Vesikemiaa for dummies, osa 2

Edellisessä osassa kirjoitin ehkä tarpeettoman pitkästi oluen vesikemian perusperiaatteista. Tässä toisessa osassa pistän nuo periaatteet käytäntöön Excelillä pyöritettävän Bru’n Water -spreadsheetin avulla. Vesikemialaskureita on muitakin, esimerkiksi Brewer’s Friendillä on omansa, mutta en ole saanut siitä otetta vaikka panokollektiivimme käyttääkin sivustoa reseptien tekemiseen ja säilömiseen. Myös Brulosophyn Marshall Schott ja Experimental Brewingin yli 500 kotipanon mies Denny Conn ovat kehuneet Bru’n Waterin olevan laskureista tarkin, joten lampaan lailla seuraan tyytyväisenä näitä mielipidejohtajia. Mutta jos koet jonkun toisen laskurin itsellesi sopivammaksi, saat varmasti hyviä tuloksia silläkin.

Voit kuunnella Martin Brungardin ajatuksia vesikemiasta ja Bru'n Waterista Experimental Brewingin podcastista.

Ulkoasultaan Bru'n Water näyttää lähinnä siltä että insinöörit ja taloushallinnon ammattilaiset saavat siitä erektion. Jos et kuitenkaan kuulu näihin ihmisryhmiin, spreadsheetin avaaminen ensimmäistä kertaa voi olla hieman lannistava kokemus. Mutta kuten vesikemian perusteiden kanssa, pienen alkutarpomisen jälkeen asiat loksahtelevat kohdalleen ja lopulta homma onkin aika yksinkertaista. Saatavilla on ilmaisversio, joka antaa ihan hyvän yleiskuvan spreadsheetistä, ja se toki kannattaakin ensin ladata. Melkeinpä kuitenkin suosittelen hankkimaan Supporter’s Versionin, jossa on enemmän näppäriä toimintoja, esimerkiksi mahdollisuus tallentaa mineraalilisäykset jokaiselle oluelle erikseen niin että kaikkia tietoja ei tarvitse joka kerta näpytellä uudestaan. Maksaa jonkun 10 €, joten ainakaan itselleni hinta ei ollut ongelma, kun olin todennut tuotteen toimivaksi. Supporttaajat saavat myös jatkossa spreadsheetin päivitetyt versiot sähköpostiinsa. Tässä käyttämäni kuvakaappaukset ovat maksullisesta versiosta, joten ne saattavat näyttää vähän erilaisilta kuin ilmaisversiossa.

Kannattaa käyttää tovi aikaansa käyttöohjeiden lukemiseen. Tässä näyttämäni esimerkki on kuitenkin vain pintaraapaisu spreadsheetin toiminnasta. Etenemme järjestyksessä välilehdeltä toiselle syöttäen muutaman oleellisen tiedon jokaiseen.

Water Report Input

Veden mineraaliprofiilin säätämiseksi ensimmäinen toimenpide on selvittää, millainen panoveden profiili on ennen säätöjä. Jos käytät kunnallisesta verkosta tulevaa vettä, vesiraportti löytyy yleensä vesilaitoksen nettisivuilta. Jos käytät omaa kaivovettä, olet luultavasti (toivottavasti) testauttanut vetesi ja saanut siitä raportin. Näiden yksityisten raporttien ongelma tosin on, että ne keskittyvät yleensä siihen, onko vettä turvallista juoda. Niistä saattaa siis puuttua oluen panemisen kannalta oleellisia tietoja. Jos olet testauttamassa kaivovettäsi, kannattaa pyytää analyysin tekevältä yritykseltä arvot myös kalsiumista, magnesiumista, natriumista, sulfaatista, kloridista ja bikarbonaatista/alkaliteetista sekä pH-arvo. Joskus nämä tiedot on mahdollista kaivaa jälkikäteenkin. Oman panokollektiivimme toinen osapuoli lähetti mailia kaivovetensä analysoineeseen yritykseen yli vuosi analyysin tekemisen jälkeen, ja yritys sai oleelliset tiedot kaivettua jostain tietojärjestelmänsä uumenista.

Tässä esimerkissä panopaikka sijaitsee Itä-Vantaalla, minne vesi tulee Helsingin Pitkäkoskelta. Nelisen kertaa vuodessa päivitettävä vesiraportti löytyy HSY:n sivuilta.

Ensimmäiseksi siis kaivamme raportista tarpeelliset pitoisuusarvot ja syötämme ne Bru’n Waterin Water Report Input -välilehdellä olevaan taulukkoon. Ionitasapainon tarkentamiseksi taulukkoon on mahdollista syöttää muidenkin ionien pitoisuuksia kuuden keskeisen ionin lisäksi, mutta tämä ei ole välttämätöntä, enkä ole tätä itse ikinä tehnyt.

Muuten oleelliset tiedot löytyvät helposti, mutta kaksi kohtaa saattaa aiheuttaa hämmennystä. Vesiraportti ilmoittaa sulfaatin määrän sulfaattirikkinä. Sulfaatista kolmasosa on rikkiä, joten sulfaatirikin arvo pitää kertoa kolmella sulfaattipitoisuuden saamiseksi, Pitkäkosken tapauksessa siis 8,0*3=24,0.

Bikarbonaattiarvo on vähän kinkkisempi. Raportissa ei ole ilmoitettu bikarbonaattia ollenkaan vaan ainoastaan alkaliteetti, ja senkin arvo on ilmoitettu millimooleina. Mitä nyt vittua taas. Bru’n Waterissa on muunnoslaskureita, mutta ilmeisesti jenkkilässä ei ole juurikaan tapana ilmoittaa alkaliteettia millimooleissa, koska tähän tilanteeseen laskuria ei löydy. Suomessa tapa taas on käsittääkseni varsin yleinen. Ratkaisemme ongelman olettamalla, että koko alkaliteetti johtuu bikarbonaatista. (Edellisessä postauksessa mainitsin mukana olevan myös pikkuisen karbonaattia, mutta sen määrä on lopulta merkityksettömän pieni.) Tässä tapauksessa otamme siis Pitkäkosken alkaliteetin 0,73 mmol/l, jonka kerromme bikarbonaatin moolimassalla 61,0168 g/mol, jolloin saamme vetemme bikarbonaattipitoisuudeksi 0,73*61,0168=44,5.

Jos syötetyt ionipitoisuudet eivät muodosta tasapainoista vesiprofiilia, Bru’n Water herjaa virheestä punaisella varoitustekstillä. Tässä tapauksessa on syytä ruveta ihmettelemään, missä kohtaa on mahdollisesti tullut näppäily- tai ajatusvirhe.

Hupsista

Kun syötetyt arvot ovat sallitun virhemarginaalin sisällä, varoitusteksti katoaa.

Fixed

Water Report Input -välilehdellä valitaan myös sivun yläosan pudotusvalikosta haluttu veden mittayksikkö, käytännössä siis kaikilla normaaleilla ihmisillä litrat.

Tämän jälkeen olemmekin valmiita siirtymään seuraavalle välilehdelle. WRI-välilehdellä on myös muunnoslaskureita ja nice-to-know -henkistä informaatiota, mutta niistä ei nyt tarvitse välittää.

Sparge Acidification

Seuraavalla välilehdellä syötämme tiedot huuhteluveden hapotusta varten. Jos mallaspatjan pH pääsee nousemaan huuhtelun aikana, maltaista saattaa irrota tanniineja. Tämän vuoksi veteen lisätään happoa pH:n pitämiseksi kurissa. Bru’n Waterin mukaan huuhteluveden pH neutralisoidaan yleensä välille 5,5 – 6,0. Tässä esimerkissä valitsen arvoksi 5,7.

Soluun Starting Water pH syötetään käsittelemättömän veden pH, Pitkäkosken tapauksessa 8,5. Jos olisimme lantraamassa hanavettä tislatulla tai RO-vedellä, sen prosenttiosuus veden kokonaismäärästä olisi mahdollista syöttää seuraavaksi. Uskoisin että suurin osa panijoista käyttää ainoastaan hanasta tulevaa vettä, mutta periaatteessa siis vesien sekoittaminenkin on mahdollista, jos pelkän hanaveden mineraalipitoisuudet ovat liian korkeita. Tässä esimerkkitapauksessa kuitenkin jatkamme eteenpäin. Target Water pH -soluun syötän valitsemani arvon 5,7.

Tämän jälkeen Water Volume to Treat -solussa Bru’n Waterille kerrotaan, mitä vesimäärää kohti se laskee tarpeellisen happolisäyksen. Tähän ei yleensä syötetä koko huuhteluveden määrää. Solussa on oletuksena arvo 1,0 litraa, ja siihen ei kannata mennä koskemaan. Tällöin ohjelma siis laskee, kuinka paljon happoa pitää lisätä litraan vettä oikean pH:n saavuttamiseksi. Myöhemmin Water Adjustment -välilehdellä syötetään huuhteluveden määrän, ja ohjelma laskee lisättävän hapon kokonaismäärän automaattisesti sen mukaan.

Lopuksi vielä annamme tiedot käyttämästämme haposta. Bru’n Waterin maksullisessa versiossa on mahdollista käyttää kahtakin eri happoa (esimerkiksi koska liika maitohappo voi maistua oluessa), mutta itselläni on käytössä vain maitohappoa, jonka vahvuus on 80 %.

Tämän jälkeen Outputs-kohdassa Final Water Alkalinity -solu näyttää hyväksyvästi vihreää, ja näemme, että litraa huuhteluvettä kohti meidän täytyy lisätä 0,06 ml maitohappoa. Olemme taas valmiit siirtymään seuraavalle välilehdelle.

Grain Bill Input

Tämä välilehti on kohtalaisen selkeä juttu. Otetaan resepti ja syötetään maltaiden tiedot taulukkoon. Tässä tapauksessa ajatuksena oli panna ruissaisonia. Vasemmalle kannattaa kirjoittaa maltaan nimi niin että pysyy itse kartalla siitä mitä on tekemässä. Sen jälkeen valitaan pudotusvalikosta, minkäsorttinen mallas on kyseessä: pohjamallas, vehnä/kaura (tämä valitaan myös esimerkiksi rukiille), crystal, roasted vai hapanmallas. Syötetään määrä ja tummuusaste, jonka voi ilmoittaa lovibondeina tai EBC:nä. Nämä tiedot kannattaa ilmoittaa mahdollisimman huolellisesti, sillä Bru’n Water laskee mäskin pH:n niiden perusteella. Ennustettu mäskin pH näkyy myös tällä välilehdellä, mutta siihen ei tarvitse tässä kohtaa kiinnittää huomiota, koska mäskäysveden määrä ja varsinaiset kemikaalilisäykset syötetään vasta seuraavalla välilehdellä.

Spreadsheetin maksullinen versio tarjoaa mahdollisuuden poistaa tummat ja karamellimaltaat varsinaisesta mäskistä. Tämä on ihan näppärä ominaisuus, jos on suunnitteilla vaikkapa jotain kylmäuuttamistouhuja IBAa tms. varten.

Water Adjustment

Vaikka Water Adjustment -välilehti ulkoisesti on ehkäpä spreadsheetin luotaantyöntävin, tässä päästään vihdoin itse asiaan. Ensin pitäisi tietää, minkälainen vesiprofiili oluen pohjaksi halutaan. Bru’n Waterissa on pitkä listaus erilaisia profiileja, joista monet simuloivat eri maantieteellisten alueiden vesiä. Lisäksi käyttäjä voi lisätä listaan itse luomansa profiilin, jos mieluisaa ei löydy valmiina. Joissakin tapauksissa sopivan profiilin valitseminen ei vaadi suurta päänvaivaa: listalta löytyy esimerkiksi profiilit ’pale ale’ ja ’NEIPA’. Mutta joskus taas tietylle oluelle sopivan profiilin löytäminen voi vaatia pidemmälle menevää salapoliisityötä, pääasiassa Googlen avulla. Englanninkielisiltä foorumeilta löytyy yleensä runsaasti viestiketjuja, joista voi lähteä vesiprofiilia haarukoimaan. Monissa näissä ketjuissa tulee myös Martin Brungardin kommentteja vastaan, ja ne olen yleensä itse lukenut huolellisesti.

Tässä esimerkissä olin tekemässä saisonia, jolle aika selvä valinta on ’Yellow dry’. Tässä profiilissa kohtalaisen korkea sulfaattipitoisuus kuivattaa olutta asiaankuuluvasti, ja bikarbonaattipitoisuus on nollassa oluen vaalean värin vuoksi. Kun haluttu profiili on valittu, sen pitoisuusarvot näkyvät taulukon ylärivillä. Seuraavalla rivillä Existing Water Profile taas näkyy muokkaamattoman veden arvot, joten profiileja on helppo vertailla. Tämän jälkeen tulevia rivejä tarvitsee katsoa vain, jos hanavettä blandataan esim. RO-vedellä, joten niihin ei tässä tapauksessa kiinnitetä huomiota.

Target Finished Water Adjustment ja Actual Finished Water Adjustment kuvaavat kohdeprofiilin ja käsiteltävän veden pitoisuuksien erotusta. Edellinen näyttää tavoiteprofiilin ja käsittelemättömän veden erotuksen, toisin sanoen, kuinka paljon kunkin ionin pitoisuuksia pitäisi muuttaa halutun profiilin saavuttamiseksi. Jälkimmäinen taas näyttää, kuinka paljon käyttäjän syöttämät mineraalilisäykset (joihin tullaan ihan kohta) muuttavat pitoisuuksia. Yleisesti tavoite on, että näiden kahden rivin arvot saadaan vastaamaan toisiaan, mutta lukujen ei tarvitse olla täysin yksi yhteen. Actual-rivin solut muuttuvat vihreiksi, kun niiden ionipitoisuus on 5 ppm sisällä tavoitteesta. (Tosin muistelisin, että ilmaisversiossa näin ei ainakaan itselläni tapahtunut.)

Mashing Water Profile näyttää nimensä mukaisesti, millainen mäskäysveden profiili määritellyillä lisäyksillä on. Overall Finished Water Profile puolestaan näyttää millainen profiili on kattilassa huuhtelun jälkeen. (Muistaakseni tätä riviä ei ole ilmaisversiossa ollenkaan, joten käyttäjä kyttää vain Mashing Water -riviä.) Lähtökohtana on yleensä, että sekä mäskäys- että huuhteluvesi käsitellään samalla tavalla, joten näiden kahden rivin arvot ovat tässä tapauksessa samat, koska huuhtelu ei muuta ionipitoisuuksia. Poikkeus tähän on kuitenkin, jos mäskäysveteen joudutaan lisäämään alkaliteettia, eli yleensä tummia oluita pantaessa. Huuhteluveteen alkaliteettia ei tanniinien vuoksi lisätä; päin vastoin aiemmin oli jo puhetta huuhteluveden hapottamisesta. Toinen poikkeus voisi olla jo edellä mainittu lagerin paneminen, jossa kaikki mineraalit lisätään mäskäysveteen ja huuhteluvesi pidetään käsittelemättömänä. Tässä tapauksessa mäskäyksen ja keittokattilan profiili ei tietenkään ole sama.

Kun haluttu tavoiteprofiili on valittu, syötetään vielä mäskäys- ja huuhteluveden määrät. Itselläni käytössä on Grainfather, joten katsoin määrät valmistajan laskureilla. Huuhteluvettä teen kuitenkin yleensä varoiksi vähän ylimääräistä, joten syötän arvoksi litran pari enemmän kuin laskuri ilmoittaa. Lopuksi annetaan haluttu eräkoko keiton lopussa ennen käymisastiaan siirtämistä; tätä tietoa Bru’n Water käyttää oluen värin arviointiin.

Kohdeprofiili on valittu ja mäskäys- ja huuhteluvesien määrät syötetty mutta kemikaalilisäyksiä ei ole vielä tehty.
Ylemmästä taulukosta nähdään, että 'Target' ja 'Actual' -rivien arvot eivät vastaa toisiaan.
Lisäksi arvioitu mäskin pH on liian korkea.

Sitten alkaa kemikaalilisäysten arpominen Water Additions -taulukossa. Tämä on tosiaan vähän arpomista siinä mielessä, että homma toimii jossain määrin yritys–erehdys-periaatteella. Joskus eri kemikaalien määrien kanssa joutuu hetken jumppailemaan, että saa arvot suunnilleen kohdilleen. Tämä johtuu siitä, että esimerkiksi sulfaattia saadaan sekä kalsiumsulfaatista että magnesiumsulfaatista, joissa mukana tulee myös kalsiumia ja magnesiumia, ja kalsiumia tulee myös kalsiumkloridista jne. Joskus kun saa yhden ionipitoisuuden kohdalleen, toinen lipsahtaakin jo liian korkeaksi, ja sitten joutuu taas vähentämään jotain toista kemikaalia. Vähän ärsyttävää tasapainoilua joskus, mutta mitä enemmän eri kemikaaleja on käytettävissä, sitä paremmat säätömahdollisuudet.

Tässä esimerkissä ei alkaliteetin lisäämiselle ei ole tarvetta, mutta sivuhuomautus siitä. Taulukon viiden ensimmäisen ionin (kalsium, magnesium, natrium, sulfaatti, kloridi) pitoisuudet ovat kohdearvoja, joihin mineraalilisäyksillä tähdätään. Bikarbonaatti on kuitenkin poikkeus tähän. Sen arvoon ei tähdätä, vaan profiilissa oleva arvo on vain ns. first guess. Todellisuudessa tarvittava bikarbonaatin määrä määräytyy käytettävien maltaiden mukaan. Niinpä bikarbonaattia lisätään niin paljon, että mäskin pH-arvo saadaan halutuksi. Tämä ei välttämättä ole aina ihan helppo homma, jos bikarbonaatin lisäämiseksi käytössä on vaikkapa vain ruokasoodaa, koska se taas nostaa myös natriumin arvoa. Tummassa oluessa tämä ei välttämättä ole ongelma, mutta se panijan täytyy itse arvioida. Joskus joutuu etsimään parasta kompromissia eri arvojen välillä.

Yellow dry -profiilia varten Pitkäkosken veteen on lisättävä kalsiumia, magnesiumia, sulfaattia ja kloridia. Käytettävissäni olevista kemikaaleista hommaan sopivat kalsiumsulfaatti, kalsiumkloridi ja magnesiumsulfaatti. Kunkin mineraalin tuomat ionit näkyvät taulukossa beigen värisissä ruuduissa. Aloitan säätämällä ensin magnesiumin kohdalleen magnesiumsulfaatilla (epsom-suolalla): kokeilen eri arvoja, kunnes pitoisuuslukema on halutussa 10 ppm:ssä. Tämä nostaa samalla sulfaatin arvoa. (Kannattaa aloittaa pienillä luvuilla; monesti lisäykset ovat vain 0,0X grammaa per litra vettä.) Seuraavaksi kloridi kohdalleen kalsiumkloridilla. Tämä nostaa samalla kalsiumin arvoa. Lopuksi lisään kalsiumsulfaattia niin paljon, että sulfaattipitoisuus on kohdallaan. Seurauksena kalsium nousee jo jonkin verran yli tavoitteen 50 ppm. Pääsääntöisesti ylimääräinen kalsium ei kuitenkaan haittaa, kunhan lukema pysyy jotenkin järkevänä. Sitten jos ruvetaan menemään yli 100 ppm:n, kannattaa alkaa miettiä vaihtoehtoisia lähestymistapoja. Tämä lähinnä sen vuoksi, että liiallinen kalsium käsittääkseni saattaa saada hiivan flokkautumaan ennenaikaisesti.

Kun lisäykset on tehty, Actual Finished -rivin solut ovat hyväksyvästi vihreinä. (Paitsi kalsium, joka on harkitusti yläkanttiin, ja bikarbonaatti, jota ei edes ole säädetty. Overall Finished Water Profile -rivillä sulfaattisolu näyttää oranssia lukeman ylittäessä 100 ppm, mutta näin tietysti tässä profiilissa kuuluu ollakin. Ylipäänsä Overall-rivin värit viestivät vain siitä, ovatko pitoisuudet yleisen suositellun pitoisuushaarukan sisällä.) Kuitenkin mäskin pH on edelleen liian korkea, koska vedessä on sen verran bikarbonaattia, että maltaiden ja veden kovuuden tuoma happamuus ei vielä riitä tuomaan arvoa riittävän alas.

Säädetyt ionipitoisuudet ovat nyt kohdallaan, mutta pH on edelleen vituillaan.

pH hoidetaan kuntoon lisäämällä mäskäysveteen happoa, tässä tapauksessa maitohappoa, jota meni huuhteluveteenkin. Koska tässä ollaan tekemässä saisonia, pH-tähtäin on hyvä olla haarukan alapäässä. Kokeilen eri määriä happoa niin että saan pH:ksi kutakuinkin 5,3. Sopivaksi määräksi osoittautuu 0,22 ml/L. Mäskäysveteen lisättävän hapon kokonaismäärä 4,40 ml näkyy Total Water Additions -sarakkeessa, samoin kuin muidenkin kemikaalien kokonaislisäykset. Ylempänä nähdään myös, että hapon lisääminen painaa laskurin bikarbonaattilukeman miinukselle. Näin kuuluu tässä tapauksessa ollakin.

Hapon lisääminen tuo arvioidun mäskin pH:n haluttuun arvoon.

Nyt on valmista. Kaikkiaan helppo homma. Sitten vain mittailemaan lisäyksiä. Water Adjustment Summary -välilehdeltä näkee vielä koosteen, minkälaisia määriä kemikaaleja pitäisi lisätä. Kipsit sun muut jauheet ja hiutaleet on helpoin liuottaa lämpimään veteen, mutta lisää mahdollinen happo mäskäys- ja huuhteluveteen jo ennen veden lämmittämistä. Tämä sen vuoksi, että vettä lämmitettäessä veden kovuus ja alkalisuus neutralisoivat toisiaan. Jos happo lisätään lämmitettyyn veteen, pH putoaa tavoiteltua alemmas.

Toivottavasti nämä kaksi postausta ovat avuksi sinulle, joka lähdet vesikemiaa noviisina ihmettelemään. Jos tulee kysymyksiä, jätä kommentti niin katsotaan osaanko vastata.