Основные расчетные формулы и справочные материалы

    Оценить качество воды и определить ее пригодность к использованию в пивоваренном производстве можно по следующим показателям.

Жесткость. Растворенные в воде соли кальция и магния характеризуют ее жесткость. Жесткость воды выражается в мг–экв/л или ммоль/л. 1 мг–экв жесткости соответствует содержанию 20,04 мг Са²⁺ и 12,16 мг Mg²⁺ в 1 л воды. 1 ммоль жесткости соответствует содержанию 40,08 мг Са²⁺ и 24,31 мг Mg²⁺ в 1 л воды. Классификация воды по жесткости приведена в таблице 4.

Таблица 4. Типы воды в соответствии с жесткостью

Для приготовления светлых сортов пива используют в основном мягкую воду с карбонатной жесткостью 0,8 мг–экв/л и некарбонатной 0,4–0,8 мг–экв/л. Для темного пива жесткость воды может быть выше: карбонатная 3–4,8 мг–экв/л, некарбонатная — незначительная.

Щелочность. Способность воды связывать кислоты характеризуется величиной щелочности, т. е. количеством в воде ионов ОН^–, СО₃^2–, НСО₃^– и некоторых других анионов слабых кислот. Щелочность выражают в мг–экв/л.

Для оценки качества воды по щелочности необходимо знать содержание в воде ионов Ca²⁺, НСО₃^–, СО₃^2–, ОН^–. При одновременном их присутствии в заторе его рН устанавливается в зависимости от их количественного соотношения. Это соотношение называется показатель пригодности воды по щелочности (П_щ).

Показатель пригодности находится из соотношения

,                                                                                                          (9)

где G _{С a} — содержание в воде ионов кальция, мг–экв/л; Щ₀ — общая щелочность, мг–экв/л.

    Вода, имеющая П_щ < 1, повышает рН затора, а имеющая П_щ > 1 — понижает. При значениях П_щ близких к единице, вода считается пригодной для технологических целей.

Остаточная щелочность. Поскольку ионы Са²⁺ и Mg²⁺ способны компенсировать отрицательное воздействие углекислых солей, в воде для пивоварения важно учитывать не общее количество карбонатов, а то их количество, которое остается в свободном состоянии после частичной компенсации ионами кальция и магния. Это количество называется остаточной щелочностью и определяется по формуле

,                                                                                  (10)

где G_Mg — содержание в воде ионов магния, мг–экв/л; остальные обозначения те же, что и в формуле (9).

    Для светлых сортов пива используют воду с остаточной щелочностью не более 0,54 мг–экв/л.

Отношение ионов Са²⁺/ Mg ²⁺ . В пивоварении обращают внимание не только на общее содержание ионов кальция и магния в воде, но и на их отношение. При этом предпочтение отдается ионам Са²⁺, а ионы Mg²⁺ могут содержаться в минимальных количествах или даже полностью отсутствовать. Отношение концентрации ионов кальция и магния в воде рассчитывается в мг–экв/л. Предельное значение отношения 1:1. Оптимальное — 4:1. При значениях отношения Са²⁺/Mg²⁺ ниже предельного пиво может иметь неприятный вкус.

Содержание ионов, оказывающих влияние на технологический процесс и органолептические показатели пива. Дополнительные требования по ионному составу воды установлены технологической инструкцией по водоподготовке для производства пива и безалкогольных напитков (ТИ 10–5031536–73–90).

Таблица 5. Требования к качеству воды в пивоварении

Задания и задачи

1. Вода содержит 150 мг/л ионов кальция и 40 мг/л ионов магния. Рассчитать ее кальциевую и магниевую жесткость в мг–экв/л и ммоль/л. Определить общую жесткость воды и отнести воду к определенному типу по жесткости.

2. Общая жесткость воды составляет 5,2 мг–экв/л, содержание ионов магния в ней 20 мг/л, а общая щелочность 3,4 мг–экв/л. К какому типу жесткости относится данная вода? Рассчитать пригодность воды по щелочности. Для приготовления каких сортов пива эту воду можно использовать без предварительной водоподготовки?

3. Вода содержит 50 мг/л ионов кальция и 10 мг/л ионов магния, а общая щелочность ее составляет 4 мг–экв/л. Какое влияние эта вода будет оказывать на вкусовые качества пива? К какому типу жесткости относится данная вода?

Пример

Вода содержит 280 мг/л ионов кальция и имеет общую щелочность 17,5 мг–экв/л. Сколько мл соляной кислоты концентрацией 37% и плотностью 1,19 г/см³ нужно добавить к 1 м³ такой воды, чтобы довести показатель пригодности по щелочности до единицы?

Решение. Кальциевая жесткость воды составляет

 мг–экв/л.

Пригодность по щелочности вычислим по формуле (9).

.

    Превышение щелочности над содержанием ионов кальция составляет

17,5 – 13,97=3,53 мг–экв/л.

    Для того чтобы довести показатель пригодности воды по щелочности до единицы, необходимо избыток щелочности нейтрализовать кислотой. Поскольку вещества реагируют в эквивалентных количествах, для связывания щелочности требуется

3,53∙36,5=128,845 мг соляной кислоты,

где 36,5 — эквивалент соляной кислоты.

    Товарная соляная кислота содержит 37% НСl, то есть потребуется

 мг кислоты.

    Требуемый объем кислоты на нейтрализацию избыточной щелочности в 1 л воды составит

 мл, т.е. 292 мл на 1 м³.