Вода, используемая на пивоваренных заводах, может поступать из водопроводной сети, из артезианских скважин. Значительно реже источниками водозабора являются поверх­ностны е воды (колодцы, родники и т. п.). Не зависимо от источника водозабора вода должна отвечать требованиям СанПиН, которые определяют предельно допустимые зна­чения показателей. Эти показатели изменяются в зависимости от времени года и источ­ника водозабора, при этом чем глубже в земле находится источник воды, тем меньше эти колебания. В табл. 5.9 приведены сведения относительно сезонных колебаний состава водопроводной воды для одного из уральских заводов. При этом вода в течение всего года соответствует нормам, указанным в СанПиН «Питьевая вода», по не отвечает тре­бованиям, предъявляемым к воде для пивоварения. Значительные колебания в составе воды приводят к тому, что не удается получить напитка, характеризующегося одинаковыми органолептическими свойствами, что является недопустимым в современном пивоварении. В связи с этим вода должна быть подработана. Выбор метода подработки зависит от назначения воды. Так, для воды, которая используется для затирания, необ­ходимо предусмотреть деминерализацию с последующим корректированием воды по содержанию ионов кальция. Вода, используемая в процессе фильтрования и в плотном пивоварении, помимо этого должна обеззараживаться и деаэрироваться.

Таблица 5.9

Сезонные изменения показателей химического состава воды

Для охлаждения, пастеризации, санитарной обработки, мойки бутылок и кегов мо­жет применяться необработанная вода или вода, прошедшая минимальную обработку, например, отстаивание или фильтрование через песочные фильтры, а также корректи­ровку рН. Вода, используемая для ополаскивания оборудования после дезинфекции, должна пройти микробиологическую обработку.

5.3.1. Подработка воды из скважин

При использовании воды из артезианских скважин или другого природного источника требуется осветление, предварительное фильтрование и обработка антимикробными препаратами (хлорирование, озонирование и т. п.) или ультрафиолетовым облучением.

Для осветления воды и снижения мутности используют метод отстаивания в водо­хранилищах. Однако в отстойном бассейне удаляется, как правило, 60-70% взвешен­ных частиц, поэтому воду подвергают дальнейшему фильтрованию через слой чистого, прокаленного кварцевого песка одинаковой крупности: с диаметром частиц 0,8-1,2 мм. Толщина слоя при этом составляет около 2 м.

Для эффективного снижения цвета и мутности воды в современных установках используют различные химические вещества-коагулянты, в качестве которых приме­няют сульфат алюминия Аl2(SO4)3 х 18Н2O и в редких случаях железистый купорос (Fe8O4x7Н2О). Отмечается, что в процессе коагулирования наряду с осветлением не­сколько понижается жесткость воды (на 0,7-1,0 мг-экв./л).

Коагуляцию примесей воды осуществляют в резервуаре с мешалкой. Доза коагу­лянта определяется экспериментальным путем. В среднем на 1 м3 воды расходуется 80 г сульфата алюминия или 50 г железистого купороса в виде 5- 0%-ного водного раство­ра. Обработанную коагулянтом воду фильтруют на песчаных фильтрах.

5.3.2. Умягчение воды

Умягчение (декарбонизация) воды сопровождается снижением временной (карбонат­ной) жесткости. Декарбонизация воды используется как в подработке водопровод­ной, так и артезианской воды. Для этой цели используют:

♦   реагентные методы, основанные на связывании ионов Са2+ и Мg2+анионами, а ионов СO32- – катионами в трудно растворимые соединения, выпадающие в осадок;

♦   декарбонизацию с помощью гашеной извести (известкового молока), при этом гидроокись кальция реагирует с гидрокарбонатом кальция с образованием труд­но растворимого мела (СаСО3);

♦   декарбонизацию нагреванием воды до температуры 70-80°С, при этом гидро­карбонат кальция превращается в нерастворимый карбонат кальция, который осаждается на стенках емкости в виде накипи.

Для устранения постоянной жесткости, а следовательно, для снижения щелочности применяют ионообменный метод, который целесообразно использовать при содержа­нии солей до 1,5 г/л воды. При этом способе для умягчения воды используются иониты. В зависимости от знака заряда противоиона иониты подразделяются на катиониты, аниониты и амфолиты.

В катионитах обменивающимися ионами являются катионы, в анионитах – анионы, в амфолитах – ионы обоих знаков зарядов. Катиониты применяют для умягчения воды и удаления катионов, а анионитами удаляют из воды кислоты и кислотные остатки.

При умягчении с помощью катионитов, например, ионообменных смол КУ-1, КУ-2, в воде накапливаются сульфаты, хлориды и гидрокарбонаты натрия; последние повы­шают щелочность воды. Далее вода поступает в анионообменник, где удаляются анио­ны неорганических кислот, которые накопились в воде после прохождения катионообменника. В результате такой очистки получают практически полностью обессоленную воду, не отличающуюся от дистиллированной. Эту воду можно использовать для по­лучения пара, в то время как для производства пива ее минерализуют путем смешива­ния с необработанной водой ил и с помощью добавления солей СаSO4 или СаСl2.

Для деминерализации воды более оправдан способ обратного осмоса, который за­ключается в фильтровании растворов через полупроницаемые мембраны под давлени­ем, превышающем осмотическое. Он имеет существенные преимущества по сравнению с ионообменными процессами. Так, с помощью этого метода из воды удаляются колло­иды, микроорганизмы и неионизированные органические молекулы. Кроме того, использованная для регенерации вода может быть применена для производственных це­лей, в то время как при ионообменном методе она не утилизируется.

5.3.3. Способы дезинфекции воды

В некоторых случаях в технологическом процессе необходимо использовать стериль­ную воду, т. е. воду, не содержащую микроорганизмы. Например, такая вода использу­ется для промывки оборудования и коммуникаций после их дезинфекции, а также в плотном пивоварении.

Дезинфицируют технологическую воду фильтрованием через керамические или мембранные фильтры, обработкой дезинфектантами (активным хлором, диоксидом хлора или надуксусной кислотой, см. главу 10). Широко используется в последнее время метод обработки воды ультрафиолетовыми лучами. Гораздо реже применяют озонирование и обработку ионами серебра.

5.3.3.1. Обеззараживание фильтрованием

Использование стерилизующих мембран с размером пор 0,4-0,45 мкм оправдано толь­ко в том случае, когда требуется стерильная вода непосредственно для технологиче­ского процесса, например, для разбавления пива или при получении чистой культуры дрожжей.

5.3.3.2. Химическая дезинфекция

Широко распространенный ранее способ химической дезинфекции воды с помощью активного хлора последнее время уступает место способам обработки воды диоксидом хлора и надуксусной кислотой. Это связано с тем, что остаточный хлор придает воде характерный привкус, а образующиеся хлорфенольные соединения отрицательно ска­зываются на аромате пива. В результате возникает необходимость обработки воды активированным углем (раздел 9.7).

Аналогичное хлору бактерицидное действие оказывает озон. Его получают из кис­лорода воздуха с помощью электрического разряда, при котором часть кислорода пре­вращается в озон. Применение озона не дает привкус и запах.

В редких случаях для дезинфекции воды используют ионы серебра, которые в нич­тожных концентрациях (сотые доли мг/л) уничтожают необразующие споры микро­организмы. Для этого струю воды пропускают между серебряными электродами. В табл. 5.10 приведены значения дезинфицирующих веществ в воде после обработки.

Таблица 5.10

Остаточная концентрация дезинфицирующих веществ в воде

* При обеззараживании воды свободным хлором время его контакта с водой должно составлять не менее 30 мин., связанным хлором – не менее 60 мин.

** Контроль за содержанием остаточного озона производится после камеры смешения при обеспечении времени контакта не менее 12 мин.

5.3.3.3.Обеззараживание облучением ультрафиолетовыми лучами

Простой и эффективный метод – способ стерилизации воды с помощью ее обработки ультрафиолетовыми лучами (длина волны 200-290 нм). При этом эффект стерилиза­ции достигается практически мгновенно и является результатом фотохимического действия УФ-лучей на протоплазму и на ферменты клеток бактерий и грибов. Конт­роль процесса ведут по концентрации бактерий кишечной палочки, которые обладают наибольшей сопротивляемостью бактерицидному излучению.

5.3.4. Способы деаэрации воды

Кислород, содержащийся в воле, отрицательно влияет на физико-химическую и вку­совую стабильность пива. Поэтому вода, применяемая при фильтровании пива, а также вода, используемая в плотном пивоварении, деаэрируется.

Для деаэрации воды применяют способ промывки диоксидом углерода, вакуумную и термическую деаэрацию, деаэрацию с использованием мембран в виде полых волокон и способ восстановления водородом, в результате использования которого кислород связывается с водородом, образуя воду. Наиболее простыми способами являются:

♦ промывка воды диоксидом углерода; при этом вода подводится через ороси­тельную форсунку, в то время как свободный от кислорода СО2 направляется встречным потоком снизу вверх; благодаря избытку диоксида углерода и боль­шой поверхности массообмена происходит эффективное удаление кислорода;

♦ термическая деаэрация; при этом используют зависимость растворения кисло­рода от температуры, т. е. с повышением температуры растворимость кислорода воздуха уменьшается и поэтому кипящая вода практически не содержит кисло­рода.