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精酿课堂十八 关于酿造过程中pH的思考

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精酿啤酒课堂-V 发表于 2020-10-30 15:41:39 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
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糖化醪液和啤酒的酸碱度影响着酶的功能、啤酒花的提取以及酵母活力等过程。在恒定的酸碱度下,有助于你酿造高品质啤酒。尽管酸碱度很重要,但是试图理解它可能是一件令人困惑的事情。酿造过程中可能会使用到pH试纸,也可能使用更贵更精细的酸碱度仪。关于酿造过程中的pH相关课题有很多,可以自行搜索。

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什么是pH值?   术语“酸碱度”表示溶液的酸度或碱度,其中“p”是“H”的负对数,氢浓度(酸碱度=-对数[氢+])。酸碱值的测量范围为1至14,7为中性,低于7为酸性,高于7为碱性(也称为碱性)。因为标度使用对数标度中的指数10,例如,pH 5的溶液将比pH 6的溶液酸性高10倍,比pH 7的溶液酸性高100倍。

   撇开技术定义不谈,从实际意义上来说,酸碱度对酿造者意味着什么?醪液的酸碱度影响酶的活性,对负责糖化(麦芽淀粉转化为可发酵糖,特别是麦芽糖)和液化的淀粉酶(一种家族酶)至关重要。在影响糖化醪酶活性方面,酸碱度仅次于温度。它必须处理得当,即在实现预期风味特征的同时,转化醪液中所有的淀粉。醪液中所需的不同酶在不同的最适酸碱度下发挥作用,但在酸碱度5.2至5.5之间达到一个令人满意的范围区间。这意味着健康的酵母,在大约5.5的酸碱度下也表现良好。随着酵母发酵麦芽汁,酸碱度下降,为细菌创造了越来越不适宜的环境。达到适当的醪液酸碱度还会显著影响麦汁煮制过程中啤酒花的提取率,促进适当的蛋白质沉淀、麦芽汁的澄清和颜色的提取,并最终影响啤酒的风味。

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酸碱度在酿造中的作用

   在控制醪液和麦芽汁的酸碱度以达到最佳水平之前,明智的做法是复习一些化学和生物学的基本原理。生物系统的一个基本特征是它们保持体内平衡的能力(保持不变)。尽管系统不断地与周围环境交换物质,但它们将保持一个相对稳定的内部环境。保持稳定的酸碱度和抵抗酸碱度的突然变化就是这种系统的一个例子。就酸碱度而言,系统通过使用“缓冲液”来保持这种稳定性例如,由于人体内的缓冲作用,我们可以喝啤酒,它的酸碱值一般为4到4.5,而我们的血液酸碱值却能够保持在7.4左右,非常稳定。

   在中性pH为7的纯水(H2O)溶液中,一些水分子会电离或离解成氢离子和氢氧根离子。因为水是纯净的,所以总会有相同数量的氢离子和氢氧根离子。然而,当含有氢离子的化合物被引入水中时,氢离子浓度将增加。氢离子浓度越高,水的酸性越强,所以酸碱度下降。缓冲液之所以保持恒定的酸碱度,因为它们与氢离子结合,或者将氢离子从溶液中除去,或者将氢离子重新加入溶液中,基本上“吸收”了酸或碱。如果加入足够的酸或碱,它将最终克服缓冲液,酸碱度将相应上升或下降。

  麦芽含有磷酸盐,是酸性缓冲剂。将谷物与水混合制成糊状会使磷酸盐缓冲液的自然酸碱度达到5.6左右。因此,酿造用水的初始酸碱度并不重要,因为水中离子和麦芽缓冲成分之间的相互作用总是会改变水的酸碱度。记住,麦芽浆的最佳酸碱度范围是在5.2到5.5之间,所以麦芽浆的酸碱度需要降低一点,以确保完全转化、良好的啤酒花利用率和其他理想的特性。这就是酿造用水的来源。虽然酿造用水的酸碱度可能无关紧要,但其离子浓度是最重要的,因为这些离子会改变水的电解平衡,从而影响糖化醪的酸碱度。

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酸碱度和酿造用水

   熟悉水的矿物质含量可以帮助你在糖化醪中达到合适的酸碱度。所有市政供水商都会发布一份水质或水分析报告,他们会根据您的要求发送给您。如果你用井水或瓶装水酿造,你应该对水进行检测,或者联系你的水供应商进行分析。如果你的水源有不同的水位或者由于降雨而受到波动的影响,一年中的不同时间离子浓度可能会有很大的变化。

   影响醪液酸碱度的重要离子是钙、镁、碳酸盐和碳酸氢盐离子。这些离子应该以百万分之一(ppm)或毫克每升(毫克/升)的形式列在你的水报告上——它们是相等的测量值。钙是能够克服麦芽磷酸盐缓冲能力并将麦芽浆的酸碱度降低到可接受的5.2至5.5范围内的关键离子。理想的钙浓度应该在50到150 ppm之间。镁的作用与钙基本相同,但在降低醪液酸碱度方面效果较差。然而,理想的钙浓度必须与低碳酸氢盐含量相平衡。碳酸盐和碳酸氢盐离子会对钙产生反作用。碳酸氢盐尤其是强碱性缓冲剂,大量的碳酸氢盐会将醪液的酸碱度提高到不可接受的水平。碳酸盐和碳酸氢盐离子应保持在50 ppm以下。

   碳酸盐和碳酸氢盐离子通常会在水报告中被集中在一起,称为“CO3”。它们可能没有单独列出,但可能包含在碱度和硬度的标题下,称为“碳酸钙”,它将碱度和硬度描述为钙、碳酸盐和碳酸氢盐离子的组合存在。当你收到报告时,你应该比较碱度和硬度这两个数字。如果碱度等级大于硬度等级,你可能需要去除酿造水中的碳酸盐离子,以避免提高醪液的酸碱度。如果水的硬度等级大于碱度等级,钙与碳酸盐离子的比例可能非常适合酿造。如果这两个数字相等或都很低(小于50 ppm),你可能只需要从硫酸钙或氯化钙中添加一些钙回到水中,使其满足酿造。

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在酿造过程控制酸碱度

   正如我们所见,酿造水中的离子浓度对麦芽浆的酸碱度有很大的影响。麦芽的类型是另一个重要的影响因素。例如,深色麦芽是天然酸性的,能够克服碳酸盐水的缓冲能力,将酸碱度降到正确的范围内。暂时让我们假设我们只酿造淡啤酒。

   糖化醪、麦芽汁或啤酒的酸碱度的变化是由于添加或去除了矿物质离子或添加了有机酸。添加矿物盐是调节醪液酸碱度最常用的方法。矿物盐,如石膏,是由带正电的离子和带负电的离子形成的化合物。石膏将钙离子和硫酸根离子结合在一起,是一种极好的钙源,有助于糖化醪的酸化。在5加仑(19升)的水中加入一茶匙石膏将会使钙含量增加约60 ppm。如果你的酿造水很软(总矿物质含量低),你可以加入石膏来提高钙含量。如果你的水富含碳酸盐,将水和钙一起煮沸30分钟(要么存在于水中,要么以石膏的形式加入),会导致钙和碳酸盐结合并沉淀出来,在你的锅中形成白色残渣。将残渣中的水倒出使用,留下碳酸盐(和钙)。因为你刚刚去除了许多有益的钙和有害的碳酸盐,你可能需要在捣碎之前向水中加入石膏来再次提高钙的含量。

   如果你想用淡色麦芽和软水酿造一种经典的比尔森啤酒,你可能需要用酸休止来保证酸碱度下降到正确的范围。在酸休止期间,植酸酶将肌醇六磷酸分解成植酸,植酸是一种在谷物中发现的含有钙和镁的磷酸盐。换句话说,植酸酶有助于降低醪液的酸碱度。这对于含钙量太少而无法降低酸碱度的水来说尤其重要,比如比尔森的发源地——比森(PIzen)。这种酶在86到128华氏度(30到53摄氏度)的温度下工作得最好。

   剩余的酸会将醪液酸化到合适的范围,还会为酵母提供矿物质和营养。对于用任何高度焙干的麦芽制成的啤酒来说,如水晶麦芽和黑麦芽,甚至是英国的淡色麦芽,酸的休止是不必要的,因为这些麦芽本身就有足够的酸性来降低麦芽浆的酸碱度

   酸化醪液的另一个选择是添加乳酸。乳酸与啤酒很好地混合,不会添加任何不需要的味道。乳酸一般以液体的形式出售,含量为88%,你应该可以一次加入一点,直到你达到你的目标酸碱度。此外,你也可以选择磷酸,一种广泛应用于软饮料的无机酸。它的作用是用磷酸盐代替碳酸氢盐,增加麦芽汁的磷酸盐含量。

   同样,深色麦芽是天然酸性的,会降低糖化醪的酸碱度。即使是结晶麦芽也会有一些酸性效果,解决酿造用水不足的最简单方法是使用一定比例的深色麦芽。世界上许多伟大的酿酒中心,特别是伦敦、都柏林和慕尼黑,都是低钙高碳酸盐的水。水的碱性使得酿造淡色艾尔啤酒或淡色拉格啤酒变得困难,而糖化醪不会人为酸化。那是因为他们传统上酿造深色啤酒,如波特啤酒,麦芽的酸度能够克服碳酸水的缓冲作用。

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酸碱度和洗糟水

   洗糟水的酸碱度应低于酸碱度6。因为较高的酸碱度加上过高的洗糟水温,会从谷物中提取单宁、硅酸盐和其他不良化合物,从而产生涩味和混浊的啤酒。理论上,过高的酸碱度应该不成问题,因为洗糟水会与醪液混合,酸碱度自然会降低。然而,如果你的水是高碱性的,你通过煮沸来沉淀出糖化水中的钙和碳酸盐,你应该对洗糟水也这样做。否则,使用未经处理的高碳酸盐洗糟水可能会将糖化醪的酸碱度提高到难以接受的水平。

  除非你用改性不足的麦芽、非常淡的麦芽或软水酿造非常专业的啤酒,否则你不应该太担心酸碱度。你可能需要做一些调整,比如煮沸或添加石膏,但麦芽汁在很大程度上可以自我调节。昂贵的酸碱度仪会给你非常准确的酸碱度读数,但可能只有当你的目标是非常具体的结果时才有必要。

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结束语

       一旦发酵开始,发酵啤酒的酸碱度会迅速降低,通常在24小时接近最终值,一般来说,艾尔型(Ale)啤酒的典型pH值在4.0—4.5,对于拉格型(Lager)啤酒的典型pH值在4.4—4.7。但是你需要注意的是,每种酵母菌株株都有它自己的特点,酵母菌株种类不同,所带来的pH水平也是不一样的。此外,二氧化碳对发酵啤酒的pH值有很大影响,因此测量之前,务必对测试样品进行脱气处理。给啤酒脱气最简单的办法就是不断搅拌。成品啤酒在贮藏阶段的pH值变化很小,如果变化很大,说明存在染菌风险。
——我不是懒,我只是懒得签名而已。PS:汽泡菌
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