期混濁,對人體健康也是有害的。

11、硫酸鈣:   1~1.5g/L為宜。

12、氯及氯化物:  氯含量不超過0.3mg/L。氯化物最適含量為20~60mg/L。

13、氮化合物:硝酸鹽應在0.2mg/L以下。亞硝酸鹽和氨態氮最好不檢出。

14、有害微生物:37℃下培養24h,1mL水中細菌總數不得超過100個,不得有大腸桿菌和八聯球菌存在。

二、水的硬度

是指溶解在水中的堿金屬鹽的總和,而鈣鹽和鎂鹽是硬度指標的基礎。

水中的鈣和鎂離子被稱為硬度。鈣鎂高的水被稱為硬水,反之稱為軟水。一般談論硬度的單位是mg/L以CaCO3計。這是一個通用的簡化,計算上用CaCO3代表水中所有Ca和Mg的鹽。因為鈣和鎂在很多數情況下被無差別對待。而且在無機鹽在溶液中處于離子狀態,陰離子和陽離子(我們關注的鈣鎂)可以分開對待。之所以選擇CaCO3,是因為它的分子式剛好為100,方便計算。理論上,總硬度的計算公式如下(Ca的分子量為40,Mg為24):

[總硬度(以CaCO3計)] = 100 x ([鈣(Ca)]/40 + [鎂(Mg)]/24)

若水中含有錳,鐵,鉻等重金屬離子,它們也會被計入總硬度。所以水質報告中的硬度會比實際的鈣鎂硬度要高一些。

德國硬度  每升水中含有10mg的氧化鈣為1度。

一般水質硬度在1˚~30˚之間。

0~4˚為最軟水;4.1˚~8.0˚為軟水;

8.1˚~12.0˚為普通軟水;

12.1˚~18.0˚為中等硬水;

18.1˚~30˚為硬水。

水的硬度有三種:

暫時硬度:是鈣和鎂的碳酸氫鹽溶解于水中的硬度。

永久硬度:是鈣和鎂的硫酸鹽、硝酸鹽或氯化鹽等溶解在水中的硬度,又稱非碳酸鹽硬度。

負硬度:是溶解在水中的鉀和鈉的碳酸氫鹽和碳酸鹽。負硬度的存在使水呈堿性。

三、水中鈣、鎂離子對啤酒釀造的影響

1、水中鈣、鎂的碳酸氫鹽的降酸作用

Ca(HCO3)2+2KH2PO4 → CaHPO4↓ +K2HPO4+2H2O+2CO2↑

2、水中鈣、鎂重碳酸鹽的緩沖作用

Ca(HCO3)2  → Ca2++2HCO3-HCO3-+H+  →  H2CO3

3、水中鈣、鎂硫酸鹽的增酸作用

3CaSO4+4K2HPO4→Ca3(PO4)2↓+2KH2PO4+3K2SO4

4、鈣、鎂離子的其他作用

鈣離子:保護α-淀粉酶的耐熱性,促進麥汁澄清,增加酵母凝聚性。

鎂離子:對啤酒風味不利,但是某些酶的輔酶因子。

四、水的PH值

pH之所以沒有單位,是因為它代表的數字是指數的級別。pH(全稱potential of Hydrogen)的數字是氫離子濃度以10為底數的對數的負數(pH = -log10[H+])。所以,氫離子濃度,在pH為4的溶液中,是其在pH為5的溶液的10倍。因此pH的增減并不是一個線性的關系,這也是為什么看似微小的pH變化的背后,代表了糖化和發酵過程中的顯著變化。

需要說明的是,同一溶液,pH的讀數取決于溫度的變化。根據定義,在25攝氏度的純水對應了pH中性的7。同樣是純水,在10攝氏度的時候,pH讀數為7.27,在50攝氏度時這是6.63。這并不是代表水的酸性或堿性增強了,而是單純因為溫度,pH的數字發生了偏移。

水的pH其實不太重要。因為大家的釀造用水來源,基本都是自來水或者商業灌裝水。這些水都經過處理符合了國家的飲用安全標準,這意味著水自身的pH差異對釀造的影響并不大。相比之下,堿度才是我們真正應該著重關心的。

五、水中重要的離子

(1)鈣Ca(推薦 50 - 150mg/L)

鈣或許是對于釀酒師而言最重要的離子。它本身無味。在糖化,過濾和煮沸階段,鈣離子和麥芽中的磷酸鹽的化學反應,是將pH降到淀粉酶最佳活性范圍的主要貢獻者,并促進蛋白質分解和蛋白膠泥的析出。在發酵階段,鈣是酵母代謝所必須的元素,有利于成品酒中的蛋白質凝聚和酵母沉降,促進酒體澄清和穩定。釀造用水中應有足夠濃度的鈣,以確保經過糖化煮沸和發酵,酒中仍有一定余量的鈣。

(2)鎂Mg(推薦 0 - 40mg/L)

鎂離子略帶酸味和澀感。和鈣離子一樣,鎂可以降低糖化時的pH,但是其效率不如鈣。鎂也是酵母健康代謝所必須的元素。全麥芽釀造的麥汁通常包含有足夠的鎂。有意思的一點是,與業界大咖JohnPalmer合寫《Water》一書的Colin Kaminski認為:釀造深色酒時,在糖化水中加入30ppm的鎂會對口味有顯著提升。各位可以自行嘗試。

(3)鈉Na(推薦 0 - 50mg/L)

當濃度在70 - 150mg/L時,鈉能襯托麥芽的甜感,使啤酒的口感更圓潤。當達到150- 200mg/L時,會有咸味。超過250mg/L時則出現尖酸和澀感。經軟水處理后,堿度所對應的鈣鎂被置換成鈉離子。因此,除非水中有足夠高的永久硬度和一定的堿度(以確保軟化過程不會去除太多鈣鎂且引入過多鈉),否則軟化后的水不太適合釀造。也就是說,軟水適用的窗口很窄,可能還不如不軟化。

(4)鋅Zn(推薦 0.1 - 0.5mg/L)

在所有離子中,鋅是地位特殊的一個。鋅會被軟水機交換成鈉。鋅是對于酵母來說不可或缺的微量元素(酵母營養鹽里大部分是鋅鹽),而且麥汁中常常含量不足。鋅的味覺閥值濃度是5mg/L,超過這個濃度會品嘗到澀味。對于鋅鹽,推薦的是在煮沸的最后階段加入。因為加入太早會隨著蛋白質沉降而保留不到麥汁中。但是頭疼的是濃度的上限0.5mg/L的量還是非常小。20升的麥汁只需要0.01g的鋅,對于常見的七水合硫酸鋅(ZnSO4*7(H2O),分子量288),添加量也只在0.044g,500升也才需要1.1g。一般的電子秤的精度是0.01g(準確度和誤差那是另一個故事)。因此,為了精確操作,推薦調制一定濃度的標準溶液,然后通過體積控制添加量。

(5)Cl(推薦0 - 100mg/L)

和鈉類似,氯也是水中常見的離子,也能襯托麥芽甜感,增進口感。當超過250mg/L時,有咸味和面糊味,超過300ppm則有苦咸味,特別是和鈉離子,硫酸根離子一起出現的時候。

(6)硫酸根SO4(推薦0- 250mg/L)

硫酸根離子能突顯酒花的苦,使苦質更干凈,更令人愉悅。它是著名釀酒城市波頓的標簽,其著名的IPA和Burton Ale(Barley Wine的前身)就是得益于其水中高于常規的硫酸鹽含量。波頓地區的水質監管部門要求將硫酸根控制在250mg/L以內。但是當地有些凈水的讀數能達到850mg/L。在200-400mg/L時,可以突顯酒花的風味特征。但是當濃度超過400mg/L時,會導致苦味變得過于尖銳而有澀味。

(7)堿度/碳酸氫根HCO3-(推薦0 - 100mg/L以CaCO3計)

過高的堿度能阻哎糖化時pH的下降,因此它是釀酒師比較關注的水質參數。過高的堿度會帶來粗糙的口感:舌頭表面會有粗糙的觸感,伴隨著類似干粉的后味。然而,在釀造深色啤酒時,一定的堿度可以增進口感。其原因是深色麥芽含有酸性物質,這恰好能和糖化水中的堿度中和。這個過程的細節會在下文中解釋。

(8)總硬度 total hardness (推薦 150 - 300mg/L 以CaCO3計)

總硬度包含了所有的鈣鎂。鈣鎂過低會影響糖化出糖的效率和發酵中的酵母代謝等等一系列問題。而硬度過高的水則往往本身對風味有負面的影響。


作者:尊皇釀酒設備 錄入:zhsb999 來源:尊皇公司
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