ระดับ pH ใน mash, wort และเบียร์ ส่งผลกระทบกับขบวนการๆ ทำงานของเอมไซด์ จนไปถึง hop และ สุขภาพของยีสต์ การที่เรามีความรู้เรื่องค่า pH และการปรับแต่งค่า pH จะสามารถทำให้เราสามารถทำ craft เบียร์ที่มีรสชาติดีได้

ในขณะที่ค่า pH นี้มีความสำคัญ แต่มันก็เป็นเรื่องที่อาจจะทำให้เราสับสนได้ ในร้านขายอุปกรณ์ craft เบียร์ จะมีขายแผ่นทดสอบค่า pH และ pH meter เหล่า brewer พูดถึงค่า pH ในน้ำ ทำไมมันถึงสำคัญ? และเราต้องรู้อะไรเกี่ยวกับมันบ้างในฐานะ brewer

2

pH คืออะไร

pH คือหน่วยที่ใช้อธิบายระดับของกรดและอัลคาไลด์ในของเหลว p คือค่าลบของ log H ซึ่ง H ก็คือความเข้มข้นของไฮโดรเจน (pH = -log[H+]) ระดับของ pH จะวัดค่าตั้งแต่ 1 จนถึง 14 ค่า 7 หมายถึงเป็นกลาง ต่ำกว่า 7 หมายถึงเป็นกรด และสูงกว่า 7 หมายถึงเป็นด่าง

เพราะว่าสเกลของ pH มีค่าเป็น exponent หมายถึงค่าของ pH จะมีค่าเป็น 10 เท่าสเกล คือ ที่ pH 5 จะมีค่าความเป็นกรดมากกว่า ที่ pH 6 อยู่ 10 เท่า และจะมีค่าความเป็นกรดมากกว่า ที่ pH 7 ถึง 100 เท่า

ในทางเทคนิคแล้ว ค่า pH มีผลกระทบต่อการทำเบียร์อย่างไร? ค่า pH ใน mash มีผลกระทบต่อการทำงานของ เอมไซด์ (การเปลี่ยน starch ไปเป็นน้ำตาล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง maltose) เอมไซด์ที่ต่างกันต้องการค่า pH ที่ต่างกันเพื่อให้การทำงานมีประสิทธิภาพ แต่ pH ที่เหมาะสมกับเอมไซด์ทั้งหมดจะอยู่ระหว่าง 5.2 ถึง 5.5

ส่วนยีสต์จะทำงานได้ดีในช่วย pH 5.5 ในช่วงที่ยีสต์การหมัก ค่า pH จะลดตำ่ลงไปเรื่อยๆ ทำให้สภาวะแวดล้อมไม่เหมาะสมสำหรับแบคทีเรีย และ pH ก็ยังมีผลกระทบอย่างยิ่งกับอัตราการสกัด hop ที่เราใส่เข้าไปในตอนต้ม, เร่งการเกิดปฏิกิริยาของโปรตีน, เพิ่มความใสของ wort, และมีผลกระทำกับรสชาติของเบียร์

pH ทำหน้าที่อะไรในเบียร์

ก่อนที่จะพูดถึงวิธีการจัดการค่า pH เพื่อให้ได้ค่าที่เหมาะสมที่สุดใน mash และ wort เราแนะนำให้เรามาเรียนรู้เกี่ยวกับทฤษฏีทางเคมีและทางชีวะเสียก่อน

ระบบชีวะวิทยาขั้นพื้นฐานคือความสามารถในการรักษาเสถียรภาพของสภาวะแวดล้อมในตัวเองด้วยการแลกเปลี่ยนสารเคมีกับสภาวะแวดล้อมด้านนอก เพื่อที่จะรักษาเสถียร ตัวอย่างหนึ่งของการรักษาเสถียรภาพคือ การรักษาสมดุยล์ของค่า pH และการป้องกันการเปลี่ยนแปลงของค่า pH โดยฉับพลัน ระบบจะทำการรักษาเสถียรภาพผ่าน “buffer” ตัวอย่างเช่น เพราะว่าในตัวมนุษย์ของเรามี buffer อยู่ ทำให้เวลาเราสามารถดื่มเบียร์ที่มีค่า pH 4-4.5 ได้ในขณะที่ระดับ pH ในเลือดยังคงที่ๆ 7.4

ในน้ำบริสุทธิ์ (H2O) จะมีค่า pH เป็นกลางคือ 7 ถึงแม้ว่าบางโมเลกุลในน้ำจะมีการแตกตัวไปเป็น H+ และ OH- แต่ปริมาณของไอออนทั้งสองชนิดจะมีปริมาณเท่ากันเสมอ ทำให้ค่า pH ไม่เปลี่ยนแปลง แต่เมื่อมีสารประกอบอื่นที่มี ไอออน H+ ผสมเข้ามาในน้ำ ความเข้มข้นของ H+ ก็จะมากขึ้น จำนวน H+ เพิ่มขึ้นมากเท่าไหร่ก็จะทำให้น้ำเป็นกรดมากขึ้นเท่านั้น (pH ก็จะลดลง) buffer สามารถรักษาระดับ pH ไว้ได้เพราะว่ามันสามารถไปจับกับ H+ ไอออนในของเหลว และปล่อย H+ กลับออกมาได้ ตามปริมาณกรดและเบสที่ใส่ลงมา แต่ถ้าจำนวนกรดหรือเบสมีจำนวนมากเกินไป ค่า pH ก็จะเพิ่มขึ้นหรือลดลงตามปกติ

 malt บาร์เลมีส่วนประกอบของ phosphates ซึ่งเป็น acidic buffers เมื่อเรา mash malt กับน้ำจะทำให้ phosphate buffers ทำงานจะทำให้ค่า pH ของ mash ลดลงอยู่ที่ 5.6 โดยประมาณ ฉะนั้นไม่สำคัญว่าเราจะใช้น้ำเริ่มต้นที่มีค่า pH เท่าไหร่ ค่า pH เริ่มต้น เพราะปฏิกิริยาของ ไอออนในน้ำ ส่วนประกอบ buffer จะทำให้ค่า pH ของน้ำเปลี่ยนแปลงไป ให้เราจำไว้ว่าค่า pH ที่ดีที่สุดในการ mash คือ 5.2 – 5.5 ฉะนั้นค่า pH แค่ลงมาอีกนิดหน่อยก็จะอยู่ในค่าที่เหมาะสมสำหรับยีสต์, hop และรสชาติ ในขณะที่ค่า pH ของน้ำที่ใช้ mash จะเปลี่ยนแปลงไป แต่ความเข้มข้นของไอออนมีส่วนสำคัญที่สุด

pH และ น้ำที่ใช้ทำเบียร์

ทำความเข้าใจและคุ้นเคยกับแร่ธาตุที่อยู่ในน้ำจะช่วยให้เราปรับระดับ pH ของ mash ให้อยู่ในระดับที่ต้องการได้ง่าย เราสามารถปริมาณแร่ธาตุได้จากผู้ผลิตน้ำให้เรา ถ้าเราใช้น้ำบ่อหรือน้ำขวด เราควรที่จะทดสอบปริมาณแร่ธาตุหรือถ้าบริษัทที่ผลิตน้ำ ถ้าเราใช้น้ำจากแม่น้ำ ปริมาณแร่ธาตุจะขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำฝนในปีนั้นๆ และความเข้มข้นของไอออนก็จะเปลี่ยนไปตามปีต่อปี

ไอออนที่สำคัญในการ pH ของ mash คือ calcium, magnesium, และ carbonate ไอออน และ bicarbonate ไอออน สารประกอบเหล่านี้น่าจะอยู่ในรายงานที่เราขอไปจากผู้ผลิตน้ำในหน่วย parts per million (ppm) หรือ milligrams per liter (mg/l) (ทั้งสองหน่วยมีค่าเท่ากัน)

calcium เป็นไอออนที่เป็นคีย์ของเราเพื่อจะเพิ่มค่า pH เพื่อให้มากกว่าความสามารถของ buffer ของ malt phosphates ที่จะรับได้เพื่อให้ wort ของเรามีค่า pH เปลี่ยนไป และลดค่า pH ให้อยู่ในช่วง 5.2 ถึง 5.5 ค่าความเข้มข้นของ calcium ที่เหมาะสมที่ควรจะมีใน wort คือ ระหว่าง 50 และ 150 ppm ส่วน magnesium ก็ทำงานคล้ายๆ calcium เพียงแต่ว่ามีประสิทธิภาพในการลด pH น้อยกว่า ด้วยปริมาณที่เหมาะสมของ calcium เราต้องคำนึงถึงระดับของ carbonate-bicarbonate ด้วย

carbonate และ bicarbonate ไอออนจะทำปฏิกิริยากับ calcium bicarbonate เป็น alkaline buffer ที่แรง และด้วยจำนวนที่มากพอ bicarbonate สามารถเพิ่มค่า pH ไปอยู่ในระดับที่ไม่สามารถใช้งานได้ ๆ ค่าของ carbonate และ bicarbonate ไม่ควรจะเกิน 50 ppm

ค่าของ carbonate และ bicarbonate ที่อยู่ในรายงานสารประกอบในน้ำจะอยู่ในรูป CO3 มันอาจเป็นสารที่ไม่ได้รายงานแยกออกกัน แต่มันจะถูกรายงานใต้ของหัวข้ออัลคาไลด์และความกระด้าง (hardness) ในรูป “CaCO3” ซึ่งจะอธิบายถึง อัลคาไลด์และความกระด้าง และไอออนของ carbonate และ bicarbonate เราต้องเปรียบเทียบค่า อัลคาไลด์กับค่าความกระด้าง ถ้าค่าอัลคาไลด์มากกว่าค่าความกระด้าง เราอาจจะต้องนำ carbonate ions ออกจากน้ำเพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มของค่า pH ใน mash แต่ถ้าค่าความกระด้างมีค่ามากกว่าอัลคาไลด์ แสดงว่าน้ำนั้นเหมาะสมกับการใช้ทำเบียร์ ถ้าค่าทั้งสองค่าเท่ากันและมีค่าน้อยกว่า 50 ppm เราจำเป็นต้องเพิ่ม calcium ด้วยการใส่ calcium sulfate หรือ calcium chloride เพิ่ม

1

การจัดการค่า pH

อย่างที่เราทราบว่าความเข้มข้นของไอออน ในน้ำมีผลต่อค่า pH ของ mash มาก ประเภทของ malt ก็เป็นปัจจัยสำคัญอีกอย่าง ยกตัวอย่างเช่น dark malt โดยธรรมชาติแล้วจะเป็นกรด และสามารถใช้ในการลดค่า pH ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมได้ ในกรณีที่เราจะทำ pale ale เบียร์

ให้จำไว้ว่าการเปลี่ยนค่า pH ของ mash, wort หรือเบียร์ คือการเพิ่มและลด ไอออนของแร่ธาติที่อยู่ในน้ำ หรือการเพิ่มกรดธรรมชาติเข้าไป การใส่แร่เกลือเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการจัดการค่า pH แร่เกลือ, เช่น ยิปซั่ม , ใช้เป็นส่วนประกอบที่จะเพิ่มไอออนหรือลบไอออน

ยิปซั่มเป็นส่วนประกอบของ calcium ไอออนกับ sulfate ไอออน และยิปซั่มก็เป็นตัวเพิ่ม calcium ที่ดีในการ mash หนึ่งช้อนชาของยิปซั่ม ต่อน้ำ 5 แกลอนสามารถเพิ่มระดับ calcium ได้ 66 ppm ถ้าเราใช้น้ำที่ไม่มีแร่ธาตุอะไรมาก เราสามารถใช้ยิปซั่มเป็นตัวเพิ่มปริมาณ calcium ได้ ถ้าน้ำของเรามีปริมาณ carbonates มาก ให้เราต้มน้ำ 30 นาทีกับ calcium (อาจจะอยู่ในรูปของน้ำ หรืออยู่ในรูปของยิปซั่ม) จะทำให้ calcium จับตัวกับ carbonates และตกตะกอนลงมา และให้นำน้ำมาใช้โดยทิ้งตะกอนไว้ เนื่องจากเราได้นำ calcium ออกไปแล้วพร้อมกับ carbonates เราจำเป็นต้องเพิ่ม gypsum เข้าไปในน้ำเพื่อเพิ่มปริมาณ calcium เข้าไปให้น้ำอยู่ในระดับที่ mash ได้

ถ้าเราต้องการทำเบียร์ classic pilsner โดยใช้ pale malts และ soft water (น้ำที่ไม่มีแร่ธาตุ) เราอาจจะต้องทำ acid rest เพื่อให้ค่า pH ของเราอยู่ในช่วงที่ถูกต้อง ในช่วงการทำ acid rest เอมไซด์ phytase จะทำการสลายพันธะของ phytin และ phosphate ที่อยู่ใน grain ที่มีส่วนประกอบของ calcium และ magnesium จะเปลี่ยนเป็น phytic acid พูดง่ายๆ คือ เอมไซด์ phytase จะทำให้ pH ของ mash ลดลง วิธีนี้เป็นวิธีที่สำคัญสำหรับน้ำที่มี calcium น้อยมาก และค่า pH ต่ำ เอสไซด์นี้จะทำงานได้ดีในช่วงอุณหภูมิการ mash ระหว่าง 86° และ 128° F (30° and 53° C)

acid rest จะทำให้ค่าความเป็นกรดของ mash อยู่ในระดับที่เหมาะสมพร้อมทั้งกับเตรียมแร่ธาตุที่เหมาะสมให้กับยีสต์อีกด้วย การทำ acid rest นั้นไม่เหมาะสมกับเบียร์ที่มีการใช้ crystal malt, dark malt หรือ British pale malts จำนวนมาก เพราะ malt เหล่านี้จะช่วยในการลดค่า pH อยู่แล้วในตัว

ยังมีอีกวิธีในการเพิ่มความเป็นกรดให้กับ mash คือการใส่กรด lactic กรด lactic สามารถใช้กับเบียร์ได้โดยไม่ทำให้รสชาติของเบียร์เสีย

dark malt โดยธรรมชาติจะมีฤทธิ์เป็นกรดอยู่แล้ว เราสามารถใช้ dark malt ในการลดค่า pH ได้เช่นกัน หรือแม้แต่ crystal malt ก็ยังมีความสามารถในการลดค่า pH ด้วยเช่นกัน

วิธีที่ง่ายที่สุดในการปรับ pH ของน้ำที่ใช้ทำเบียร์คือการใช้อัตราส่วนของ dark malt ที่เหมาะสม

pH และน้ำที่ sparge

pH ของน้ำที่ sparge ออกมาไม่ควรมีค่าเกิน pH 6

ถ้าน้ำ sparge ที่ได้มีค่า pH สูงและน้ำ sparge ที่อุณหภูมิที่สูงด้วยแล้ว จะทำให้ เม็ดสี และสารอื่นๆ ที่อยู่ในเมล็ด grain ที่ไม่เป็นที่ต้องการออกมากับน้ำ sparge ซึ่งจะทำให้เบียร์เรารสชาติเพี้ยน และมีเบียร์มีแขวงลอยจำนวนมาก การที่น้ำ sparge ที่มีค่า pH สูงผสมกับน้ำ mash ที่ธรรมชาติแล้วจะมีค่า pH ที่ต่ำกว่า

ถ้าค่า pH ของน้ำ sparge สูงเพียงอย่างเดียวก็ไม่น่าจะมีปัญหาอะไรเพราะว่าเมือน้ำ sparge ไปรวมกับน้ำ mash ด้วยธรรมชาติแล้วค่า pH จะลดต่ำลง

การใช้ pale malts หรือ soft water ตามปกติเราไม่จำเป็นต้องซีเรียสเกี่ยวกับค่า pH มากจนเกินไป นอกจากว่าถ้าเราจะทำเบียร์ที่ใช้ undermodified malts เราอาจจะต้องปรับแต่งนิดหน่อยเช่นการต้ม หรือใส่ยิปซั่ม แต่โดยปกติ ธรรมชาติของ wort จะจัดการเรื่อง pH ให้เราหมดอยู่แล้ว

pH meter สามารถวัดค่า pH ของเราได้อย่างแม่นยำ แต่เราไม่จำเป็นต้องใช้เพราะมันมีราคาแพงเกินไป เมื่อเทียบกับผลลัพธ์ที่เราต้องการ

Advertisements