Кислота для затора: молочная, фосфорная и расчёт pH

Зачем подкислять затор

Ферменты затирания работают в узком диапазоне кислотности. Амилаза лучше всего расщепляет крахмал при pH примерно 5,2–5,6; при более высоких значениях выход экстракта падает, а вместе с ним страдает и вкус: пиво кажется плоским, хуже держит пену и быстрее окисляется. Для большинства стилей цель — pH затора от 5,2 до 5,6, измеренный через десять-пятнадцать минут после начала затирания.

pH затора складывается из двух сил: кислотности солода и щёлочности воды. Светлый солод кислит слабо, тёмный и жжёный — сильно, поэтому тёмное пиво нередко «само» попадает в диапазон даже на щелочной воде. А вот пилзнер или светлый эль на воде с высокой остаточной щёлочностью без подкисления не получаются.

Подкислять можно заторной водой, самим затором или тем и другим. Кислота, добавленная в заторную воду до засыпи, успевает распределиться равномернее и не рискует оказаться в одном месте рядом с солодом. Для домашней варки удобнее всего отмерить кислоту в воду, размешать и только потом вносить солод.

Остаточная щёлочность по Кольбаху

Ключевая величина — остаточная щёлочность. Она показывает, сколько щёлочности остаётся после того, как учли подкисляющее действие кальция и магния. Формула эмпирическая, выведена Паулем Кольбахом в тридцатых годах и до сих пор служит стандартом в пивоварении: она неплохо предсказывает поведение обычных вод и не требует ничего, кроме анализа.

Все величины удобно переводить в миллиэквиваленты: 1 мЭкв/л щёлочности равен 50 мг/л карбоната кальция CaCO₃. Так один и тот же язык годится и для щёлочности, и для кислоты: миллиэквивалент щёлочности нейтрализуется миллиэквивалентом кислоты.

Рекомендуемый диапазон зависит от цвета сусла. Для очень светлого пива он близок к нулю или даже слегка отрицателен, для янтарного допустимо небольшое положительное значение, а для тёмного и чёрного — заметно выше. Если остаточная щёлочность в диапазоне, кислота не нужна вовсе: pH задаст солод.

RA = Щ − (Ca / 3,5 + Mg / 7),   мг/л CaCO₃
Для гидрокарбоната Щ ≈ HCO₃ · 0,82
RA_мЭкв/л = RA_мг/л / 50

Кислоты и их сила

У каждой кислоты своя концентрация и своя плотность, поэтому «миллилитр кислоты» — величина непостоянная. Считать удобнее через миллиэквиваленты на миллилитр: бекенд сам переводит проценты и плотность в мЭкв/мл, а калькулятор показывает и объём, и его эквивалент. Ниже — ориентировочные значения для растворов, которые продают пивоварам.

Молочная кислота при брожении частично превращается в лактат — он есть в пиве и в небольших количествах полезен, но около 400 мг/л начинает ощущаться как кисломолочный тон. Фосфорная лактата не даёт, зато приносит фосфат: дрожжам он нужен, но избыток тоже нежелателен. Фосфорная кислота заметно сильнее молочной и в концентрированном виде едкее, поэтому для домашней варки её чаще берут десятипроцентной.

На вкус пива кислота влияет двояко: она опускает pH, а с ним меняется восприятие горечи и свежести. Перекисленный затор даёт резкое, вяжущее послевкусие, поэтому лучше не дотянуть, чем перелить, и всегда проверять pH прибором.

MEQ_кислоты = ρ · C / M
где ρ — плотность раствора, г/мл; C — массовая доля кислоты; M — молярная масса эквивалента, г/моль (молочная 90,08; фосфорная 98,00)

Сколько кислоты нужно

Сначала калькулятор считает лишнюю щёлочность: из остаточной щёлочности вычитается цель. Если цель не задана, берётся верх рекомендуемого диапазона для цвета сусла — разумный компромисс, при котором пиво получается, а характер стиля не теряется. Если лишней щёлочности нет, кислота не нужна, и калькулятор прямо об этом говорит.

Дальше количество щёлочности переводится в миллиэквиваленты на весь объём и делится на силу кислоты. Ответ — миллилитры. Это модельный расчёт по номинальному составу: он не знает ни о буферности конкретной засыпи, ни о том, что часть кислоты свяжется с солями воды.

Отдельно считается сопутствующий ион. Лактата в пиве обычно немного, и порог вкуса около 400 мг/л; при подходе к нему калькулятор предупреждает. Фосфата добавляется заметно меньше в пересчёте на вкус, но фосфорная кислота сильнее сдвигает pH, поэтому ошибиться с ней легче.

n = RA_лишняя (мЭкв/л) · V (л)
V_кислоты = n / MEQ_кислоты,   мл
C_сопутствующего = n · M_иона / V,   мг/л

Снижение pH — это оценка

Буферная способность затора показывает, сколько кислоты нужно, чтобы сдвинуть pH на единицу. Она гуляет в широких пределах — примерно от 8 до 25 мЭкв/(л·pH) — и зависит от засыпи: тёмные и карамельные солода буферят сильнее, светлые слабее, а ещё влияют гидромодуль и помол. Поэтому честный ответ на вопрос «на сколько упадёт pH» — диапазон, а не число.

Нижняя граница диапазона соответствует слабо буферящей светлой засыпи, верхняя — тёмной и карамельной. Если посчитанное снижение велико, а засыпь светлая, pH может уйти ниже цели: безопаснее внести половину рассчитанной кислоты, перемешать, подождать десять минут и измерить pH, а остаток добавить по результату.

pH измеряют прибором, а не считают по воде. Кислотность и буферность солода, температура, гидромодуль и даже помол сдвигают его сильнее, чем состав воды, и никакая формула без модели засыпи этого не поймает. Калькулятор даёт разумную стартовую точку — и только.

ΔpH ≈ n / (B · V)
где n — добавленная кислотность, мЭкв; B — буферность затора, 8…25 мЭкв/(л·pH); V — объём затора, л

Чего калькулятор не умеет

• Не заменяет pH-метр: любая оценка pH без состава засыпи приблизительна, а pH надо измерять в заторе через десять-пятнадцать минут после засыпи.
• Не подбирает кислоту под вкус: она снижает pH, но перекисление так же плохо, как недокисление.
• Не учитывает буферность конкретной засыпи: диапазон 8…25 мЭкв/(л·pH) — это границы разумного, а не расчёт вашего рецепта.
• Не учитывает, что часть кислоты связывается с солями воды и что карбонаты при кипячении выпадают в осадок.
• Не советует добавлять кислоту в промывную воду сверх расчёта: промывка с pH выше 6 вымывает из солода танины, но её собственная буферность здесь не считается.
• Не заменяет анализ воды: гидрокарбонаты из отчёта водоканала усреднены, а обратный осмос меняет состав со временем.

Другие инструменты