Жесткость воды – это свойство воды, обусловленное содержанием в ней растворенных солей кальция и магния. Различают временную, постоянную и общую жесткость. Временная или карбонатная жесткость связана с количеством ионов кальция и магния, которые находятся в воде в виде бикарбонатов Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2. При кипячении воды, содержащей бикарбонаты, образуются нерастворимые в воде карбонаты и диоксид углерода (СO2), при этом жесткость уменьшается. Постоянная или некарбонатная жесткость характеризуется содержанием щелочеземельных металлов, эквивалентное присутствию в воде сульфатов, хлоридов, нитратов и др. анионов (кроме бикарбонатов и карбонатов). При кипячении эти соли остаются в растворе и не изменяют значение показателя жесткости. Общая жесткость представляет собой сумму временной и постоянной жесткости.
В России жесткость оценивается в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв.) на литр воды. При этом 1 мг-экв. жесткости соответствует 20,04 мг Са2+(28 мг СаО) или 12,16 мг Мg2+(20 мг МgO) в 1 л воды. (Для перевода единиц жесткости, принятых в других странах, можно пользоваться табл. 5.5). По жесткости воду классифицируют следующим образом (мг-экв./л): очень мягкая – до 1,5; мягкая – от 1,5 до 3; средней жесткости – от 3 до 6; жесткая – от 6 до 10; очень жесткая – более 10.
Анализ данных о качестве технологической воды на 42 предприятиях отрасли показал, что по общей жесткости все образцы можно разделить на три группы: мягкая (0,4-3,1 мг-экв./л), средней жесткости (3,9-6,4 мг-экв./л) и очень жесткая (7,9-15,6 мг-экв./л), причем мягкая вода используется всего на 10 предприятиях, на остальных – жесткость воды превышает рекомендуемые значения (табл. 5.6).
Таблица 5.5
Соотношение между различными единицами измерения жесткости воды
| Градусы жесткости | Страна | Значение | Пересчет на мг/экв. | Пересчет на °d |
| 1 мг-экв. /л | Россия | 28 мг СаО/л или 20 мг MgO/л | 1,0 | 2,8 |
| 1 °d | Германия | 10 мг СаО /л | 0,357 | 1,0 |
| 1 °f | Франция | 10 мг СаСО3/л | 0,2 | 0,56 |
| 1 °е | Англия | 14,3 мг СаСО3/л | 0,286 | 0,80 |
| 1 ррm | - | - | 0,021 | 0,06 |
Таблица 5.6
Показатели качества воды предприятий отрасли (до подработкиводы)
| Показатели | Тип воды | ||
| мягкая | средней жесткости | жесткая | |
| рН | 7,6 | 7,5 | 7,6 |
|
Жесткость, мг-экв./л: общая кальций (Са2+) магний (Мg2+) |
1,4±0,6 |
5,1±0,5 |
10,9±1,6 |
| 0,8±0,4 | 3,3±0,3 | 6,4±1,2 | |
| 0,4±0,2 | 1,8±0,4 | 4,5 ±1,8 | |
| Щелочность общая, мг-экв./л | 4.1 ±2,5 | 4,8±0,8 | 7,1 ±2,0 |
Следует обратить внимание, что в пивоварении имеет значение не только общая жесткость воды, но и соотношение между ионами кальция и магния в ней. При этом предпочтение отдается ионам кальция, в то время как магний может полностью отсутствовать в среде. Это связано как с процессами затирания, так и охмеления сусла. Именно с ионами кальция связано такое явление, как флокуляция дрожжей (см. главу 7). Важно также то, что при устранении временной жесткости декарбонизацией (термический способ; способ обработки известью) карбонат кальция практически нерастворим в воде, в то время как карбонат магния осаждается медленно и при охлаждении воды снова частично растворяется. Также определенные проблемы выявляются при декарбонизации известью. Так, для устранения магниевой жесткости требуется в два раза больше извести (Са(ОН)2), чем для удаления кальциевой жесткости.
