Химически неактивные (пассивные) ионы
Под химически пассивными понимают все те ионы, которые не вступают в химические реакции с составляющими солода и переходят в пиво без изменения. Если они присутствуют в повышенных концентрациях, то могут оказывать на вкус пива как положительное, так и отрицательное воздействие. Например, вкус пива округляется при наличии хлорида натрия NaCl. К химически неактивным солям относятся хлорид натрия, хлорид калия КСl, сульфат натрия Na2SО4, сульфат калия K2SО4 и др.
Однако некоторые из этих химически неактивных ионов при производстве пива влияют на те или иные процессы. Так, присутствие 20-30 мг/л нитратных ионов может приводить к торможению брожения, если в сусле содержатся нитратредуцирующие бактерии. Понятие «химическая неактивность» по отношению к упомянутым ионам относится только к их индифферентности по отношению к компонентам солода, с которыми они могут контактировать во время приготовления сусла.
Химически активные ионы
Ряд ионов, присутствующих в используемой для производства пива воде, при затирании реагируют с компонентами солода, что в ходе технологического процесса влияет на изменение водородного показателя pH.
Водородный показатель pH
Химически чистая вода состоит не только из молекул, так как очень небольшая их часть электролитически диссоциирована.
H2O ↔ H+ + OH-
Вода имеет нейтральную реакцию, поскольку число Н+-ионов равно числу ОН- ионов: в 1 л воды при 25°С содержится 10-7 грамм-ион Н+, то есть одна десятимиллионная часть грамм-ион Н+ и 10-7 грамм-ион ОН-, то есть также одна десятимиллионная часть грамм-ион ОН-.
Если с помощью добавления кислоты увеличить содержание Н+ ионов, то по закону сохранения массы уменьшится процентная доля ОН- ионов, и наоборот, при добавлении оснований и гидроокисей доля ОН- ионов увеличивается, а доля Н+ ионов уменьшается.
Любой водный раствор (не важно, идет ли речь об очень сильной кислоте или основании) содержит Н+ и ОН- ионы, однако их содержание, естественно, различное. Одинаково оно только в нейтральной воде.
Характер раствора определяется содержанием в нем Н+ ионов.
Концентрация Н+ ионов в растворе выражается десятичным показателем степени. Так как в этом случае получились бы очень длинные числа (вплоть до 14 десятичных знаков), на практике применяется только отрицательный показатель степени, обозначаемый pH.
Водородный показатель pH - это отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов в растворе (-lgCH+).
Пример
В некотором растворе содержится 0,000000001 г-ион Н+. В виде десятичного показателя это выражается как 109 г-ион H+. pH раствора составляет 9,0. Нейтральной точкой является pH чистой воды, равный 7,07, в которой содержится одинаковое число Н+ и ОН- ионов (рис. 1.17).
По их реакции растворы делятся на три группы:
| pH<7 | рН = 7 | pH > 7 |
| кислая реакция | нейтральная реакция | щелочная реакция |
| Все кислоты, например, соляная НС1, серная H2SO4 и т.д. | Вода, нейтральные соли, например, хлористый натрий NaCl, сульфат натрия Na2SO, | Все основания, например, гидроокись натрия NaOH, гидроокись кальция Са(ОН)2+ основные соли, например, карбонат натрия N2СO3, карбонат калия K2CO3 |
pH измеряется электрометрически и калориметрически, а для приблизительной оценки - при помощи специальных пропитанных бумажных полосок для определения pH. Значение pH в некоторых жидкостях, в том числе применяемых при производстве пива, примерно составляет:
| 0,1 и НС1 | 1,0 |
| 0,1 и СН3-СООН | 2,9 |
| Вино | 2,8-3,5 |
| Пшеничное пиво | 3,3-3,7 |
| Светлое пиво | 4,4-4,7 |
| Готовое сусло | 5,4-5,5 |
| Водопроводная вода | 7,4-7,8 |
| 0,l и NaHCO3 | 7,6 |
| 0,l и Na2CO3 | 8,5 |
| 0,1 и NaOH | 13,0 |
Влияние ионов на pH
При производстве пива величина pH существенно влияет на многие процессы. Например, ферменты действуют оптимально при определенном pH, при других же его значениях их воздействие незначительно. От pH также зависят состояние горьких веществ хмеля и развитие микроорганизмов.
Показатель pH затора и сусла определяется находящимися в них диссоциированными солями и органическими соединениями, попадающими в раствор из воды, солода и из несоложеного зернового сырья и хмеля.
При затирании находящиеся в воде химически активные ионы и растворимые вещества затора образуют различные соединения.
Пример 1. Обладающий щелочной реакцией двузамещенный фосфорнокислый калий из солода реагирует с нейтральным сульфатом кальция;
| 4К2НРО4 + | 3CaSО4 | → Са3(РО4)2 | + 2КН2РО4 | +3К2SО4 |
| двузамещенный фосфорнокислый калий | сульфат кальция | фосфат кальция | однозамещенный фосфорнокислый калий | сульфат калия |
Образовавшийся фосфат кальция нерастворим, однозамещенный фосфорнокислый калий имеет кислую реакцию, и поэтому pH затора уменьшается.
Пример 2. Обладающий кислой реакцией однозамещенный фосфорнокислый калий реагирует с нейтральным гидрокарбонатом кальция:
| 2КН2PO4 | + Са(НСО3)2 | →К2НPO4 | + СаНРО4 | + 2Н2О | + 2СО2 |
| гидрофасфат кальция | вода | двуокись углерода |
Из имеющего кислую реакцию однозамещенного фосфорнокислого калия образуется основной двузамещенный фосфорнокислый калий, pH возрастает.
С участием химически активных ионов pH в процессе приготовления пива изменяется.
Смешение значения pH может происходить в кислую иди щелочную сторону (см. выше). Для качества пива важны даже самые малые изменения величины pH.