Водоподготовка при производстве пива

В производстве пива вода является важнейшим сырьем и технологическим продуктом. Она используется в целом ряде процессов, и ее расход составляет 13–26 л на 1 л пива. Катионы и анионы воды оказывают влияние на рН затора, сусла и пива, что сказывается на протекании ферментативных процессов при его производстве. Они влияют на ход брожения и, в конечном счете, на вкус и стойкость пива. В отличие от производства безалкагольной продукции, при варке пива необходимо наличие солей жесткости в воде. Однако если присутствие кальция возможно до предельного значения в 14 мг-экв/л, то соли магния придают пиву горечь. Высокое содержание натрия также нежелательно, поскольку придает кисло-соленый вкус. Избыток хлоридов замедляет процессы производства пива, а избыток сульфатов придает горький и сухой вкус. Большое значение играет щелочность воды. Она должна находиться в пределах 0,5–1,5 мг-экв/л и быть меньше концентрации солей кальция. Требования к качеству воды представлены в таблице 1.6.

Для того чтобы обеспечить одинаковое качество и вкусовые характеристики пива, производимого в различных местах и странах, необходимо обеспечить не только идентичные условия его производства, но и идентичное качество солода, хмеля и, конечно, состав воды.

Поскольку селективно невозможно удалять из воды различные ионы, например, удалять магний, не извлекая кальций, то единственным реальным путем удовлетворения указанных выше требований является полное или частичное обессоливание воды с последующей корректировкой ее состава до необходимого уровня.

Как описано выше, обессоливание можно осуществлять ионным обменом (на ионообменных смолах) и обратным осмосом. В пивоварении нашли применение оба этих способа водоподготовки.

Для вод определенного состава оказывается вполне достаточным частичное обессоливание воды с использованием только Н-катионирования с последующим смешением катионированной воды с исходной в таком соотношении, чтобы щелочность на выходе соответствовала требовани ям ТУ и равнялась 0,5–1,5 мг-экв/л. При Н-катионировании происходит удаление всех катионов, раствор подкисляется, и карбонат-ионы переходят в форму свободной углекислоты (рис. 1.2). Последняя может быть удалена в декарбонизаторе или при свободном изливе подкисленной воды в буферную емкость. Недостаток кальция восполняется дозировкой в очищенную воду его солей. Схема такой установки водоподготовки производительностью 20 м³/ч, действующей на заводе в г. Уфе (пиво марки «Сокол»), приведена на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Схема ионообменной установки водоподготовки для производства пива:

1 – узел механической очистки-обезжелезивания; 2 – Н-катионитные фильтры; 3 – буферная емкость-декарбонизатор; 4 – картриджный микрофильтр

Недостатки такого варианта состоят в использовании соляной кислоты и в образовании сильнокислых сточных вод , которые необходимо нейтрализовать.

Перспективно использование для Н-катионирования слабокислотного катионита с голодной регенерацией. В этом случае образуются практически нейтральные стоки.

Полное обессоливание на катионите в Н-форме и анионите в ОН-форме , несмотря на описанные выше недостатки, может быть оправдано при высоких жесткости и содержании сульфатов в воде. Установки водоподготовки такого типа производительностью 10 и 20 м³/ч используются на «Пивоварне Ивана Таранова». Блок катионирования состоит из 3 фильтров диаметром 1200 мм с объемом катионита 1600 л в каждом. Блок анионирования также имеет 3 фильтра диаметром 1000 мм с объемом анионита по 850 л . Работа фильтров полностью автоматизирована на базе контроллеров, индивидуальных для каждого блока. Схема управления обеспечивает работу на операции очистки одновременно по паре катионитных и анионитных фильтров. Наряду с обессоливанием данная станция водоподготовки включает блок обеззараживания воды диоксидом хлора, угольные фильтры диаметром 1200 мм , картриджные микрофильтры и систему дозирования для корректировки солевого состава воды.

Во многих случаях, для пищевой промышленности предпочтительнее использование для обессоливания метода обратного осмоса . Установки водоподготовки такого типа получают все большее распространение в пивоварении. На АО «Красный Восток» эксплуатируется установка водоподготовки производительностью 50 м³/ч. При жесткости исходной воды 7,5 мг-экв/л, щелочности 4,0 мг-экв/л и рН более 7 длительная работоспособность мембран обратного осмоса обеспечена дозированием в питающую воду ингибитора. Использованы низконапорные рулонные элементы обратного осмоса «Hydranautics» с селективностью 99%. Для кондиционирования состава очищенной воды производят добавление части исходной воды и дозировку солей кальция.