Om tijd te besparen, opslagruimte te verminderen, meer consistentie te hebben met koolzuur en afval te verminderen, hebben we in februari 2022 besloten om onze eigen ‘koelkast-tapstation’ te bouwen. In ons geval was vanwege de beperkte ruimte een verticale koelkast van 346L perfect. We hebben besloten om 3 lijnen te maken waar in totaal 3 fusten van 19 l, 3 fusten van 9 l en de CO₂ fles in past.

We gebruiken zelden alle lijnen tegelijk, maar voor feesten is het geweldig om ze te hebben. De totale investeringskosten voor ons waren ongeveer 1230 euro, waarvan:

Al met al goedkoper dan een tapstation dat op de markt te vinden is, dit vanwege het volume van bier dat in een grote koelkast past vergeleken met een kleine kant en klare ‘kegerator’. Het was relatief eenvoudig en het geeft meer voldoening om het zelf te maken. Wij brouwen rond 500 liter bier per jaar, wat hetzelfde is als 63 x 24 flessen van 0.33 liter. Dit zou een waarde hebben in de huidige markt van EUR1246. Het zou dus iets kunnen besparen als de investering eenmaal is gedaan om het bier voor thuisconsumptie in fusten te doen. Natuurlijk ook niet heel onbelangrijk is dat het veel tijd scheelt met bottelen, omdat een fust nu eenmaal sneller gevuld is en minder tijd kost om schoon te maken dan dezelfde hoeveelheid liters bier in een fles. 

Over het algemeen serveren we bier bij 5-6 °C, daarom doen we 2-3 dagen geforceerde carbonisatie bij 5 °C met 1,5 bar. Dit heeft het bier ook nodig om tot deze temperatuur te komen, tenzij het bier in het fust al koud is, dan kan 1-2 dagen voldoende zijn. Om het proces te versnellen kan de CO₂ ook vanaf de onderkant van het fust worden ingebracht (op de kop houden bij het inbrengen van de CO₂) en/of het fust een beetje schudden. Hierbij is dezelfde hoeveelheid CO₂ nodig, dus geen grote winst, maar de CO₂ zal sneller in het bier worden opgenomen, handig als het bier binnen 24 uur nodig is.

Heel belangrijk om rekening mee te houden is de serveerdruk, deze hangt sterk af van de lengte en diameter van de lijnen. Een te korte lijn kan resulteren in bier dat moeilijk te schenken is omdat er zeer weinig druk nodig is vanwege lagere drukvallen. In ons geval hebben we gekozen voor 1,5 m x 6 mm, waarvoor slechts een kleine hoeveelheid CO₂ nodig is, ongeveer 0,3 bar. Iets meer lijnlengte hebben helpt ook bij het schoonmaken, dus de deur van de koelkast staat open terwijl het fust buiten staat.

De CO₂ flessen kunnen tegelijkertijd op 3 fusten worden aangesloten. Het fust wordt gevuld tot 1 cm onder de inlaataansluiting, om ruimte te laten voor de CO₂ om binnen te komen. Daarna wordt het 3 keer gespoeld met CO₂ om zoveel mogelijk lucht uit de lege ruimte te verwijderen.

Het is waar, niet meer (of minder) bottelen, maar toch moet er schoongemaakt en ontsmet worden. Reinigingssystemen voor fusten, zoals een pomp, zijn leuk, maar erg duur, dus doen we het met de hand. De fusten worden gedemonteerd en de kleinere elementen worden gedrenkt in een chlooroplossing. Het fust wordt vervolgens in elkaar gezet, voor ⅓ gevuld met een chlooroplossing en geschud. Vervolgens wordt het ondersteboven gekeerd en verschillende keren gespoeld met heet water. Uiteindelijk wordt het fust gevuld met CO₂ om alle lucht te verwijderen. Het is noodzakelijk om de installatie en vooral de lijnen schoon te houden. We maken de lijnen minimaal één keer per week schoon als ze in gebruik zijn, we circuleren, door gebruik te maken van een leeg fust, een chlooroplossing en spoelen de lijn daarna goed door met water.  Ook is het een goede gewoonte om de tapkraan en de aansluiting voor CO₂ en bier schoon te maken en te ontsmetten.

Zelf hebben we gezocht naar hoe dit het beste aan te pakken, welke materialen te kopen en tegen welke praktische zaken we zijn aangelopen. Dit willen we graag delen als tips voor de brouwer die ook graag zijn eigen ‘kegerator’ wil maken:

1. Check veilingwebsites om een koelkast te kopen, hier hebben wij onze koelkast ook vandaan. Veel goedkoper dan een nieuwe en veel zuiniger dan veel tweedehands koelkasten.
2. Voordat er gaten in de koelkast geboord gaan worden, moet ervoor gezorgd worden dat er geen elektrische onderdelen of koelvloeistofleidingen in de weg zitten. Normaal gesproken heeft de deur aan de voorzijde van de koelkasten alleen isolatie, maar kijk hiervoor in de handleiding van de koelkast.
3. Gebruik een goede universele gatenzaag om te boren in de koelkast en wellicht overbodig om te benoemen... maar gebruik een liniaal om de gaten evenredig naast elkaar te boren door 2 lijnen te trekken met een kruis op de plaats waar de biertapshank geplaatst moet worden, zodat deze strak naast elkaar staan.
4. Om de lengte van de lijnen te kiezen, is het belangrijk om rekening te houden met de snelheid van het bier in de lijnen, dus hoe snel we willen dat ons glas gevuld is met te weinig of te veel schuim. Om de doorstroming toch aan te passen, kies een kraan die de mogelijkheid heeft om de doorstroming af te stemmen, dit helpt enorm bij het schenken van een goed biertje. Er is veel materiaal online om drukverliezen etc. te berekenen.
5. Maak het systeem niet te ingewikkeld met veel drukmeters enzovoort, een die de druk in het fust en op de CO₂ fles meet is genoeg. Wij brengen vaak maximaal 2 fusten per keer van eenzelfde batch op druk. Alle drukmeters en leidingen nemen ruimte in beslag die gebruikt kan worden voor fusten of om bierflessen koel te bewaren.
6. Koppel de CO₂ aansluiting los als het bier enkele dagen niet wordt geserveerd en sluit de kraan van de CO₂ Het kan voorkomen dat een kleine lekkage niet wordt gedetecteerd en het bier hierdoor geoxideerd raakt.
7. Als een fust niet voldoende koolzuurhoudend is, kan in een later stadium extra CO₂ worden toegevoegd of, wanneer het fust te veel koolzuur bevat, kan de druk een paar keer worden afgelaten via het veiligheidsventiel.
8. In de Cornelius keg is genoeg ruimte om een hopspider te plaatsen voor dry-hopping, we hebben het een paar keer geprobeerd en het werkt erg goed. Ter indicatie geeft 10-15 gr hop, afhankelijk van de soort, goede resultaten.
9. Gebruik een leeg fust om schoon te maken. Normaal gesproken nemen we bij het vullen van een fust de kans om alle lijnen schoon te maken en we hebben meestal 1 fust vrij als we de tap vaker gebruiken.
10. Het is handig om een picknicktap of een bierfusttap en een kleine CO₂ fles te hebben om het fust mee te nemen naar vrienden. Houd er in dit geval rekening mee dat er ten minste 12 uur gewacht moet worden met serveren als het fust veel heeft geschud. Het zou jammer zijn wanneer er alleen maar schuim uit de tap komt. Bewaar het in de koelkast; een snelle oplossing kan zijn om het fust voor het tappen even in een grote emmer met ijs en water te laten staan als het niet in de koelkast past.
11. Geef het fust voldoende tijd om af te koelen nadat deze is doorgespoeld met heet water, dit om te voorkomen dat de gist doodgaat door de hitte.
12. Ook het veiligheidsventiel van de fusten kan gedemonteerd worden, vergeet dat niet schoon te maken.
13. Als er kunststof verbindingen worden gebruikt, zorg er dan voor dat deze af en toe goed vastgezet worden. Wordt dit niet gedaan… bereid je voor op een bierdouche… Ja, dit meegemaakt, maar helaas geen foto's van om te delen.
14. Handig om niet alleen een reserve CO₂ fles te hebben, maar ook reserveonderdelen, zoals plastic fittingen, aansluitingen.
15. Kleine magneten beplakken met een geprint bierlabel was een praktische, maar niet langdurige oplossing omdat deze niet altijd bleven zitten. Daarom hebben we magneten laten bedrukken met ons logo en het biertype om deze boven de tap te plaatsen.
16. Als toekomstige verbetering kan overwogen worden om 1 lijn te vervangen door een tapsysteem om via het fust te bottelen of nog een lijn hiervoor erbij maken. Ook zou de CO₂ fles buiten de koelkast geplaatst kunnen worden om een extra fust in de koelkast kwijt te kunnen.

Leuk weetje: een video van onze koelkast is op Instagram gedeeld door een homebrewing-pagina en heeft 326.000 views. Bij verdere vragen: laat het ons weten.

Marco Pipolo & Nicole Coenders – Kollergangers homebrewery

door: Jaap van der Veen en Chris Talbot

Klaren (helder worden)

Het helder worden van bier omvat veel factoren, van biochemisch tot mechanisch. Een helder bier is het resultaat van goede brouwtechnieken, kennis over de grondbeginselen van klaren, een goed filtersysteem, of een combinatie van alle drie. Tijdens het brouwproces kan men drie soorten troebelheid tegenkomen.

1. Blijvende troebelheid, veroorzaakt door een (bacteriële) infectie of doordat de zetmeelomzetting door het maischproces niet volledig is afgerond.
2. Koude-troebeling, ook wel eiwittroebeling genoemd, veroorzaakt door het binden van eiwitten of bij schommelingen in temperatuur. Deze troebeling doet zich voor bij lage temperaturen en lost weer op bij hogere temperaturen.
3. Gisttroebeling, dit hangt af van het flocculatiekarakter van de gebruikte gist, maar zal tijdens het koelingsproces verdwijnen. In tarwebieren is enige troebelheid vaak juist gewenst.

Een troebel bier wordt vaak toegeschreven aan gist die niet wil uitzakken, maar dat is maar een van de mogelijkheden. Gist blijft niet in suspensie zonder de juiste omstandigheden.

Flocculatie (uitvlokking of samenklontering)

Uitvlokking duidt op de mate waarin gist in staat is om samen te klonteren en grote ‘vlokken’ te vormen en dan uit (suspensie) te zakken. De definitie van uitvlokking luidt ‘omkeerbaar, aseksueel en calcium-afhankelijk proces waarbij cellen zich aan elkaar hechten tot vlokken’.

Het is belangrijk om de basisprincipes van uitvlokking te begrijpen en hoe deze te beïnvloeden, omdat het uitvlokkings- en bezinkingsproces de eenvoudigste en goedkoopste manier is om helder bier te krijgen. Uitvlokking beïnvloedt eveneens het vergistingsproces en de smaak van het bier. Onder ideale omstandigheden blijft gist in suspensie en gaat het pas samenklonteren wanneer het gewenste eind SG is bereikt. Zoals de meeste brouwers weten, houdt gist zich niet altijd aan dit ideale scenario.

De eigenschappen van de verschillende giststammen variëren van niet-uitvlokkend (1007 German Ale) tot zeer uitvlokkend (1968 London ESB).

Niet-uitvlokkende gist

Gist die niet uitlokt heeft cellen die er glad uitzien onder een rasterelektronenmicroscoop en een negatieve oppervlaktespanning hebben. Wanneer deze gistcellen langzaam in suspensie zweven, stoten ze elkaar af (in tegenstelling tot gist die wel uitvlokt). Wanneer ze snel genoeg met elkaar botsen, zullen ze elkaar niet meer afstoten, maar ook zullen ze niet aan elkaar klonteren.

Uitvlokkende gist

Gist die juist wel de neiging heeft om (al dan niet snel) uit te vlokken, heeft cellen die er onder de rasterelektronenmicroscoop uitzien alsof ze haartjes of stekels hebben. Ook deze cellen hebben trouwens een negatieve oppervlaktespanning die ervoor zorgt dat ze elkaar afstoten. Echter, wanneer ze onderling botsen, zal het afstoten eenvoudig teniet worden gedaan en klonteren ze samen.

Lectin Hypothese

De Lectin hypothese is de actuele hypothese die beschrijft hoe gist uitvlokt/samenklontert. Deze hypothese beschrijft uitvlokking door middel van celwand-interacties, specifiek de binding tussen zymolectine en mannose-resten van mannan in de celwanden. 

Mannan bestaat uit lange vertakkingen van mannose-suikerketens die aanwezig zijn in de celwand. Mannan is aanwezig in de celwanden van alle gistcellen en zit vast aan lange peptideverbindingen die verankerd zijn in de celwand.

Zymolectines zijn eiwitten welke door de gistcel worden geproduceerd en vervolgens worden uitgescheiden in de celwand. Zymolectines binden zich graag aan suikermoleculen en hebben calciumionen nodig om deze binding in stand te houden. Zymolectines binden eveneens aan mannose-resten van mannan in de celwand.

Het kleven van zymolectine aan celwand-mannanen werkt eigenlijk net als klittenband. Wat de productie en activitatie van zymolectine veroorzaakt is nog niet bekend. Er wordt verondersteld dat zymolectine actief wordt na exponentiële groei, tijdens de stationaire fase. Waarschijnlijk veroorzaakt de uitputting van voedingsstoffen en de toename van vergistingsbijproducten (ethanol en veranderingen in pH) de productie en activatie van zymolectine.

Er zijn twee fenotypes in giststammen te onderscheiden aan de hand van het type zymolectine dat ze produceren.

Flo1 fenotype

In het Flo1 fenotype binden zymolectines zich alleen aan resten van mannose en de zymolectines worden alleen geremd door mannose. In dit gisttype wordt flocculatie niet beïnvloedt door de groeifase van de gist. De meeste bovengisten vallen onder dit fenotype.

NewFlo fenotype

In het NewFlo fenotype binden zymolectines zich zowel aan mannose- als aan glucoseresten en worden geremd door mannose, glucose, maltose en sucrose. Flocculatie treedt laat in de exponentiële fase op en aan het begin van de stationaire fase. Dit fenotype bevat de meeste ondergisten en enkele bovengisten.

Co-flocculatie

Co-flocculatie kan optreden wanneer een flocculente en een niet-flocculente stam samen worden gebruikt. De combinatie van de twee uitvlokkingstypes kan ervoor zorgen dat beide stammen uitvlokken omdat de zymolectinen van de uitvlokkingsstam binden aan mannanen van de niet-flocculerende stam. Het is moeilijk te voorspellen of twee stammen co-flocculatie zullen vertonen, dus het is altijd belangrijk om kleinschalige fermentatieproeven uit te voeren voordat twee stammen samen worden gebruikt.

Factoren die de samenklontering en aantrekking (flocculatie) van cellen bevorderen

De lectin hypothese beschrijft het mechanisme dat ervoor zorgt dat gistcellen samenklonteren, maar welke factoren bevorderen dit mechanisme?

• Genetische achtergrond van de soort:
  • Om flocculatie te laten plaatsvinden, moet de stam de FLO-genen dragen die verantwoordelijk zijn voor het coderen en reguleren van de productie van FLO-eiwitten;
  • FLO-genen zijn erg onstabiel en hebben extreem hoge mutatiefrequenties;
  • Inherente instabiliteit leidt tot verlies van FLO-genen en verlies van uitvlokkingskenmerken.
• Zymolectine-concentratie:
  • Een toename van de zymolectineconcentratie in de celwand veroorzaakt flocculatie;
  • Factoren die zymolectine verhogen, zijn onder meer:
    • Uitputting van voedingsstoffen;
    • Toename van fermentatiebijproducten.
  • Mechanische factoren die botsingen tussen cellen en samenklontering vergroten:
    • Turbulentie veroorzaakt door CO₂-productie;
    • Temperatuurgradiënten;
    • Hogere celconcentratie.
  • Factoren die afstotende elektrostatische lading verminderen:
    • Ethanolconcentratie;
    • pH;
    • Veranderingen in de samenstelling van de celwand.
  • Factoren die de waterafstotende eigenschappen van het celoppervlak verhogen:
    • Verhogingen van de oppervlakte-eiwitconcentratie;
    • Toename van de zymolectinedichtheid door de waterafstotende gebieden van dit eiwit;
    • Verandering in de verhouding van fosforrijke tot stikstofrijke polypeptiden in de celwand
    • Een toename van de productie en ophoping van oxylipiden, sterolen en vetzuren in de celwand.
  • Vermindering van zymolectine-remmende suikers. Tijdens de fermentatie zullen suikers die actief binden aan zymolectines door gist worden geconsumeerd; dit zal deze oppervlaktes beschikbaar maken voor celwandmannanen.
  • Celleeftijd:
    • Oudere gistcellen hebben de neiging om ruwere en meer gerimpelde celwanden te hebben dan maagdelijke cellen, waardoor hun bindingsvermogen toeneemt;
    • Oudere cellen hebben de neiging om een meer fijndradige groei te hebben en kunnen een hogere dichtheid van zymolectines in de celwand hebben.

Wat betekent dit alles voor de thuisbrouwer?

Flocculatie en klaring zijn complexe kwesties en worden beïnvloed door vele factoren. Sommige van deze factoren liggen buiten de controle van de thuisbrouwer, terwijl andere wel te sturen zijn. Het manipuleren van factoren die flocculatie beïnvloeden, heeft een directe invloed op de smaak en het aroma van het eindproduct.

• Beluchting:
  • Slechte of onvoldoende wortbeluchting kan leiden tot vroege en onvolledige flocculatie;
  • Adequate beluchting kan resulteren in een vertraagde en intensere flocculatie;
  • Beïnvloedt sterol- en vetzuursynthese en vermoedelijk waterafstotendheid van de celwand.
• Temperatuur:
  • De optimale flocculatietemperatuur kan variëren tussen stammen;
  • Onderzoeksproeven met lagerstammen hebben aangetoond dat flocculatie optimaal is bij 50°F (10°C) en aanzienlijk afneemt onder 41°F (5°C);
  • Flocculatie voor één lagerstam nam toe toen de temperatuur werd verhoogd van 41°F (5°C) naar 77°F (25°C);
  • In andere onderzoeksproeven werd flocculatie onderdrukt bij 77°F (25°C) en was optimaal bij 41°F (5°C);
  • Door de vergistingstemperatuur te verlagen, wordt de CO₂-productie door de gist verminderd, waardoor er minder turbulentie ontstaat en uitzakking wordt bevorderd;
  • Het bijhouden van eerdere resultaten helpt bij het bepalen van het optimale temperatuurbereik.
• pH:
  • Flocculatie wordt beïnvloed door de pH van het wort;
  • Flocculatie kan optreden in een breed pH bereik van 2.5 tot 9.0;
  • Het optimale bereik is 3.5 pH tot 4.8 pH en verschilt per giststam;
  • Giststammen van het NewFlo-fenotype komen voor bij een pH van 3.9 tot 5.5 en kennen een zeer stamspecifiek optimaal bereik.
• Ethanolconcentratie:
  • Onderzoeken tonen aan dat zowel verhogingen als verlagingen van ethanolniveaus flocculatie kunnen versterken;
  • Sterk giststamafhankelijk;
  • Een te hoge concentratie (10%) wordt giftig voor de gist.
• Ent hoeveelheid:
  • Onderzoek toont verhoogde flocculatie bij NewFlo stammen bij een geleidelijke verhoging van de pitch rate;
  • Pitchrate werd verhoogd van 1 miljoen cellen/ml naar 15 miljoen cellen/ml;
  • Flocculatie nam toe van 58% naar 71%;
  • Hogere pitch rates kunnen populaties opleveren met hogere percentages oudere cellen.
• Trub:
  • De invloed van trub-niveaus op flocculentie varieert sterk tussen giststammen;
  • Bij pH-waarden onder 4.0 vinden elektrostatische interacties plaats tussen trub- en gistcellen, wat leidt tot kleverige gistbedden bij de productie van koolhydraatarme bieren.

Gistbehandeling en flocculatie/klaring

Ent-hoeveelheden:

• Standaardiseer ent-hoeveelheden:
  • Door de ent-hoeveelheden gelijk te houden wordt het mogelijk om andere oorzaken voor veranderingen in flocculatie te bepalen.
• Gist oogsten:
  • Het oogsten van gist voor later hergebruik is erg belangrijk voor het behoud van goede uitvlokkingseigenschappen.
  • Het oogsten uit verschillende lagen kan worden gebruikt om de flocculatie-eigenschappen aan te passen en te behouden. Oogsten uit de middelste gistlaag in het gistbed zal de hoogste flocculatie opleveren. Bij thuisbrouwers zullen de verschillende lagen echter moeilijk te bepalen zijn, aangezien vergistingsvaten onderaan vaak plat zijn. Het oogsten zal resulteren in een combinatie van gist uit alle lagen die zal variëren in levensvatbaarheid, vitaliteit en flocculatie-eigenschappen.

Generatie:

• De flocculatie van een giststam zal veranderen door herhaaldelijk hergebruik. Dit komt door veranderingen in de samenstelling van de celwand en genetische variatie;
• Zeer stamafhankelijk: sommige giststammen zijn veel stabieler dan andere.

Conclusie

Flocculatie is een van de meest complexe en minst begrepen mechanismen van gist. Het is erg moeilijk om precies te bepalen waarom de flocculatie-eigenschappen van een giststam veranderen. Het goed bijhouden van eerdere resultaten in combinatie met goede en consistente brouwtechnieken zal het aantal onbekende factoren die van invloed zijn op gist minimaliseren.

Bron

https://wyeastlab.com/resource/home-enthusiast-clarification-flocculation/

Het lezen van een waterrapport

Het oude gezegde “als je water goed smaakt, is het prima om ermee te brouwen” kan een gezegde zijn dat werkt voor een niet al te kritische thuisbrouwer, maar een professionele brouwer of een gepassioneerde amateur-brouwer kan de watersamenstelling niet negeren. Hoewel het waar is dat slecht smakend water slecht smakend bier zal opleveren, is het omgekeerde niet altijd waar. Waterchemie is ingewikkeld, maar we hebben voldoende informatie nodig om te begrijpen hoe geschikt brouwwater samengesteld dient te zijn. Het analyseren van de samenstelling van je beschikbare watervoorziening is een essentiële eerste stap.

Zoals reeds in het tweede deel is aangegeven is water is een polair oplosmiddel, wat betekent dat elk watermolecuul polen heeft, of negatief en positief geladen uiteinden. De waterstofkant van het molecuul is positiever geladen dan de zuurstofkant, vanwege de elektronenverdeling. Door de polariteit van het molecuul kan het andere polaire moleculen aantrekken, zoals natriumchloride, calciumsulfaat en calciumcarbonaat. Polaire moleculen dissociëren (splitsen) vaak in positieve en negatieve ionen onder invloed van een polair oplosmiddel. In onderstaande tabel worden een aantal van deze ionen weergegeven.
 

Wat is een ion?

Een ion is een atoom of een groep atomen met een netto positieve of negatieve lading als gevolg van het verlies of de winst van elektronen. Een ion kan positief of negatief geladen zijn door respectievelijk een tekort of een overschot van een of meer elektronen. Een ionische verbinding is een polair molecuul dat bestaat uit 2 of meer ionen die bij elkaar worden gehouden door ionische bindingen (d.w.z. elektrostatische aantrekking). De elektrische lading van een ion wordt aangegeven als een superscript na het chemische symbool voor het ion. In de natuur- en de sterrenkunde beschouwt men meestal geïsoleerde atomen of moleculen; in de scheikunde en de biologie bevinden de geladen atomen en moleculen zich doorgaans in een waterige oplossing (elektrolyt). In dat laatste geval spreekt men van een kation als het ion positief geladen is. Als het negatief geladen is spreekt men van een anion (uitgesproken als “an-ion"). Zo lost het mineraal natriumchloride, ook bekend als keukenzout, (NaCl) op in het kation Na⁺¹ en het anion Cl^-1. Het gehydrateerde mineraal calciumchloride (CaCl₂•2H₂O) valt uiteen in 1 Ca⁺², 2 Cl^-1 en 2 watermoleculen. Merk op dat de som van de positieve en negatieve ladingen voor alle ionisatieproducten van een enkele verbinding altijd nul is. Bijvoorbeeld, de +2 lading van het calcium en de twee -1 ladingen van de chloride-ionen zijn opgeteld tot nul. Dit is ook een goed punt om te stellen dat de som van de opgeloste kationen en anionen in een natuurlijke watervoorziening ook nul moet zijn.

Parameters van een rapport over de waterkwaliteit

Veel mineralen en verbindingen komen van nature voor in water en lossen op in de oplossing uit verschillende milieubronnen. Ook de mens levert hieraan een bijdrage die echter veelal ongewenst is. We spreken dan van verontreiniging. Verontreinigingen kunnen ook natuurlijk zijn: schimmels, bacteriën, nitraten, enz. zijn allemaal van nature voorkomende waterverontreinigingen. Het belangrijkste doel van waterbehandeling is het verwijderen van deze verontreinigingen en het doel van een rapport over de waterkwaliteit is om het publiek te informeren over de soorten en gehaltes van deze stoffen in de watervoorziening.

We beginnen onze beoordeling van een waterrapport met het identificeren van de belangrijkste bestanddelen: de belangrijkste ionen, chemicaliën en verbindingen in typische drinkwatervoorzieningen. Rapporten over de waterkwaliteit richten zich op hoe het water voldoet aan de wetten voor veilig drinkwater voor verontreinigingen zoals pesticiden, micro-organismen en giftige metalen. Hoewel de primaire normen belangrijk zijn voor het waarborgen van de waterkwaliteit, zijn we als brouwers meestal meer geïnteresseerd in de secundaire of esthetische drinkwaternormen. Secundaire normen zijn richtlijnen voor parameters die van invloed zijn op smaak, pH en de gehaltes aan carbonaten. Deze laatste is bepalend voor de alkaliteit van het water. De bron van de openbare watervoorziening kan op bepaalde plaatsen per seizoen veranderen en dit kan een verschil maken in het karakter van leidingwater als brouwwater.

Van de parameters die van belang zijn voor brouwers, zijn de belangrijkste ionen die van invloed zijn op de prestaties van het brouwwater bij het maischen en fermenteren calcium (Ca⁺²), magnesium (Mg⁺²) en de totale alkaliteit als CaCO₃, dat soms eenvoudig maar onvoldoende wordt vermeld als bicarbonaat (HCO₃^-1). Hun interactie in de maischketel, kookketel en fermentor beïnvloeden de pH en andere factoren tijdens het brouwproces. Natrium (Na⁺¹), chloride (Cl^-1) en sulfaat (SO₄^-2) kunnen de smaak van zowel water als bier beïnvloeden, maar hebben over het algemeen geen invloed op de pH of fermentatieprestaties zoals de eerste drie hierboven genoemde ionen. Concentraties ionen in water worden meestal weergegeven als delen per miljoen (ppm) of milligram per liter (mg/l), wat over het algemeen equivalent is in verdunde oplossingen zoals drinkwater, waarvan één liter ongeveer één kilogram weegt.
 
In de USA hebben ze twee normen voor de niveaus aan stoffen die in het bronwater aanwezig mogen zijn:

1. Primaire normen hebben maximale verontreinigingsniveaus die wettelijk afdwingbare vereisten zijn;
2. Secundaire normen zijn officiële richtlijnen en hebben doorgaans (niet-afdwingbare) secundaire maximale verontreinigingsniveaus.

Niet-gereguleerde normen zijn industrierichtlijnen.
In Nederland worden er ook eisen gesteld aan de kwaliteit van het drinkwater. Het toezicht op drinkwater in Nederland is opgedragen aan de 'Inspectie Leefomgeving en Transport’(ILT).
"De ILT houdt toezicht op de naleving van bepalingen in de Drinkwaterwet en de daaronder vallende regelingen. Het betreft toezicht op de winning, de zuivering en de distributie van drinkwater door drinkwaterbedrijven en (eigenaren van) eigen winningen. De ILT is onderdeel van het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat. In dit rapport beoordeelt de ILT of het drinkwater in Nederland in 2016 voldeed aan de gestelde normen. Ze baseert haar oordeel op de controles van de drinkwaterkwaliteit door de drinkwaterbedrijven, zoals wettelijk is vastgesteld.
Het rapport gaat over de kwaliteit van geproduceerd en gedistribueerd drinkwater.

Drinkwaterbedrijven

Nederland telt tien drinkwaterbedrijven: Waterbedrijf Groningen (WBG), Waterleidingmaatschappij Drenthe (WMD), Waterleidingbedrijf Noord-Holland (PWN), Waternet, Dunea, Evides, Oasen, Vitens, Brabant Water en WML. Zij zorgen voor schoon en veilig water uit de kraan. Dat doen ze door grond- en/of oppervlaktewater te winnen, te zuiveren en via een leidingnet aan de klant te leveren. De drinkwaterbedrijven in Nederland produceren jaarlijks meer dan 1 miljard m³ drinkwater.

Regelgeving

De Drinkwaterwet (Dww) en de onderliggende regelgeving reguleren onder meer de productie en de distributie van drinkwater door drinkwaterbedrijven. De wet bevat regels voor de kwaliteit, de leveringszekerheid en de bedrijfsvoering. In het Drinkwaterbesluit (Dwb) en de Drinkwaterregeling zijn respectievelijk de normen voor de kwaliteit van drinkwater voor menselijke consumptie en de vereisten voor monitoring en analyse opgenomen. Deze zijn gebaseerd op de Europese Drinkwaterrichtlijn.

Meetprogramma

Alle drinkwaterbedrijven voeren een meetprogramma uit ter controle van de kwaliteit van het geleverde drinkwater. Het aantal metingen is gekoppeld aan de hoeveelheid drinkwater die ze dagelijks binnen een leveringsgebied produceren of distribueren. De drinkwaterbedrijven rapporteren de resultaten van het meetprogramma aan de ILT. Het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) verzamelt en bewerkt de resultaten voor de ILT. Hiervoor gebruikt het RIVM het programma Registratieopgaven van drinkwaterbedrijven (REWAB).

Eigen winningen

Ook eigenaren van collectieve watervoorzieningen (eigen winningen) moeten een meetprogramma uitvoeren. De ILT houdt toezicht op de kwaliteit van het drinkwater dat deze eigenaren produceren en leveren. Eigen winning is geen onderdeel van deze rapportage.

Hieronder een voorbeeld van een waterrapport van ‘Het Waterlaboratorium’ van het water dat het PWN Waterleidingbedrijf Noord-Holland (PWN) levert aan het waternet Hoofddorp.

Secundaire normen vanuit de regelgeving in de USA

Secundaire maximale verontreinigingsniveaus, Engelstalig: Secundary Maximum Contamination Level (SMCL).

Aluminium

SMCL = 0,2 ppm
Richtlijn voor brouwwater = <0,2 ppm
Aluminium als metaal is relatief slecht oplosbaar in drinkwater, vandaar de aanwezigheid van aluminiumionen niet zeer waarschijnlijk zal zijn als gevolg van samenklontering en flocculatie behandelingen met aluminiumzouten. Afzetting van Aluminiumsulfaten, Aluminiumsilicaten en Aluminiumoxiden kan voor problemen zorgen in systemen voor waterkoeling. Aluminium is op z’n best oplosbaar in water met een pH van zowel lager dan 4 en hoger dan 10. Dus heel zuur of heel basisch.

Chloride (ion)

SMCL = 250 ppm
Richtlijn voor brouwwater = 0 - 100 ppm
Chloride komt voor in de meeste watervoorzieningen. De Chloride-ionen helpen bij het accentueren van moutige zoetheid en de volheid van het bier. Maar niveaus van boven de 250 ppm smaken in de meeste bieren als deegachtig of zoutig. Van niveaus boven de 300 ppm wordt gezegd dat het de gezondheid van gistcellen beïnvloedt. Hogere niveaus aan Chloride kunnen leiden tot een minerale of zoutige smaak wanner het gecombineerd wordt met sulfaat of natrium. Chloride is niet gerelateerd aan achterblijvende chlorine en heeft niet hetzelfde desinfecterende effect.

Koper

SMCL = 1 ppm
Richtlijn voor brouwwater = <1 ppm
De meest voorkomende bron van koper in het water komt van corrosie van messing en koperen leidingen, of het kan een residu zijn van toevoegingen van kopersulfaat om de hoeveelheid algen in het reservoir te beheersen. Koper is giftig in hoge concentraties maar 200 mg per kilogram lichaamsgewicht is laagste dodelijk dosis. Kleine hoeveelheden koper zijn bevorderlijk in het brouwwort om sulfiden en andere zwavelverbindingen te reduceren zoals H₂S in het bier. Gisten zijn zeer goede eters van afval omdat het voor de gist een essentiële voedingsstof is, en achterblijvend koper wordt in het bier meestal nooit aangetroffen. Buitensporige hoeveelheden koper kunnen worden teruggebracht met het verzachten d.m.v. kalk, ionen uitwisseling, of omgekeerde osmose processen.

IJzer

SMCL = 0,3 ppm
Richtlijn voor brouwwater =  streven naar nul.
De meest oplosbare vorm van IJzer is Ferro (Fe+). IJzer in water smaakt metaalachtig of naar bloed. Hoge niveaus aan IJzer kan leiden tot corrosie van roestvrij stalen leidingen, in het bijzonder in combinatie met chlorides en sulfiden. IJzer kan worden verwijderd d.m.v. filtratie na beluchting of oxidatie. Maar het kan ook verwijderd worden d.m.v. ionen uitwisseling, of omgekeerde osmose processen.

Mangaan

SMCL = 0,05 ppm
Richtlijn voor brouwwater = < 0,1 ppm
Mangaan is aanwezig in vele vaste stoffen en is gemakkelijk oplosbaar in water dat vrij is van zuurstof. Mangaan hoopt zich op in sedimenten en kan in hogere concentraties gevonden worden in diepe waterputten. Het is een moeilijk metaal om mee om te gaan omdat het makkelijk samengaat met organische materialen en later neer kan slaan met veranderingen in de pH, soorten van carbonaat evenwicht, of zuurstofconcentraties. Watervoorzieningen die hun water uit diepere delen van meren betrekken kunnen aanzienlijk hogere concentraties aan mangaan bevatten omdat de concentratie aan zuurstof daar lager is. Deze concentraties kunnen variëren onder de seizoensinvloeden als gevolg van thermische inversie in de lente en herfst, en kan worden verminderd als zuurstofrijk water van het oppervlak vermengd word met water afkomstig van de bodem. In relatief hoge concentraties (> 2 ppm), wordt mangaan verbonden met het overstromen van bier (gushing) als gevolg van neerslag, maar is wel een noodzakelijk voedingsmiddel voor de gistcellen in lagere concentraties (< 2 ppm) en wordt gewoonlijk in voldoende mate geleverd door de mout. Mangaan zorgt voor een metaalachtige smaak in water, zelfs in lage concentraties (0,1 ppm). Mangaan kan worden verwijderd d.m.v. filtratie na oxidatie, ionen uitwisseling, een groene soort zandsteen of omgekeerde osmose processen.

Sulfaat

SMCL = 250 ppm
Richtlijn voor brouwwater = 0- 250 ppm
Sulfaat accentueert de hop bitterheid, maakt dat de bitterheid droger lijkt en meer knapperig. Echter, bij concentraties van meer dan 400 ppm, kan de resulterende bitterheid samentrekkend en onplezierig worden. Sulfaat is slechts licht alkalisch en draagt niet bij aan de totale alkaliteit van water. Het wordt aanbevolen dat het bronwater eerder minder dan meer sulfaat dient te bevatten omdat het nog altijd kan worden toegevoegd, en het niet gemakkelijk te verwijderen is. Sulfaatzouten zijn over het algemeen heel goed oplosbaar, maar kunnen verwijderd worden d.m.v. een ionenwisselaar of d.m.v. omgekeerde osmose processen.

Zink

SMCL = 5 ppm
Richtlijn voor brouwwater = 0,1- 0,5 ppm
Zink als metaal is normaliter minder oplosbaar in water maar lost gemakkelijk op in zuren. Natuurlijke niveaus van zink in drinkwater zijn normaal minder dan 1 ppm, meestal rond de 0,05 ppm. Het secundaire maximale verontreinigingsniveau voor zink van 0,5 ppm is gebaseerd op de smaakdrempel ervan. Een samentrekkend mondgevoel kan voor dat niveau worden genoteerd. Echter, Zink is een vitale voedingsstof voor gist en de aanbevolen hoeveelheden in het wort voor een optimale fermentatie zijn 0,1 – 0,5 ppm. Concentraties die hoger zijn dan 0,5 ppm kan overactiviteit van de gist veroorzaken en daarmee smaakafwijkingen in het bier. Zink wordt algemeen gebruikt in gepatenteerde anticorrosie producten. Zink kan uit water verwijderd worden d.m.v. het verzachten van het water d.m.v. kalk, ionen uitwisseling, of omgekeerde osmose processen.

Calcium

Richtlijn voor brouwwater = 50 – 150 ppm
Calcium is het principiële ion dat de hardheid van drinkwater bepaald.
Calcium is behulpzaam voor vele reacties m.b.t. gist, enzymen en proteïnen, zowel tijdens het maischen als het koken. Het reageert met de fosfaat in de mout in de maisch om Calciumfosfaat te doen neerslaan en maakt waterstofionen vrij die op hun beurt de pH van de maisch verlagen. Calcium bevordert helderheid, smaak en stabiliteit in het uiteindelijke bier. Het bevordert de samenklontering van proteïnen en de flocculatie van gist. De toevoeging van calcium kan nodig zijn om je te verzekeren van voldoende enzymatische activiteit voor die maisch waarvan het water een laag calciumgehalte heeft. Aan de andere kant kan een te hoge concentratie aan calcium in het wort (bijv. > 250 ppm), als gevolg van het toevoegen van gips, de opname van magnesium door de gist beletten en de uitvoering van een goede fermentatie aantasten. Concentraties aan calcium kunnen in verschillende eenheden worden uitgedrukt. Deze worden uitgedrukt als: CaCO₃ (Calciumcarbonaat), graden Clark, Duitse graden, Franse graden, korrels per US gallon, milli-equivalenten per liter of millivals. In deze gevallen dient de vermelde concentraties te worden omgerekend naar een actuele concentratie aan calcium in ppm.

Calcium is in essentie smaakneutraal maar het kan de soms wat zure gewaarwording van magnesium reduceren. De aanbevolen concentratie aan calcium in het brouwwater is 50 – 150 ppm. Maar bier kan ook succesvol worden gebrouwen met meer of minder dan dit voorgestelde gebied.

Oxalaat is aanwezig in gerstemout en reageert met calcium om biersteen te vormen. Calciumoxalaat kan op ieder punt in het brouwproces neerslaan, maar is in het bijzonder een probleem als het neerslaat in de fles of in het vat omdat de kristallen Calciumoxalaat werken als plaatsen waar gasvorming ontstaat en veroorzaakt overmatig schuimen en gushing. Het wordt aanbevolen om voldoende Calcium te hebben (d.w.z. 3 keer meer dan de oxalaat in de mout) om de neerslag eerder in het proces in gang te zetten, zoals in de maischketel of de kookketel in plaats van tijdens de fermentatie of in de verpakking. Calcium en magnesium concentratie worden vaak aangemerkt als zijnde tijdelijke en permanente hardheid. Tijdelijke hardheid kan worden weggenomen door te koken of met kalk verzachting, waar het zich combineert met bicarbonaat om dan neer te slaan als Calciumcarbonaat. CaCO₃. Dit is de oorsprong van de eenheid. Als de alkaliteit als CaCO₃ groter is dan de hardheid “als CaCO₃” dan is alle hardheid tijdelijk. Als de hardheid “als CaCO₃” groter is dan de alkaliteit als CaCO₃ dan blijft een deel van de hardheid over na het koken en dat staat bekend als blijvende hardheid. Andere processen om calcium te verwijderen zijn ionen uitwisseling en omgekeerde osmose.

Magnesium

Richtlijn voor brouwwater = 0 – 40 ppm
Dit ion gedraagt zich in water overeenkomstig als calcium, maar is minder effectief in het verlagen van de pH in de maisch door het reageren met fosfaat. Magnesium draagt eveneens bij aan de hardheid van water. Magnesium is een belangrijk voedingsmiddel voor de gist voor het metabolisme van pyruvaat decarboxylase (enzym) en dient in het wort aanwezig te zijn in een minimum concentratie van 5 ppm. Een meting van een wort bestaande uit puur mout, gemaakt met gedestilleerd water, van 10^o Plato (1040) gaf 70 ppm Magnesium aan. Het is daarom aannemelijk dat een wort wat verkregen is met een pure samenstelling van mout in alle magnesium voorziet die gist nodig zou hebben. Het is mogelijk dat een wort waarin veel geraffineerde suikers of toevoegingen zijn toegepast dat er een klein beetje magnesium moet worden toegevoegd om het wort van een minimale 5 ppm te voorzien. Niveaus hoger dan 125 ppm hebben een laxerend en urine afdrijvend affect op de drinker. Ofschoon magnesium over het algemeen niet nodig is in brouwwater, kan het worden toegevoegd om het karakter van het bier te verrijken met z’n zure, mond samentrekkende smaak. Magnesium kan uit het water worden verwijderd d.m.v. het verzachten van het water d.m.v. kalk, ionen uitwisseling, of omgekeerde osmose processen.
Zoals hierboven werd aangegeven voor Calcium, kunnen de concentratie aan Magnesium in diverse eenheden worden weergegeven. Indien de concentratie niet wordt weergegeven als de actuele Magnesiumconcentratie in ppm, zal er een conversie nodig zijn naar deze meer praktische eenheid.

Fosfaat

Richtlijn voor brouwwater = onbepaald (maar dient laag te zijn).

Fosfaten vormen geen deel van de standaard richtlijnen voor bronwater, maar ze kunnen zowel een vervuiling voor het water zijn als een gebruikelijke toevoeging bij de waterbehandeling. Vervuiling komt meestal van de uitspoeling van agrarische oorsprong en industrieel afval en kan worden behandeld met aluminium- of ijzerzouten door het onoplosbaar te maken en het daarna uit te filteren.

Fosfaatverbindingen overheersen in de mout en het wort. Hoge niveaus aan achterblijvende fosfaten zijn normaal in het afvalwater van de brouwerij en dit kan behandeld worden, op zowel aerobe als anaerobe wijze. Fosfaten kunnen ook verwijderd worden d.m.v. ionen uitwisseling, of omgekeerde osmose processen.

Kalium

Richtlijn voor brouwwater = < 10 ppm.

Het vermogen om op te lossen van Kaliumzouten lijkt erg op die van Natrium, maar komt veel minder voor in natuurlijke watervoorzieningen. Hoge niveaus aan Kalium in bronwater kan veroorzaakt worden door overmatig slib, d.w.z. water met een hoge troebelheid. Kaliumionen kunnen naar zout smaken bij concentraties die hoger zijn dan 500 ppm. Wort en bier hebben relatief hoge natuurlijke concentraties aan Kalium (300 – 500 ppm), die door de mout wordt bijgedragen. Daarom is water dat verzacht is met Kalium potentieel net zo gevaarlijk als brouwen met water dat verzacht is met Natrium. Echter, het is te verkiezen boven natriumzouten als middel om het aantal kationen in het bier te verhogen indien de initiële hoeveelheden mout dit toestaan. Kalium kan worden verwijder d.m.v. omgekeerde osmose.

Natrium

Richtlijn voor brouwwater = 0 -50 ppm.

Natrium kan in zeer hoge niveaus in drinkwater voorkomen, in het bijzonder als het water zachter is gemaakt met een op zout gebaseerde (Ionen uitwisseling) verzachter. In het algemeen is water dat zacht gemaakt is niet geschikt voor het brouwen, hoewel in zeldzame gevallen gecontroleerde verzachting zinvol is om ijzer en magnesium te verwijderen, ondanks een verhoging van Natrium. Voor niveaus aan Natrium van 70 - 150 ppm, maakt het de smaak van het bier ronder en accentueert het de zoetigheid van de mout, vooral in samenwerking met chloride-ionen. Natrium draagt bij aan een zoute smaak bij concentraties van 150 – 200 ppm en kan wrang en zuur gaan smaken als de concentratie de 250 ppm overstijgt. Brouwen met lagere concentraties zal over het algemeen een schonere smaak in het bier opleveren. De combinatie van een hoge concentratie aan Natrium en sulfaationen zal een zeer wrang, zuur/ bittere minerale smaak opleveren.

Totaal Opgeloste stoffen [Total Disolved Solids] (TDS)

SMCL = 500ppm. Richtlijn voor brouwwater = < 500 ppm.

Het totaal aan opgeloste stoffen (Total Dissolved Solids) is wat overblijft als al het water verdampt. Sommige zijn zouten, sommige zijn organische stoffen en sommige zijn chemische residuen. Het totaal aan opgeloste stoffen is behulpzaam voor industriële doeleinden, maar is niet erg belangrijk voor de beschrijving van geschikt brouwwater. De indicator van het totaal aan opgeloste stoffen is een snelle indicator voor de mate van het gemineraliseerd zijn van de potentiële waterbron. Algemeen geldt dat water met een hoge TDS de neiging heeft om meer carbonaat af te zetten (aanslag te produceren) dan water met een lage TDS. Water met een hoge TDS heeft de neiging om meer corrosief te zijn dan water met een lage TDS, ofschoon de mate van corrosie sterk afhangt van de specifieke materialen die worden gebruikt. Het monitoren van TDS van een waterbron d.m.v. een (elektrische) geleidingstest is een goede manier om alert te kunnen zijn op plotselinge verandering in de waterbron.

Het testen van het totaal aan vaste stoffen (TDS)

Het totaal aan vaste stoffen van water wordt bepaald in het laboratorium. Een watermonster wordt gefilterd om alle zwevende materialen te verwijderen die de test zouden kunnen scheef trekken. Een afgemeten volume van het gefilterde water, verwarmd totdat alle vocht verdampt is en de eerder opgeloste stoffen achterblijven. De massa hiervan wordt gemeten en gedeeld door de hoeveelheid van het oorspronkelijke watermonster om het resultaat te kunnen bepalen, en wordt meestal uitgedrukt in milligrammen per liter (mg/L). In verdunde oplossingen voor drinkwater, is de mg/L doorgaans equivalent aan pats per million (ppm).

TDS Kan ook worden geschat via de (elektrische) geleidingskarakteristieken van water. Een speciale meter wordt gebruikt om de geleiding van de oplossing te meten. Die geleidingswaarden kunnen worden gecorreleerd aan een schatting van de hoeveelheid TDS in de oplossing met de volgende vergelijking:

TDS (pmm) = Geleiding (µS/cm) X F

Waarbij F een conversiefactor is die gewoonlijk varieert tussen 0,54 en 0,96, met een meest voorkomende waarde van 0,67. De geleiding wordt gemeten in micro Siemens (µS) per cm of micro-mho’s per cm. (Mho is hierbij het omgekeerde van Ohm, wat gewoonlijk de weerstand betekent die een elektrische stroom ondervindt.) TDS meters die een directe uitlezing verschaffen zijn geleidingsmeters die de conversie vergelijking al in zich hebben TDS meters kunnen een waardevolle check op de waterkwaliteit opleveren op binnenkomend kraanwater of op de effectiviteit van waterbehandeling in de zin van water demineralisatie processen (RO, Nano filtratie, enz.).

Geleidingsvermogen

Richtlijn voor brouwwater = onbepaald.

Specifieke geleiding of geleidingsvermogen is een maatstaf van het algemeen vermogen van een oplossing om een elektrische stroom te geleiden en hangt af van zowel het type als de hoeveelheid van de opgeloste substanties. Het werkt niet bepaald goed om verschillende waterbronnen met elkaar te vergelijken, maar het is zinvol voor het meten van variaties in één enkele waterbron, omdat het gecorreleerd kan worden aan TDS. Zuiver water is een isolator en geleid daarom geen stroom, maar wordt licht losgekoppeld bij een pH van 7 en heeft de neiging een geleiding te vertonen van 1 micro-Mho/cm. ( De grootheid Mho is het omgekeerde van een Ohm – de eenheid van elektrische weerstand.

Totale alkaliteit

Richtlijn voor brouwwater = < 100 ppm

De alkaliteit is bediscussieerbaar de meest belangrijke parameter voor de brouwer, omdat het het grootste effect heeft op de prestatie tijdens het maischen.

Afhankelijk van de begin pH van het watermonster, kunnen zowel de carbonaat alkaliteit en de porties bicarbonaat van de alkaliteit deel zijn van de titratie en de som definieert de totale alkaliteit. Als de begin pH van het water hoger is dan 8,3, wordt de carbonaat alkaliteit gedefinieerd als de hoeveelheid zuur die benodigd is om de pH naar 8,3 te titreren. Dit wordt aangeduid als de P-alkaliteit en wordt doorgaans gemeten door gebruik te maken van een indicator op basis van oplossing met fenolftaleïne. Als de begin pH van het water lager is dan 8,3, is de bijdrage aan carbonaat niet veelzeggend  en wordt het watermonster doorgaans getitreerd door gebruik te maken van een methyl oranje indicator welke een kleurgebied heeft van 3,2 tot 4,4 pH. Dit, door bicarbonaat gedomineerde deel van de titratie, wordt M-alkaliteit genoemd. De totale alkaliteit is de som van P-alkaliteit en M-alkaliteit. Het totale volume aan zuur dat nodig is om het eindpunt van de pH van 4,3 te bereiken wordt geconverteerd tot mEq/liter en vermenigvuldigd met het equivalent van 50 om de typische eenheid “totale alkaliteit, ppm als CaCO₃" te verkrijgen. Maar, van de methyl oranje kleur verandering dat het 4,3 pH eindpunt bepaald wordt gezegd dat dit te fijn en moeilijk is om dit accuraat te observeren. De huidige ISO standaard specificeert het gebruik van de broomcresolgroen-methyl rood indicator oplossing, waarvan het eindpunt gedefinieerd is op 4,5 pH. Het besluit om welk pH eindpunt te verkiezen is aan het laboratorium, maar de ISO standaard is 4,5 pH. Het verschil in de beide methoden van het berekenen van het eindpunt verschilt niet veel, en bedraagt ongeveer 5%. De nauwkeurigheid is waarschijnlijk beter dan de resolutie van de meeste druppelaartesten die gebruikt worden bij aquaria en zwembaden, en is vergelijkbaar met de fout die potentieel geïntroduceerd wordt in het laboratorium bij het meten van de volumes van het monster en de reagentia. Het zoeken van contact met een laboratorium wordt aanbevolen als het eindpunt of indicator niet is gespecificeerd in het resultaat van de alkaliteit.

Totale hardheid

Richtlijn voor brouwwater = 150 – 500 ppm als CaCO₃

Waarbij de vierkante haakjes [ ] de concentratie van de soorten ionen, in ppm, weergeeft Deze vergelijking converteert de individuele concentratie als de als CaCO₃ equivalent. Andere bivalente ionen zoals ijzer, mangaan, chroom, zink, etc., leveren eveneens een bijdrage aan de hardheid, indien die in aanzienlijke hoeveelheden aanwezig zijn, en zullen worden daarbij worden opgeteld op een gelijke manier. Calcium en magnesium zijn de meest heersende stoffen in de hardheid van drinkwater.

Wat is een MOL

De term “MOL” is afgeleid van “gram molecuul” en wordt gebruikt om een gelijke hoeveelheid chemische “dingen” te beschrijven door hun atomen of moleculen (of ionen of elektrische ladingen). Het is toepasbaar voor chemici voor het aanduiden van de hoeveelheden van “dingen” die betrokken zijn bij een chemische reactie. Daarom kunnen we zeggen dat 2 MOL waterstof reageren met 1 MOL zuurstof om 1 MOL water te vormen. Het interessante is dat de mol ontwikkeld werd met de komst van atomaire theorie en wetenschappers probeerden de atoommassa te kwantificeren. Er waren toen ten minste 3 kandidaten om tot standaard gekozen te worden, namelijk Waterstof, Zuurstof en Koolstof. Uiteindelijk werd het isotoop Koolstof 12 gekozen, en de MOL werd gedefinieerd als het aantal atomen in 12 gram koolstof. Daarvoor is het “getal van Avogadro” gedefinieerd als het aantal atomen in 1 MOL Koolstof 12, en dit aantal werd experimenteel bepaald  op 6, 02214078 X 10²³ +/- 1,8 X 10¹⁷.

Een isotoop van een element heeft het zelfde aantal protonen in z’n kern als het moederelement, maar een verschillend aantal neutronen. Isotopen zijn gedefinieerd door het totaal aantal protonen en neutronen in de kern. Als voorbeeld hier de nomenclatuur Koolstof 12 wat betekend dat het atoom 6 neutronen bevat  bovenop de 6 protonen, aangeduid bij z’n atoomnummer 6.

Waterhardheid, Alkaliteit en Milli-equivalanten

Hardheid en alkaliteit van water worden vaak uitgedrukt “als CaCO₃” omdat wanneer 100 mg calciumcarbonaat in 1 liter water wordt opgelost, gebruik makend van koolzuur (de weg imiterend zoals de natuur kalksteen oplost) zal de calciumhardheid en alkaliteit (zoals met de standaard methoden gemeten wordt) elk 100 ppm bedragen. De hardheid van water wordt in waterkwaliteitsrapporten veelal weergegeven als “Hardheid als CaCO₃ of Totale Hardheid en is gedefinieerd als de som van de concentraties van calcium en magnesium ionen in Milli-equivalenten per liter (mEq/l), vermenigvuldigd met 50 (het equivalente gewicht van als CaCO₃). De hardheid van water wordt vaak gemeten met een chelaat vormende test (chelaat = Molecuul dat op twee plaatsen met een metaal bindt, of verbinding van een organische stof (chelator) met metaalionen.) waarin een chemisch middel zoals EDTA wordt gebruikt om alle kationen te binden en te doen neerslaan vanuit een oplossing. Deze massa wordt gewogen, en dat gewicht per volume is de totale hardheid voor de oplossing. IJzer, Mangaan en andere metalen kunnen eveneens worden geteld in de chelaat vormende test, zodat het getal van de totale hardheid in het waterrapport vaak groter is dan de som van Calcium en Magnesium als CaCO₃.

Als het ion een grotere lading bezit (bijv. 2), dan wordt 1 MOL van die stof gedefinieerd als (2) equivalenten. Daarom is een equivalent gewicht van een stof gelijk aan het MOL gewicht, gedeeld door het aantal equivalenten die het verschaft. Doorgaans is het aantal equivalenten van een stof gelijk aan diens lading van de valentie-electronen, zoals in het geval van Calcium, hoewel sommige stoffen laden met pH.
Het equivalente gewicht van Ca⁺² is de helft van z’n atoomgewicht van 40, d.w.z. 20. Daarom als je de concentratie Calcium in ppm of mg/l van Ca⁺² door 20 deelt krijg je het aantal milli-equivalenten per liter van Ca⁺².

 
De totale alkaliteit wordt gedefinieerd als het totale volume aan zuur dat vereist is om een watermonster te titreren tot het (kenmerkende) eindpunt van pH 4,5, omgezet naar mEq/liter en te vermenigvuldigen met het equivalente gewicht van 50 om de kenmerkende eenheid van “als CaCO₃” te verkrijgen. In de meeste publieke watervoorzieningen in de USA, met een water pH van ongeveer 8,3, is de totale alkaliteit gelijk aan de M-alkaliteit, d.w.z. de hoeveelheid alkaliteit enkel als gevolg van bicarbonaat [HCO₃^-1], omgezet door de verhouding van equivalente gewichten. Met andere woorden, kun je een omzetting maken van de concentratie bicarbonaat in ppm naar de Totale Alkaliteit als CaCO₃ (calciumcarbonaat) door het vermenigvuldigen van bicarbonaat met 50/61.

Equivalente gewichten zijn de sleutel voor het begrijpen hoe de concentratie aan Calciumionen in ppm zich verhoudt tot het getal van de “Totale Hardheid als CaCO₃”. De omzettingsfactor is het equivalent van de stof. Het concept van equivalenten en equivalent gewicht wordt ingewikkelder met andere stoffen zoals koper en ijzer-elementen die een aantal verschillende oxidatietoestanden kennen (bijv. CU⁺¹, CU⁺², en Fe⁺², Fe⁺³). Deze elementen elk hebben twee equivalente gewichten, afhankelijk van de andere stoffen in de reactie. Maar dat valt even buiten de beschouwing.

Als een voorbeeld nemen we de berekening van de totale hardheid als CaCO³ van een watermonster van de concentratie kationen waarvan je de hoeveelheden ppm eerst moet converteren naar equivalenten. (Eigenlijk milli-equivalenten, aangezien een equivalent doorgaans gemeten wordt in MOL’s (d.w.z. grammen) per liter, en parts per miljoen zijn gram per liter.

Dus, de eerste stap is om zowel de Ca als de Mg ion concentraties in ppm te delen door hun equivalente gewicht, wat hun concentraties in milli-equivalenten per liter oplevert. De conversiefactor tussen de Calcium hardheid en Calciumcarbonaat hardheid is de omgekeerde verhouding tot de equivalenten van hun gewicht, d.w.z. 50/20. Aangezien de totale hardheid als Calciumcarbonaat wordt gedefinieerd als zijnde de som van de Calcium hardheid en de Magnesium hardheid, worden de milli-equivalenten van Calcium en Magnesium bij elkaar opgeteld, en met 50 vermenigvuldigd (het equivalente gewicht van CaCO₃ om de totale hardheid als milli-equivalenten per liter als CaCO₃ te verkrijgen.
(Ca⁺² (ppm)/20 + Mg⁺² (ppm)/21,1) X 50 = de Totale Hardheid als CaCO₃.

Vergelijkbare conversiefactoren zijn samengevat in bovenstaande tabel. Om het samen te vatten, er kunnen honderden stoffen zijn in de watervoorziening, maar slechts een paar dozijn hebben een betekenis voor de brouwer.

Bronnen

De tekstdelen zijn voor een groot deel vertaald en bewerkt vanuit het boek ‘Water, a Comprehensive Guide for Brewers’ van John Palmer en Colin Kaminsky, met de volgende referenties aan geraadpleegde literatuur:

• ISO standard 9963-1: Water Quality — Determination of Alkalinity, Part 1 — Determination of Total and Composite Alkalinity (1994).
• Standard Methods for Water and Waste Water Treatment — Alkalinity, American Water Works Association, 1999.
• Faust, S.D., Osman, M.A., Chemistry of Water Treatment, 2nd Ed., CRC Press, 1998.
• Benjamin, M.M., Water Chemistry, Waveland Press, 2010.
• Flynn, D.J., Ed., The Nalco Water Handbook, 3rd Ed., McGraw Hill, 2009.
• Eumann, M. , Brewing — New Technologies, C. Bamforth, Ed., Ch. 9 - Water in Brewing, CRC Press, 2006.
• Taylor, D. , Handbook ofBrewing, 2nd Ed., F. Priest, G. Stewart, Ed., Ch. 4 - water, CRC Press, 2006.
•  

De kwaliteit van het drinkwater in Nederland in 2016. Inspectie Leefomgeving en Transport ILT/Water, Producten en Stoffen

Clubblad  september ’23

Bij de bestelling kan je aangeven waar je de polderbok wil afhalen:
- Op de clubavond van september;
- Bij Brouwmaatje, vanaf 20 september;
- Opsturen via Bouwmaatje, (vraag wel even naar de kosten).  

Bij bestellen verschijnt er een QR-code, druk deze af op papier of via je telefoon, want alleen bij het tonen van deze QR-code krijg je de bestelling mee.
Alleen voor degene die hebben aangegeven de Polderbok op de clubavond af te halen zal John Westerveld de bestelde dozen meenemen. Ook daar moet je de QR-code laten scannen om je bestelling mee te kunnen nemen.
Afhalen bij brouwmaatje vanaf 20 september tot eind oktober. Met QR-code. De einddatum is neergezet omdat we van John niet kunnen verwachten dat hij tot in lengte van dagen met de polderbok/opslag/tijdsbesteding/administratie etc, bezig is.
Opsturen van de Polderbok, dan de QR-code mailen naar John (Brouwmaatje) gelijk met adres voor verzending (vraag wel eerst even de kosten op bij John, en hoe te verrekenen).

Gethioliseerde gist, illusie en de opkomst van designerbier

Thiolen zijn het coolste in het brouwen van hoppige bieren sinds de uitvinding van dryhoppen. Het is de nieuwste ontwikkeling op gistgebied en aan de andere kant van de grote plas gonst het van de geruchten. Dus waar komt al die opwinding vandaan bij onze mede-craftbrouwers?

Wat Zijn Thiolen?

Thiolen zijn zwavelhoudende verbindingen die vaak krachtige aroma's hebben. Waar brouwers enthousiast over zijn, zijn de tropische, wijnachtige en citrusachtige aroma's, terwijl andere thiolen intens onaangenaam zijn met geuren van knoflook of rotte eieren... Het thiol mercaptaan wordt aan aardgas toegevoegd om mensen te waarschuwen voor lekken. Het ‘schunky’ aroma van bier dat door licht is aangetast, is ook 3-methyl-2-butene-1-thiol.

In tegenstelling tot veel andere bieraroma's die concentraties in ppm (delen per miljoen) of ppb (delen per miljard) vereisen, hebben veel thiolen een aromadrempel in het bereik van 5-70 ppt (delen per biljoen). Dit betekent dat er niet veel van nodig is om ze waar te nemen, maar het betekent ook dat er geen hoge concentraties nodig zijn om dominant te worden.

Wat betreft positieve bier- en wijnaroma's, krijgen de thiolen die de meeste aandacht krijgen, de namen 4MMP, 3MH, 3MHA en 3S4MP. Deze hebben waarnemingen die variëren van passievrucht tot grapefruit tot rabarber. Dit zijn de intense aroma's die Nieuw-Zeelandse Sauvignon Blanc-wijnen hun kenmerkende geuren geven en die in lage hoeveelheden vrij voorkomen in veel Nieuw-Zeelandse hopsoorten. De meeste thiolen die in hop, mout en andere planten worden aangetroffen, zijn gebonden en dus niet actief aromatisch. Enzymen zijn nodig om ze vrij te maken. Er zijn wijngisten beschikbaar die hiertoe in staat zijn, maar het vergt meer werk om die genen in brouwersgist te krijgen.

Waar komen thiolen vandaan?

Gebonden thiolen komen zowel voor in mout als in hop, maar de niveaus variëren sterk. De binding die moet worden verbroken, komt in twee varianten voor: Cysteinylated (Cys) en Glutathionylated (Glu). Het overgrote deel (meer dan 90%) in zowel mout als hop is Glu. Het IRC7-gen in bepaalde wijngisten en Cosmic Punch gist van Omega (zie bron) kan alleen werken aan het minder voorkomende Cys. Hierdoor zijn mout-hoppen waarschijnlijk het meest gunstig voor Cosmic Punch, aangezien de enzymen in de beslagfase (vooral bij de temperatuur van de zuur-eiwitrust) kunnen helpen bij de omzetting van Glu naar Cys. Gelukkig hebben sommige minder dure hopvariëteiten de hoogste niveaus van gebonden thiolen, zoals Saaz, Cascade en Calypso.

De intensere gist-varianten zoals Berkeley Yeast Tropics en Omega's Helio Gazer, Star Party en Lunar Crush kunnen eenvoudig worden toegevoegd aan een standaardrecept, met of zonder hop in het whirlpool-stadium. In plaats van meer kopieën van het IRC7-gen hebben ze een volledig ander gen dat Glu-thiolen direct kan vrijmaken. Het IRC7-gen in Cosmic Punch is afkomstig van gist, terwijl patB Omega in de meer krachtige varianten afkomstig is van een bacterie. Als voorbeeld kan je een keltelsauer vergist met een kleine dosis hexalon (geïsomereerd hopextract voor schuimvastheid) met London Tropics. Het resultaat wordt intens passievruchtig, zodanig dat het bijna als een fruitbier kan doorgaan.

GM (genetisch gemodificeerde) giststammen zijn in Europa niet toegestaan in commerciële bieren. Ook zijn de genoemde gisten van Omega niet in Europa verkrijgbaar. Als gevolg hiervan zijn er laboratoria die werken met wilde isolaten die in staat zijn om thiolen vrij te maken voor co-vergistingen (bijvoorbeeld CHR Hansen – dat is voornamelijk bedoeld voor niet-alcoholische bieren) en stammen kweken met verhoogde capaciteiten om thiolen vrij te maken (bijvoorbeeld Escarpment). Omega werkte oorspronkelijk aan het kruisen van Engelse ale en een wijngiststam die in staat was om thiolen vrij te maken.

Voor- en nadelen van gist die thiolen vrijmaken

Voordelen

• Intens aromatische eigenschappen die anders niet haalbaar zijn uit hop, mout en gist;
• Thiolen hebben ongelooflijk lage aromadrempels... gemeten in ppb (delen per biljoen);
• Thiolen zijn ‘goedkoop’ zonder dat dure hop of fruit nodig is;
• Thiolen kunnen de houdbaarheid verlengen door zuurstof te binden.

Nadelen

• Hogere waargenomen ‘zwavel’ aromatische eigenschappen komen vaak voor bij giststammen die thiolen vrijmaken.
• Sommige brouwers/consumenten/landen geven de voorkeur aan het vermijden van genetisch gemodificeerde ingrediënten.
• Thiolen kunnen ‘eentonig’ zijn... is het echt zo anders dan het toevoegen van een pot passievruchtextract?
• Opnieuw enten van de gist is minder zinvol als je ook Engelse Ales, Porters/Stouts etc. wilt brouwen.

Meer is (niet altijd) beter

In eerste instantie lag de focus op het maximaliseren van de thiolconcentratie. Dit kon het gebruik van koudere vergistingstemperaturen, beslaghoppen en het modificeren van stammen met meer assertieve genen omvatten. Zoals bij de meeste aspecten van brouwen leidt het maximaliseren van één smaakverbinding meestal niet tot de beste algehele smaak of balans. Thiolen zijn doorgaans geen ‘primaire’ aroma's in bier, dus een bier met een overdreven hoge thiolconcentratie zonder andere aroma's om mee te spelen, kan kunstmatig smaken. Als algemene regel is om een meer ingetogen aanpak te gebruiken voor thiolen in lichtere/schonere/eenvoudigere bieren. Er is niet veel nodig om een unieke twist te geven aan een pils of Amerikaans tarwebier, terwijl een dubbel-drooggehopte DIPA of fruitbier mogelijk baat heeft bij een veel hogere hoeveelheid. Uiteindelijk gaat het om persoonlijke smaak en het doel dat je met een bier voor ogen hebt. Het toevoegen van thiolen maakt niet elk hoppig bier beter. Ze voegen een onderscheidende toon toe die de perceptie van passievruchtaroma's aanzienlijk kan verbeteren. Dat is een prachtige bijdrage wanneer je die smaken benadrukt, maar kan afleidend zijn of andere smaken verwarren. Bijvoorbeeld, het ‘mango-ijsje’ aroma van geweldige Simcoe hop. Echter, bij een van de intense giststammen zoals London Tropics of Helio Gazer in een volledig Simcoe-bier kan het meer generiek ‘tropisch’ worden in plaats van specifieke ‘mango’ smaak. Aan de andere kant helpt de thioltoon bij het dry hoppen met passievruchtige Galaxy of bij het brouwen met daadwerkelijke passievrucht om de bestaande aroma's te versterken.

Phantasm

Hand in hand met gist die thiolen vrijmaakt, komt Phantasm. Het is in wezen de gedroogde en verpulverde restanten van de hoogst-thiol bevattende Nieuw-Zeelandse Sauvignon Blanc druiven. Hierdoor heeft het een hoge prijs van ongeveer USD35 per US pound. Het heeft voor gebruik in de vergisting geen geur. Toegevoegd tijdens het whirlpool-stadium voegt het een enorme hoeveelheid gebonden thiolen toe waar de gist mee kan werken. Tijdens de fermentatie ontstaat een duidelijke smaak en geur van ‘witte druif’ op die je niet krijgt bij andere gistfermentaties die alleen gebruik maken van graan en hop voor gebonden voorlopers. Veel hiervan slaat echter neer met de gist en de afgewerkte bieren zijn zelden zo onderscheidend. Echter de extra kosten van Phantasm zijn moeilijk te rechtvaardigen in een sterk drooggehopt bier waar de thiolen concurreren met andere sterke aroma's. Tenzij je die aroma's benadrukt met een hop zoals Nelson Sauvin. Phantasm past het beste bij daadwerkelijke witte wijn druiven, of in een eenvoudig basis bier waar het kan schitteren.

Leerpunten

Zijn thiolen een oplichterij? Nee, maar ze zijn ook geen innovatie die fundamenteel verandert wat nodig is om een heerlijk bier te maken. Overweeg een gist die thiolen vrijmaakt wanneer extra passievrucht-achtige aroma's je bier kunnen verbeteren. Maak je geen zorgen over het maximaliseren van de thiolen, tenzij ze concurreren met andere sterke aroma's. Zeer waarschijnlijk is dit slechts het begin is van nog meer exotische genetisch gemodificeerde giststammen. Bijvoorbeeld de gist van Berkeley’s de Sunburst Chico, die is aangepast om hoge niveaus van ananas-achtig ethylbutyraat vrij te maken. Als je een smaakverbinding kunt produceren zonder de kosten, milieueffecten en variabiliteit van het kweken ervan, zal de economische druk groot zijn om het toe te passen! Dat gezegd hebbende, heerlijke bieren maken draait niet om het maximaliseren van één of twee verbindingen, net zoals vanillesmaakstof goedkoop is, maar niet volledig de diepte en complexiteit van echte vanillebonen kan vervangen.

Bronnen

• https://www.twortwat.nl/t-n/de-invloed-van-biotransformatie-op-hop
• The Mad Fermentationist (Mike)
• https://omegayeast.com/yeast/ales/cosmic-punch
• https://escarpmentlabs.com/blogs/resources/impact-of-phantasm-powder-with-thiol-libre