Источники водоснабжения пивоваренных заводов могут быть подземные (артезианские, грунтовые) и поверхностные (речные, озерные). Вода, используемая в пивоваренном и солодовенном производстве, должна соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде (СанПиН 2.1.4.1074–01).
Технологические требования к воде по содержанию различных ионов, оказывающих влияние на технологический процесс и качество готового продукта, могут быть более строгими, чем требования санитарные. Содержащиеся в воде ионы могут:
1) изменять рН среды (сдвигать кислотно–щелочное равновесие в кислую или щелочную сторону), это ионы Ca 2+, Mg 2+, ОН–, НСО3–;
2) воздействовать на дрожжи (K+, Zn2+, Fe 2+, Fe 3+, Cu2+, NO2–, Cl– и др.);
3) действовать в качестве катализатора брожения (Ca 2+, Mg 2+);
4) вызывать изменение вкуса и цвета готового пива (Ca 2+, Mg 2+, Na+, Fe 2+, Fe3+, НСО3–, SO42–, и др.);
5) вызывать помутнения пива (Fe 2+, Fe 3+, Cu2+, SiO3 2–).
1.3.1. 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
Тип воды
Жесткость, мг–экв/л
Жесткость, ммоль/л
Очень мягкая
До 1,5
До 0,75
Мягкая
1,5–3
0,75–1,5
Средней жесткости
3–4,5
1,5–2,25
Довольно жесткая
4,5–6
2,25–3
Жесткая
6–10
3–5
Очень жесткая
Свыше 10
Свыше 5
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–, СО32–, 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–, СО32–, ОН–. При одновременном их присутствии в заторе его рН устанавливается в зависимости от их количественного соотношения. Это соотношение называется показатель пригодности воды по щелочности (Пщ).
Показатель пригодности находится из соотношения
, (9)
где GСa — содержание в воде ионов кальция, мг–экв/л; Щ0 — общая щелочность, мг–экв/л.
Вода, имеющая Пщ < 1, повышает рН затора, а имеющая Пщ > 1 — понижает. При значениях Пщ 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 GMg — 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+/Mg2+. 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
|
Показатель |
Значение |
Показатель |
Значение |
|
рН |
6,0–6,5 |
Магний, мг/л |
следы |
|
Окисляемость, мг О2/л |
2 |
Марганец, мг/л |
0,1 |
|
Щелочность, мг–экв/л |
0,5–1,5 |
Медь, мг/л |
0,5 |
|
Общая жесткость, мг–экв/л |
2–4 |
Цинк, мг/л |
5,0 |
|
Катионы: |
|
Анионы: |
|
|
Алюминий, мг/л |
0,5 |
Нитраты, мг/л |
10 |
|
Железо (суммарно), мг/л |
0,1 |
Нитриты, мг/л |
0 |
|
Кальций, мг–экв/л |
2–4 |
Сульфаты, мг/л |
100–150 |
|
Кремний, мг/л |
2 |
Хлориды, мг/л |
100–150 |
1.3.2. 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?
1.3.3. 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.
1.4. Контрольные задания и задачи
1. Определить средневзвешенную влажность и сорность зерна, если на склад поступили следующие партии зерна:
|
Масса партии, кг |
Вариант |
|||||||
|
Wi % |
Ci, % |
Wi % |
Ci, % |
Wi % |
Ci, % |
Wi % |
Ci, % |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|||||
|
4000 |
14,0 |
0,5 |
15,0 |
1,2 |
14,8 |
0,8 |
13,2 |
1,0 |
|
2000 |
13,5 |
1,0 |
14,0 |
1,0 |
14,0 |
0,7 |
14,2 |
0,5 |
|
1500 |
14,5 |
0,8 |
14,5 |
1,5 |
15,0 |
0,5 |
14,8 |
0,8 |
|
1800 |
14,2 |
1,2 |
15,3 |
1,7 |
13,7 |
1,0 |
14,5 |
1,2 |
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
||||
|
1000 |
14,8 |
0,8 |
13,2 |
1,0 |
15,0 |
1,0 |
14,5 |
0,5 |
|
4500 |
14,0 |
0,7 |
14,2 |
0,5 |
13,7 |
0,8 |
14,2 |
0,7 |
|
1500 |
15,0 |
0,5 |
14,8 |
0,8 |
14,2 |
0,5 |
14,4 |
1,0 |
|
2000 |
13,7 |
1,0 |
14,5 |
1,2 |
14,0 |
1,1 |
13,7 |
0,9 |
|
2000 |
13,5 |
1,5 |
14,0 |
1,3 |
14,7 |
0,6 |
15,6 |
2,0 |
|
|
9 |
10 |
11 |
12 |
||||
|
3000 |
14,5 |
0,2 |
14,0 |
1,0 |
14,0 |
0,5 |
15,0 |
1,2 |
|
3500 |
15,0 |
0,4 |
14,2 |
1,2 |
13,5 |
1,0 |
14,0 |
1,0 |
|
2500 |
15,2 |
1,0 |
14,7 |
1,4 |
14,5 |
0,8 |
14,5 |
1,5 |
|
4000 |
13,9 |
0,5 |
14,9 |
0,8 |
14,2 |
1,2 |
15,3 |
1,7 |
|
|
13 |
14 |
15 |
16 |
||||
|
1700 |
15,0 |
1,0 |
14,8 |
0,8 |
13,2 |
1,0 |
15,0 |
0,9 |
|
1200 |
13,7 |
0,8 |
14,0 |
0,7 |
14,2 |
0,5 |
14,5 |
0,8 |
|
2100 |
14,2 |
0,5 |
15,0 |
0,5 |
14,8 |
0,8 |
14,2 |
1,0 |
|
1500 |
14,0 |
1,1 |
13,7 |
1,0 |
14,5 |
1,2 |
15,1 |
1,1 |
|
1500 |
14,7 |
0,6 |
13,5 |
1,5 |
14,0 |
1,3 |
14,8 |
1,2 |
|
|
17 |
18 |
19 |
20 |
||||
|
10000 |
15 |
0,4 |
14,0 |
1,0 |
14,5 |
0,5 |
14,6 |
0,7 |
|
15000 |
14,5 |
0,5 |
14,2 |
1,2 |
14,2 |
0,7 |
14,8 |
0,9 |
|
8500 |
14,8 |
0,9 |
14,7 |
1,4 |
14,4 |
1,0 |
14,2 |
0,5 |
|
7000 |
15,5 |
1,2 |
14,9 |
0,8 |
13,7 |
0,9 |
15 |
1,0 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18
