Вода является одним из основных исходных материалов в процессе производства комбучи, однако вопрос о содержании хлора часто упускается из виду, поскольку хлорированная водопроводная вода вполне пригодна для питья.
Ситуация меняется, когда эта же вода становится частью контролируемого процесса ферментации.
Коммунальная вода обычно дезинфицируется свободным хлором или хлорамином для борьбы с микроорганизмами в системе водоснабжения. Эти дезинфицирующие средства необходимы для получения безопасной питьевой воды, однако для проведения ферментации в комбуче используются живые дрожжи и бактерии. Поэтому остатки дезинфицирующих веществ, попадающие в процесс приготовления, могут оказывать негативное влияние на биологическую культуру, которую производитель стремится сохранить. Исследования, специально посвящённые изучению химического состава воды при приготовлении комбучи, выявили хлор как потенциальный негативный фактор для ферментационной культуры, а также показали, что химический состав воды может влиять на органолептические и химические свойства готового напитка.
Это не означает, что каждая партия, приготовленная с использованием водопроводной воды, окажется неудачной. Главное заключается в том, что вода, пригодная для питья, не всегда оптимальна для брожения.
При промышленном производстве комбучи хлор следует рассматривать как технологическую переменную, которую необходимо измерять и контролировать.
Почему в питьевую воду добавляют хлор?
Хлор широко используется в качестве дезинфицирующего средства для питьевой воды, поскольку он инактивирует микроорганизмы и обеспечивает остаточный дезинфицирующий эффект при прохождении воды через системы водоснабжения.
Некоторые водоснабжающие организации вместо этого используют хлорамин, как правило, монохлорамин, поскольку он сохраняет большую стабильность в системах распределения и обеспечивает более длительную дезинфекцию. Оба подхода являются стандартными методами поддержания качества питьевой воды.
Однако с точки зрения производства напитков такая же остаточная дезинфицирующая активность может оказаться нежелательной.
Ферментация комбучи происходит в основном благодаря смешанному микробиологическому сообществу, состоящему из дрожжей и уксуснокислых бактерий. Дрожжи усваивают сахара и выделяют этанол и углекислый газ, а уксуснокислые бактерии участвуют в окислении продуктов ферментации и образовании органических кислот.
Поэтому вода для варки пива должна создавать благоприятную среду для этих микроорганизмов, а не продолжать оказывать дезинфицирующее действие.
Какую роль играет хлор в процессе производства комбучи?
Наибольшую озабоченность вызывает его взаимодействие с микроорганизмами.
Свободный хлор — это реактивное дезинфицирующее средство, способное повреждать или инактивировать клетки микроорганизмов. Именно поэтому он находит применение в очистке питьевой воды. Исследования микроорганизмов, присутствующих в воде, показали, что при надлежащих условиях воздействия свободный хлор способен сократить численность жизнеспособных бактерий и грибов.
Очевидно, что комбуча — это не та же микробная система, что и микробиоциноз питьевой воды, и данных исследований, определяющих универсальную концентрацию хлора, при которой культуры комбучи перестают функционировать, крайне мало.
Тем не менее, основной принцип этого процесса прост:
Если при производстве напитка используются живые микроорганизмы, наличие остаточного дезинфицирующего средства на этапе ферментации нежелательно.
Небольшое количество остаточного хлора может не привести к явному срыву брожения. Вместо этого его влияние может проявляться в виде снижения активности культуры, замедления процесса заквашивания, изменения характера брожения или увеличения разброса показателей между партиями.
Это особенно актуально в тех случаях, когда промышленное производство основано на использовании культуры комбучи, которая многократно размножается. Предполагается, что условия процесса остаются неизменными на протяжении многих циклов ферментации, поэтому даже относительно небольшие изменения в составе исходной воды могут оказать существенное влияние на технологический процесс.
Хлор может повлиять на чай до начала ферментации
Есть ещё одна причина, по которой необходимо контролировать содержание хлора: процесс приготовления комбучи начинается не с микроорганизмов.
Все начинается с заваривания чая.
Вода для заваривания контактирует с чайными листьями до добавления закваски. Химический состав воды влияет на экстракцию чайных веществ, а хлор также может вступать в реакции с органическими соединениями, содержащимися в чае.
Исследования чая, заваренного с использованием хлорированной воды, показали, что остаточный хлор может вступать в реакцию с компонентами чая и способствовать образованию хлорированных побочных продуктов дезинфекции. В ходе исследования также были обнаружены доказательства того, что хлор может вступать в реакцию с полифенольными соединениями, содержащимися в чайных листьях.
Для производства комбучи это имеет значение, поскольку чайный настой служит субстратом для ферментации.
Если вода уже изменила состав чая до начала ферментации, производитель начинает процесс ферментации не с абсолютно одинаковой средой.
Это позволяет по-новому взглянуть на вопрос о воде для приготовления кофе:
Качество воды → Экстракция чая → Условия ферментации → Готовая комбуча
Хлор может потенциально влиять на этот процесс в нескольких точках данной цепочки.
Может ли хлор изменить вкус комбучи?
Да, хотя этот эффект не следует сводить к простому утверждению, что “хлорированная вода всегда портит вкус комбучи”.”
Сам по себе остаточный хлор может придавать воде заметные вкусовые и запаховые особенности, а в процессе хлорирования в результате реакций с органическими веществами могут образовываться дополнительные соединения. Исследования качества воды уже давно показали, что соединения, связанные с хлором, могут влиять на вкус и запах воды, причем некоторые хлорированные фенольные соединения обладают особенно низкими сенсорными порогами.
В случае с чаем ситуация усложняется, поскольку вода вступает во взаимодействие с полифенолами и другими соединениями, извлеченными из листьев. Исследования показали, что параметры воды для заваривания влияют на органолептические и физико-химические свойства чайного настоя.
В результате вода, содержащая остаточный хлор, может стать ещё одним источником отклонений ещё до начала брожения.
Для коммерческого производителя комбучи это может быть даже важнее, чем обнаружение выраженного привкуса хлора в готовом напитке. Речь идет о стабильности технологического процесса.
Хлор и хлорамин: это не одно и то же
В дискуссиях по вопросам промышленной очистки воды термины «хлор» и «хлорамин» часто употребляются как взаимозаменяемые.
Это не так.
Свободный хлор
Под свободным хлором понимаются активные формы хлора, такие как хлорноватистая кислота и гипохлорит. Он обладает относительно высокой реакционной способностью и широко применяется для первичной дезинфекции.
Благодаря этой реакционной способности содержание свободного хлора, как правило, можно относительно легко снизить с помощью соответствующих методов очистки, таких как фильтрация через активированный уголь. Активированный уголь широко используется для дехлорирования, поскольку он вступает в реакцию со свободным хлором и удаляет его из воды.
Хлорамин
Хлорамин, в частности монохлорамин, обладает большей химической стойкостью.
Эта стабильность является полезной для систем распределения питьевой воды, поскольку обеспечивает более длительное сохранение остаточного дезинфицирующего действия. Кроме того, это означает, что методы очистки, рассчитанные исключительно на свободный хлор, могут не обеспечивать эффективного удаления хлорамина.
Поэтому простое предположение о том, что “угольный фильтр удаляет весь хлор”, может привести к неутешительным результатам, если в городском водопроводе на самом деле используется хлорамин.
Метод очистки необходимо выбирать с учетом дезинфицирующего средства, содержащегося в поступающей воде.
Удаляется ли хлор при кипячении?
Мелкие пивовары иногда используют кипячение для подготовки воды.
Нагревание может способствовать снижению содержания свободного хлора, в частности потому, что некоторые формы хлора являются летучими. Однако использование кипячения в качестве универсального решения подходит не для всех источников воды, особенно там, где применяется хлорамин.
В официальных рекомендациях по питьевой воде отмечается, что кипячение не обеспечивает эффективного удаления монохлорамина.
Кроме того, существует практическое ограничение при внедрении в промышленных масштабах.
Нагрев нескольких тысяч литров пивоваренной воды исключительно для устранения остатков дезинфицирующего средства может привести к ненужному потреблению энергии и усложнить производственный процесс. Специализированная система водоподготовки, как правило, является более целесообразным решением, когда коммерческой пивоварне требуется стабильное качество воды.
Как удалить хлор из воды, используемой для приготовления комбучи?
Выбор подходящего метода очистки зависит от того, какие вещества фактически содержатся в исходной воде.
Фильтрация с использованием активированного угля
Активированный уголь — один из наиболее распространённых способов снижения содержания свободного хлора.
Его можно установить перед системой приготовления чая, чтобы вода для заваривания поступала в резервуар для чая с гораздо меньшим содержанием остаточного дезинфицирующего вещества. Еще одним преимуществом активированного угля является то, что он сохраняет многие минералы, присутствующие в исходной воде, а не обезвоживает воду до крайне низкого уровня минерального состава.
Однако эффективность угольного фильтра зависит от химического состава воды, условий контакта, типа угля и состояния фильтра. Поэтому не следует считать угольный фильтр эффективным на неограниченный срок только потому, что он был эффективен сразу после установки.
Каталитический активированный уголь
В случаях, когда в воде присутствует хлорамин, часто рассматривается возможность использования каталитического активированного угля, поскольку хлорамин удалить сложнее, чем свободный хлор.
Эффективность очистки зависит от конкретного источника воды и конструкции системы, поэтому перед выбором очистного оборудования необходимо определить, какой дезинфицирующий препарат используется в муниципальной системе водоснабжения. Исследования по удалению хлорамина показали, что очистка с использованием активированного угля может быть эффективной, однако при этом важную роль играют условия эксплуатации и характеристики угля.
Обратный осмос
Обратный осмос позволяет добиться гораздо более значительного снижения содержания растворенных веществ и поэтому полезен в тех случаях, когда пивоварне также необходимо контролировать уровень жесткости, общее содержание растворенных веществ (TDS) или другие растворенные компоненты.
Однако обратный осмос не всегда является оптимальным решением только потому, что позволяет получать воду высокой степени очистки.
На производство чая и комбучи также может влиять минеральный состав. Недавние исследования химического состава воды для приготовления комбучи показали, что различные ионные профили могут изменять свойства, связанные с ферментацией, а также органолептические характеристики.
По этой причине в системе подготовки воды для напитков на основе обратного осмоса может потребоваться контролируемая реминерализация, а не подача полностью деминерализованной воды непосредственно в процесс заваривания чая.
Следует ли полностью удалять хлор из всей воды, используемой для варки пива?
При промышленном производстве комбучи целью, как правило, должно быть использование воды, прошедшей специальную обработку для брожения, а не просто “наиболее чистой воды”.”
Удаление хлора решает проблему дезинфекции, но другие показатели качества воды по-прежнему имеют значение.
К ним могут относиться:
- твердость;
- щелочность;
- кальций;
- магний;
- TDS;
- pH;
- железо и марганец;
- изменчивость источников воды.
Химический состав воды может влиять как на процесс экстракции чая, так и на ход ферментации. В недавнем исследовании, посвящённом именно комбуче, было установлено, что изменения ионного состава влияют на такие параметры, как pH, титруемая кислотность, выработка этанола и другие химические показатели.
Поэтому разумная стратегия очистки обычно начинается с анализа поступающей воды.
Завод должен знать, что именно имеется в наличии, прежде чем принимать решение о том, что необходимо удалить.
Что произойдет, если не контролировать содержание хлора?
Этот эффект не всегда может проявляться в виде явного сбоя.
Чаще всего производитель может заметить, что процесс ферментации протекает по-разному в разных партиях продукции.
Среди возможных наблюдений можно выделить следующие:
Более медленное брожение
Активная культура может работать не так, как ожидается, особенно в условиях, когда концентрация остаточного дезинфицирующего средства выше обычного.
Отсроченное подкисление
Если на микробиологическую активность оказывается влияние, ожидаемая динамика изменения pH может измениться.
Различные вкусы чая
Изменения во взаимодействии между водой для заваривания и компонентами чая могут повлиять на вкусовые качества исходного чая.
Вариация партии
Изменения в химическом составе муниципальной воды или в уровне остаточного дезинфицирующего вещества могут стать ещё одной переменной, влияющей на стабильность производства.
Сложности с поддержанием стабильной корпоративной культуры
В случае операций, при которых одна и та же культура размножается многократно, неконтролируемый химический состав воды становится дополнительным источником стресса и колебаний.
Ни один из этих факторов не следует автоматически связывать исключительно с хлором. На процесс брожения комбучи влияют температура брожения, состояние закваски, концентрация сахара, состав чая, доступность кислорода и санитарные условия. Однако влияние воды следует подтверждать или исключать на основе измерений, а не предположений.
Как определить, содержит ли вода для приготовления кофе хлор или хлорамин
Первым делом необходимо получить самую свежую информацию о качестве воды у местного поставщика воды.
Это может показать, используется ли в данном источнике свободный хлор, хлорамин или сочетание методов очистки.
Однако для промышленного производства информации от поставщика может оказаться недостаточно, поскольку уровень остаточного содержания дезинфицирующего средства может варьироваться в зависимости от места применения и со временем.
Поэтому регулярный анализ воды может оказаться полезным.
Пивоваренное предприятие может осуществлять мониторинг:
Свободный хлор
Помогает определить количество оставшегося свободного дезинфицирующего средства.
Общий хлор
В зависимости от метода анализа может учитывать как свободный, так и связанный хлор.
Хлорамин
Это особенно важно в тех случаях, когда в муниципальной системе водоснабжения применяется хлорамирование.
pH и TDS
Помогает понять более общие изменения в составе воды, используемой для варки пива.
Цель заключается не в том, чтобы создать лабораторную программу ради самой программы.
Цель состоит в том, чтобы выяснить, находится ли вода, используемая в каждой партии пива, в пределах диапазона, установленного для производственного процесса.
Перед приготовлением чая следует провести очистку воды
Важно также время проведения дехлорирования.
Если система очистки воды устанавливается уже после заваривания чая, то предотвратить взаимодействие остаточного хлора и компонентов чая в процессе экстракции будет уже слишком поздно.
При производстве комбучи обычно предпочтительная последовательность технологических операций выглядит следующим образом:
Исходная вода → Очистка воды → Очищенная вода для варки → Экстракция чая → Добавление сахара → Охлаждение → Ферментация
Это означает, что оборудование для очистки воды следует рассматривать как часть системы добычи на начальных этапах.
Это не просто утилита, установленная где-то на заводе.
Как коммерческие производители комбучи могут разработать эффективную стратегию обеспечения водой
Практическую программу по коммерческому водоснабжению можно построить на основе четырёх этапов.
1. Провести анализ исходной воды
Определить систему дезинфекции и оценить основные минеральные и химические показатели.
2. Определить целевые показатели качества воды для варки пива
Вместо того чтобы указывать лишь “фильтрованную воду”, определите фактический диапазон рабочих параметров, необходимый для заваривания чая и процесса ферментации.
3. Выбор метода лечения в зависимости от проблемы
Для свободного хлора может потребоваться иной подход к очистке, чем для хлорамина. При высокой жесткости воды или высоком уровне общего растворенного вещества (TDS) может потребоваться дополнительная очистка помимо дехлорирования.
4. Проверить качество очищенной воды
Система очистки должна находиться под постоянным контролем, чтобы убедиться в том, что она продолжает функционировать в соответствии с назначением.
Этот заключительный этап особенно важен при использовании систем с активированным углем. Угольные фильтрующие материалы не обладают бесконечной емкостью, поэтому фильтр, который эффективно работал сразу после установки, со временем может допустить прорыв дезинфицирующего средства, если за ним не ухаживать должным образом или не заменять его.
Система очистки воды «Тяньтай» для производства комбучи
Очистка воды наиболее эффективна, когда она проектируется одновременно с остальными этапами производства напитков.
На заводе «Тяньтай» коммерческие проекты по производству комбучи могут объединять такие этапы, как подготовка воды, экстракция чая, добавление сахара, ферментация, контроль температуры, последующая обработка, CIP, газирование и розлив.
Для пивоваренного завода, получающего воду из городского водопровода, содержащую свободный хлор, предварительная очистка с помощью активированного угля может оказаться достаточной для обеспечения соблюдения требований по контролю содержания дезинфицирующих веществ при одновременном сохранении полезного минерального состава воды.
В случае наличия хлорамина, высокой жесткости, повышенного содержания общего растворенного вещества (TDS) или других проблем, связанных с исходной водой, технологическую линию очистки можно соответствующим образом расширить. В зависимости от результатов анализа это может включать угольную фильтрацию, умягчение, обратный осмос (RO), реминерализацию и другие этапы очистки.
Цель заключается не в том, чтобы удалить из воды всё.
Цель состоит в том, чтобы обеспечить стабильный и воспроизводимый состав воды для заваривания, который обеспечит чаю и ферментационной культуре одинаковые условия от партии к партии.
Контроль содержания хлора является частью контроля процесса ферментации
Ферментация комбучи происходит под действием живых микроорганизмов, поэтому воду, используемую в этом процессе, нельзя рассматривать как нейтральный фоновый ингредиент.
Остаточный хлор может иметь значение, поскольку он взаимодействует с той же биологической системой, которую производитель стремится сохранить. Он также может оказывать влияние на чай до начала ферментации.
В то же время хлор — лишь один из факторов, определяющих качество воды для пивоварения.
В хорошо отлаженном промышленном процессе производства комбучи учитываются все химические свойства воды в целом:
Остаточная концентрация дезинфицирующего средства → Экстракция чая → Стартовая культура → Ферментация → Кислотность → Вкус → Конечный продукт
Таким образом, удаление хлора или хлорамина не является самостоятельной задачей при очистке воды. Это лишь один из элементов создания стабильных условий для ферментации.
Для коммерческого производителя комбучи вывод из этого прост:
Не спрашивайте только о том, безопасна ли ваша исходная вода для питья. Спросите, подходят ли ее дезинфицирующий состав и минеральный профиль для того процесса ферментации, который вы пытаетесь воспроизвести.
Это различие приобретает всё большее значение по мере роста объемов производства, когда для каждого бродильного чана необходимо создавать одинаковые контролируемые условия пивоварения.