Wat zit er in je brouwwater?

Mijn blogs stonden de laatste tijd in het teken van water en pH. Ik sluit deze blogserie af met een overzicht van ionen die in je brouwwater zitten en wat het effect is van deze ionen op je bier.

Even ter herinnering. Zouten zijn chemische stoffen die bestaan uit verbindingen tussen ionen, die hun oorsprong vinden in metalen en zuren. Veel zouten zijn goed oplosbaar in water. Als een zout oplost splitst het zich in een positief en een negatief geladen deel. Het deel afkomstig van het metaal is positief geladen en het deel afkomstig van het zuur is negatief geladen. Zowel de positieve als negatieve deeltjes noemen we ionen.
De samenstelling en de hoeveelheid van de ionen bepalen de eigenschappen van je brouwwater. Zoals al eerder geschreven kun je de samenstelling van de opgeloste ionen in het leidingwater vinden op de site van je waterleidingbedrijf.

De analyse die je vindt bij je waterleidingbedrijf bevat veel informatie. Zo kun je ontdekken wat de gemiddelde pH is van het leidingwater. Over de pH van het beslag heb ik eerdere blogs geschreven. Kort gezegd komt het er op neer dat de pH van je beslag van heel wat meer factoren afhankelijk is dan van de pH van je leidingwater.  Ook is het elektrische geleidingsvermogen (EGV) vermeld. Als de EGV hoog is wil dat zeggen dat er veel elektrisch geladen deeltjes in het water zijn opgelost. Het water is dan mineraalrijk.
Verder zie je andere gegevens zoals de hoeveelheid bacteriën in het water. Die wil je natuurlijk zo min mogelijk hebben. Het is goed dat de kwaliteit van ons leidingwater goed in de gaten wordt gehouden. Hier in Nederland en België is het leidingwater veilig en hoef je geen maatregelen te treffen om besmetting via je leidingwater te voorkomen. Je brouwwater vooraf koken is dus uit hygiënisch oogpunt niet nodig. De micro-organismen die in het leidingwater zitten zijn niet schadelijk voor je bier.

Eerst worden in alfabetische volgorde de kationen (positief geladen ionen) besproken en daarna de anionen (negatief geladen ionen).

 

Kationen

Ammonium
Door overbemesting kan er in het grondwater een hoge hoeveelheid ammoniumionen komen. Een ammonium verbinding, te weten diammoniumfosfaat, wordt gebruikt als gistvoeding. De gist gebruikt ammonium voor de aanmaak van aminozuren. De aanwezigheid van een beperkte hoeveelheid ammonium is daarom vanuit brouwersoogpunt geen probleem. De maximaal toegestane hoeveelheid ammonium in drinkwater is 0,2 mg/l. Wanneer we gistvoeding toevoegen die diammoniumfosfaat bevat verhogen we de hoeveelheid ammonium aanzienlijk. Dit kan leiden tot de vorming van meer esters.

Calcium
Dit ion heeft meerdere effecten op je brouwsel. Allereerst reageert het met de fosfaten uit de mout. Calciumfosfaat is niet zo goed oplosbaar en slaat neer. In een eerdere blog is dat ook beschreven. Het gevolg van deze reactie is dat de pH van je beslag daalt. Het toevoegen van calciumzouten in de vorm van calciumchloride of calciumsulfaat zorgt daardoor voor een pH daling.
Verder zorgen calciumionen voor een heldere wort en het goed filteren van he beslag. De concentratie mag echter niet te hoog zijn. Boven 250 mg/l verdwijnt het voordeel van het goed filteren en zou het volgens de vakliteratuur voor de professionele brouwers voor filterproblemen kunnen zorgen. Persoonlijk heb ik dit echter niet ervaren. Ook bij bieren met veel toegevoegde calciumionen heb ik geen filterproblemen gehad.
Calciumionen reageren ook met oxalaten uit de mout tijdens het maischen. Hierdoor krijg je een heldere wort en wordt ook de vorming van biersteen in je flessen na het bottelen minder.
Verder zijn calciumionen ook cofactoren van enzymen en activeren ze alfa-amylase en eiwitsplitsende enzymen.
Voor het goed flocculeren van de gist is calcium essentieel. Als er weinig calcium aanwezig is duurt het helder worden van je bier veel langer. 
Naast een mogelijk verminderde filtreerbaarheid zijn er nog twee andere nadelen verbonden aan een hoge concentratie calciumonen. Het kan het oplossen van hopbestanddelen belemmeren en zorgen voor een bittere en samentrekkende smaak.

Kalium
Kaliumzouten dragen net als natriumzouten bij aan een zoute smaak van je bier. Ook kalium is een cofactor bij bepaalde enzymen. Bij een concentratie boven de 10 mg/l kan kalium de werking van zetmeelsplitsende enzymen belemmeren.

Koper
Een hoge concentratie aan koper in het leidingwater is giftig voor ons mensen. Het gaat dan om concentraties boven de 2 mg per liter. Een dergelijk hoge concentratie zal je niet aantreffen in je leidingwater omdat dit niet is toegestaan volgens de Europese drinkwaterrichtlijn. Het viel mij overigens op dat de analyse van mijn leidingwater geen koper vermeldt.
Houd er rekening mee dat de concentratie aan koper in je brouwwater hoger wordt wanneer je koperen brouwapparatuur gebruikt. Niet voor niets zijn bijna alle moderne brouwinstallatie tegenwoordig van rvs of inox. Toch valt het met het gezondheidsaspect verbonden aan het gebruik van koperen apparatuur wel mee omdat de gist koper opneemt. Vergisten in een koper vat is echter uit den boze. De pH daalt flink tijdens de vergisting en na de hoofdgisting is er geen gistgroei meer. De hoeveelheid koperionen neemt dan onaanvaardbaar toe.
De gist neemt dus koper op. Het is zelfs zo dat voor een goede gistgroei een kleine hoeveelheid koperionen noodzakelijk is. Echter als de concentratie boven de 0,2 mg per liter komt remt het de vergisting en is het zelfs dodelijk voor de gist.
Verder kan koper in lage concentratie het oxideren van je bier bevorderen.
Er is overigens ook een positief aspect verbonden aan de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid koperionen in je bier. Ze kunnen namelijk sulfide binden waardoor er minder H2S (rotte eieren aroma) in je bier zit.

Mangaan
Ook mangaan is een cofactor bij veel enzymen. Volgens de brouwers van de Sierra Nevada brouwerij is de ideale hoeveelheid mangaan tussen 0,05 en 0,2 mg/l. De maximale concentratie volgens de Europese drinkwaterrichtlijn is 0,05 mg/l. In mijn leidingwater zit gemiddeld minder dan 0,0004 mg/liter. Dat is niet veel maar kennelijk wel voldoende. Mogelijk komt er via de mout mangaan in het beslag en is er toch voldoende mangaan in mijn wort.
Naast cofactor bij enzymen speelt mangaan ook een rol bij het oplossen van eiwitten uit de mout.

Magnesium
Samen met calcium is magnesium verantwoordelijk voor de hardheid van je water. En net als calcium reageert het met de fosfaten uit de mout, zij het in mindere mate. Het zorgt dus ook voor een pH verlaging.
Het is een belangrijke cofactor bij veel enzymen en speelt in die hoedanigheid een grote rol bij de omzetting van suiker naar alcohol. Maar ook bij de opbouw van glycogeen en de energiehuishouding van de gistcel is magnesium van belang. De aanbevolen hoeveelheid magnesium ligt tussen de 5 en 30 mg per liter. Mijn leidingwater bevat 6,7 mg. En weer word ik blij.

Natrium
In combinatie met chloride geeft dit ion een bijdrage aan de zoete beleving van je bier. Bij een concentratie boven de 200 mg/l geeft natrium een zoute smaak. Samen met een hoog gehalte aan sulfaten kan het een harde bitterheid geven. Vanwege de negatieve smaakeffecten van natrium kun je als je de hoeveelheid chloride wilt verhogen beter calciumchloride gebruiken in plaats van natriumchloride (= keukenzout).

IJzer
Ook ijzer heeft zowel negatieve als positieve effecten. Net als koper is ijzer giftig in hoge concentraties. De maximale concentratie volgens de Europese drinkwaterrichtlijn is 200 mg/l.
IJzer is een element dat de gist nodig heeft in kleine hoeveelheden. Onderzoek heeft aangetoond dat de meest optimale concentratie ligt tussen de 15 en 25 ml per liter. Het water dat bij mij uit de kraan komt heeft gemiddeld 17 mg per liter. Ik zit dus goed.
Door de opname door de gist daalt de concentratie aan ijzer in je bier. In de regel zit er niet meer dan 1 mg per liter in je bier. Een hogere concentratie kan zorgen voor een metaalsmaak. Verder kan het zorgen voor troebel bier en voor verkleuring van je bier.
Ook is vermeldingswaard dat ijzerzouten gebruikt worden als schuimverbeteraar. De aanbevolen hoeveelheid van deze zouten is 6 mg per liter. Het gebruik van deze zouten wordt daarom bijna altijd verraden door een metaalsmaak.

Zink
Ook voor dit element geldt dat het in kleine hoeveelheden essentieel is voor de werking van de gist maar dat overdaad schaadt. Gist kan niet zonder een kleine hoeveelheid zink. Je moet dan denken aan hoeveelheden van 0,1 tot 0,3 mg/l. Bij een concentratie boven de 1 mg/l is het schadelijk voor de gist. Als je er voor kiest om zinkchloride toe te voegen om zo het zinkgehalte te verhogen mag je dat dus niet overdrijven. 
Overigens is het zinkgehalte van het leidingwater bij mij thuis niet terug te vinden op de analyse zoals die te vinden is op het internet.

 

Anionen

Chloride
Het chloride-ion (niet te verwarren met chloor) draagt bij aan een vollere en rondere smaak van je bier. Bij een concentratie boven de 400 mg/l geeft het een zoutige smaak aan je bier. Wanneer het gehalte boven de 600 mg/l komt kan het de vergisting remmen.

Fosfaat
Fosfaten zijn essentieel voor de groei van gistcellen. Via de mout komt een grote hoeveelheid fosfaat in je beslag. Samen met calcium- en magnesiumionen zorgen ze voor een verlaging van de pH tijdens het maischen en koken van het wort.

Nitraat
Op zich hebben nitraten geen invloed op de smaak van je bier. Ze kunnen echter door sommige gisten omgezet worden in nitrieten en die zijn giftig voor de gist. Door overbemesting kan het gehalte aan nitraat in het grondwater hoger worden. Voor het brouwen van bier hoort het gehalte aan nitraat tussen de 20 en 50 mg/l liggen.
De Europese drinkwaterrichtlijn beperkt de toegestane hoeveelheid tot 50 mg/l.  Dit maakt dat we ons niet al te veel zorgen hoeven te maken over de nitraten in ons leidingwater. In mijn leidingwater zit 1.1 mg/l aan nitraat.
De meeste nitraat komt in ons bier via de hop. Vooral door koudhoppen/drooghoppen/dryhopping komt er een redelijke hoeveelheid nitraat in je bier. Per hopsoort is de hoeveelheid nitraat dat in je bier komt verschillend. Onderzoek heeft aangetoond dat ook bij zeer nitraatrijke hopsoorten zoals Nugget, Taurus,  Tettnanger en Hallertauer de hoeveelheid nitraat in het uiteindelijke bier de grenswaarde van 50 mg/l niet overschrijdt.

Sulfaat
Door sulfaten kan je bier een bittere smaak krijgen. Ze versterken de bittere smaak van je bier. Ook zorgen ze voor een drogend mondgevoel. De maximale concentratie volgens de Europese drinkwaterrichtlijn is 250 mg/l. Het water dat gebruikt wordt voor het brouwen van de pale ale uit Burton upon Trend zit daar met zo’n 700 mg/l dik overheen…
Sulfaat helpt bij de afbraak van eiwit- en zetmeelketens en bij de uitvlokking van eiwitten. Hoewel sulfaten de bitterheid van je bier versterken kan een hoge concentratie aan sulfaten zorgen voor een lagere omzetting van alfazuren in iso-alfazuren. Als de concentratie aan sulfaten hoog is kan dit een zoutige smaak geven.

Waterstofcarbonaten
De oude naam voor waterstofcarbonaten is bicarbonaten. Samen met calcium en magnesium zijn de waterstofcarbonaten verantwoordelijk voor de hardheid van je leidingwater. Door verhitting reageert waterstofcarbonaat met waterstof ionen, ontwijkt er koolzuur en stijgt de pH van het water. Als je leidingwater een hoog gehalte heeft aan waterstofcarbonaten (meer dan 100 mg/l) zal je bij het brouwen van lichtgekleurde bieren bijna altijd moeten aanzuren om de zetmeelsplitsende enzymen goed hun werk te laten doen. Bij leidingwater met weinig waterstofcarbonaten kan het bij het brouwen van hele donkere bieren nodig zijn te ontzuren met calciumcarbonaat of natriumwaterstofcarbonaat. In mijn een vorige blog ben ik hierop uitvoerig ingegaan. Ook verwijs is naar mijn blog waarom het van belang is de pH van je bier in de gaten te houden.

Jacques Bertens