Основываясь на вышеизложенной концепции, сотрудники инжинирингового центра разработали и внедрили, на действующие производства широкий модельный ряд установок, позволяющий привести качество исходной воды к требованиям потребителей: осветлительные и сорбционные установки - по 1 3697-002-48147451-2004, применяемые в тех случаях, когда вода отличается высокой мутностью, повышенным содержанием механических и органических взвесей, железа, марганца, и для устранения постороннего привкуса, запаха и цветности; ионообменные установки - по 1 3697-003-48147451 - 2004, предназначенные для снижения щелочности, умягчения, удаления нитратов, солей тяжелых металлов и т.п.; установки мембранного фильтрования - по ТУ 4859-00 48147451-2004, предназначенные как для снижения механических, взвешенных и коллоидных веществ, так и снижения минерализации, удаления солей жесткости, двухвалентных анионов, большинства солей, включений нитрато-фторидов и т.п.
Известно, что солевой состав воды оказывает большое влияние на характер вырабатываемого пива, и для получения отдельных сортов следовало бы подбирать воду определенного состава. Так как обычно на пивоваренных заводах имеется один источник водоснабжения, то стараются при изготовлении разных сортов пива путем соответствующих мероприятий удалить нежелательные соли или даже ввести новые.
Так как вода является средой, в которой протекают все технологические процессы, то соли воды не могут не оказывать влияния на протекание этих процессов, которые в основном являются биохимическими, требующими определенных условий внешней среды, необходимых для нормального поведения ферментов и жизнедеятельности дрожжей.
В природных водах главным образом содержатся следующие электролиты: соли NaCl, CaCl2, CaSO4, MgSO4, Ca (HCO3) 2, CaCO3, Na3PO4 и т.п.; щелочи NaOH, Ca (OH) 2, KOH; кислоты HCl, H2SO4, H3PO4, H2CO3.
Так как содержание электролитов небольшое, молекулы их находятся в воде в почти полностью диссоциированном на ионы состоянии. Всегда при диссоциации имеется равное количество катионов и анионов. Имеются сильные электролиты, которые полностью распадаются на ионы, и слабые, распадающиеся на ионы только частично.
Катионы воды: H+, Ca+, Mg2+, Na+, К+, Fe2+ и Fe3+, Al3+, Mn2+, NH4, анионы: ОН-, HCO3-, SO42-, Сl-, SiO22-, NO3, NO2 - и др.
Ионы H+ и ОН - всегда находятся в воде, но сами не влияют на изменение кислотности (рН). Ca+, Mg2+, HCO3 - имеются во всякой природной воде, причем Ca+ в более высокой концентрации, чем Mg2+. В различных концентрациях находятся Na+, Сl - и SO42-. К+ очень редко в высокой концентрации. Соли кремневой кислоты могут быть в двух состояниях - в виде ионов и в недиссоциированном состоянии; в последнем случае наличие кремниевой кислоты часто обусловливает помутнение воды. Железо в воде содержится обычно в виде солей двухвалентного железа (Fe2+) и главным образом в виде кислого углекислого железа [Fe (HCO3) 2] сопровождаясь иногда небольшими концентрациями солей алюминия и марганца.
Определяемые количества (не следы) NH4 и NO2-, так же как соли фосфорной кислоты, встречаются в воде в случае сильного бактериального загрязнения. Это является показателем гниения органических азотистых веществ; аммиак сначала окисляется в азотистую кислоту (ее соли), а затем в азотную. Наличие солей азотной кислоты при отсутствии азотистой не является показателем бактериального загрязнения.
Из газов в воде находятся углекислота, кислород, следы сероводорода (наличие H2S тоже указывает на процессы разложения органических веществ). Свободная CO2 обладает коррозионными свойствами.
Солевой состав воды, изменяя кислотность затора и пивного сусла, влияет на биохимические процессы пивоварения и тем самым на качество готового продукта. По этой причине к качеству воды в пивоварении предъявляются более высокие требования, чем к хорошей питьевой воде. Для улучшения ее технологических качеств при производстве светлых сортов пива допускается применение пищевой молочной кислоты и поваренной соли, свободной от вредных примесей гипса.
Все технологические процессы приготовления пива протекают в слабокислой среде, так как в щелочной среде создаются неблагоприятные условия для протекания ферментативных процессов при осахаривании. По этой причине щелочная вода, содержащая большое количество карбонатов и бикарбонатов, непригодна для пивоварения. Для этой цели необходима вода с небольшим содержанием сернокислых и хлористых солей. Повышенная концентрация этих солей ухудшает вкус пива; жесткость воды влияет также и на его цвет. Практикой установлено, что там, где для приготовления пива используется мягкая вода, получается светлое пиво с нежной хмелевой горечью и ароматом; применение жесткой воды дает темное пиво с более сильной и грубой хмелевой горечью. В связи с этим для производства светлых сортов пива - Жигулевского, Рижского, Московского, Ленинградского - употребляют воду мягкую или средней жесткости. Жесткая вода может быть пользована для получения светлых сортов пива только после ее предварительного умягчения или подкисления молочной кислотой во время затирания.
Для производства темных сортов пива - Украинского, Мартовского, Ленинградского темного, Бархатного - может быть использована и жесткая - вода без какой-либо обработки, так как темный солод имеет большую кислотность и содержит большое количество фосфатов и аминокислот, обладающих хорошим буферным действием и вполне компенсирующих отрицательное действие карбонатов воды.
Для замачивания солодовенного зерна в пивоварении наиболее пригодна вода с низким содержанием хлоридов и сульфатов. Хлориды кальция, магния и особенно натрия замедляют процесс прорастания; гипс, вступая в обменную реакцию с дубильными веществами зерна, понижает их растворимость. Кроме того, кальциевые соли образуют пленки в оболочке зерна и затрудняют процесс замачивания. Вместе с тем кальциевые соли, особенно карбонаты, способствуют выщелачиванию горьких веществ и улучшают вкус солода. Содержащиеся в воде соединения железа дают осадки, а с дубильными веществами зерна они образуют малорастворимые соединения бурого цвета.
Специалисты Чехословакии считают, что состав воды, применяемой для замачивания ячменя, не оказывает существенного влияния на качество солода; поэтому для этой цели могут применяться воды с различным солесодержанием. Основным требованием к воде в данном случае является отсутствие механических примесей и запаха. Нельзя также применять для этой цели воду, содержащую большое количество органических примесей, соединений железа и марганца, а также микроорганизмов. Наличие в воде железа и марганца не допускается потому, что в замочных чанах, особенно с применением аэрации, на оболочках зерен осаждаются гидраты окислов этих металлов, вследствие чего цвет солода, выращенного из такого зерна, становится бурым. Влияние других солей, содержащихся в воде, на процесс замачивания и на качество солода изучено еще не достаточно, предполагают, что при не слишком высоком содержании соли не оказывают влиянии на физиологические процессы, протекающие при замочке и прорастании зерна. Это положение объясняют тем, что семенная оболочка ячменного зерна обладает свойством полупроницаемой перегородки, которая пропускает в эндосперм зерна только воду, а содержащиеся в ней соли она задерживает.
Специалисты Чехословакии отдают предпочтение мягким водам, имеющим нейтральную или слегка кислую реакцию (pH от 6 до 7). При замачивании на таких водах солод получается светлой окраски, обладает чистым ароматом и дает пиво безупречного вкуса.
Содержащийся в воде бикарбонат кальция осаждает дубильные вещества оболочек зерна; с горькими же веществами он образует растворимые соединения, благодаря чему облегчается и ускоряется их выщелачивание. Исходя из этого, для производства солода типа чешского применяют при замачивании мягкую воду, а для солода типа баварского - воду с невысоким содержанием бикарбонатов.
Вода, применяемая в процессе варки пивного сусла, является основной составной частью готового пива; от ее свойств в значительной степени зависит и качество пива. Для производства светлого Пльзеньского пива должна применяться мягкая вода с незначительной щелочностью, бедная гипсом. Такая вода особенно пригодна для производства пива с сильной, ярко - выраженной хмелевой горечью и острым вкусом. Для производства темного, слабо сброженного сладковатого пива типа мюнхенского пригодна вода средней жесткости (5-5,5 ммоль/дм3) с преимущественным содержанием бикарбонатов кальция и магния и умеренным содержанием гипса. На очень жесткой (15 ммоль/дм3) дортмундской воде с преобладающей так называемой некарбонатной жесткостью приготовляют светлое пиво с высоким содержанием алкоголя, средней горечью и высокой степенью сбраживания. Венская вода с высокой жесткостью, но с преобладанием бикарбонатов кальция и магния применяется для получения умеренно хмельного пива средней цветности.
Свойства - воды являются лишь одним из факторов, определяющих качество пива; важное значение имеют также состав исходного сырья и особенности технологического процесса производства.
Представляют интерес данные о расходе воды на пивоваренных заводах Чехословакии. Значительное количество воды расходуется в так называемых лагерных цехах на мытье технологического оборудования, т.е. бродильных чанов лагерных емкостей, бочек, разливочных машин, смесителей, трубопроводов, шлангов и мелкого инвентаря, а также на мытье фильтрационных салфеток и фильтрационной массы. Много воды расходуется на охлаждение сусла в оросительных холодильниках. Моечная вода, остающаяся на стенках посуды, смешивается с суслом или с готовым продуктом; поэтому во избежание инфицирования и порчи продуктов она должна быть биологически чистой, обладать хорошим вкусом и не иметь запаха. Солевой состав моечной воды не имеет существенного значения.