Experiment med RO-vatten med salter och mjölksyra jämfört med kranvatten

161025_lindhcraftbeer_ro_test_001För ett halvår sedan köpte jag ett vattenfilter för omvänd osmos även kallat RO-filter (reverse osmosis). Det är en vattenfiltreringsmetod som inte använder sig av kemikalier utan förlitar sig på det osmotiska trycket för att dra vattnet genom ett filtermembran. Det filtrerar bort uppåt 97-99% av alla salter och orenheter man kan tänkas ha i kranvattnet men procenten sjunker ju mer lösta salter man har. (Sidospår; vissa farliga partiklar kan dock passera filtret så läs på ordentligt om du har okänligt vatten.) Jag har ganska mjukt vatten direkt ur kran så behovet av RO-filter var egentligen inte så stort. Men så fick jag lite Ebay-feeling och köpte allt möjligt onödigt för att kompensera att jag inte kunde brygga så ofta när vi mellanlandade i den lilla lägenheten i Södertälje före husköp.
Tanken med ett RO-filter inom hembryggning är dels att få mindre salter så man kan bygga sitt bryggvatten från scratch men även att sänka pH:t genom att sänka vattnets buffertförmåga genom avlägsnandet av främst karbonater. När man väl har RO-vatten, eller destillerat vatten också för den delen, så kan man välja om man vill späda ut sitt befintliga vatten, t.ex. hälften ROvatten ger ju halva mängden av de salter som finns i kranen, eller börja från ett rent blad. Varför man ska justera sitt vatten med salter har jag diskuterat tidigare i mitt vattenbehandlingsavsnitt så som kort sammanfattning säger jag att det har med godare smak på ölet och bättre bryggprocess att göra.
I går fick jag tummen ur och installerade mitt RO-filter, något som jag länge tyckt verkade krångligt men som visade sig ta 5 minuter. Men några genomspolade inkörningslitrar senare föddes en idé; Hur stor skillnad på pH i mäsken blir det det egentligen på mitt nya RO-vatten jämfört med kranvattnet? Och om jag tillsätter salter, hur stor skillnad i pH gör det? Och kan jag nå enda ner till pH 5.2 med enbart den väldigt ljusa pilsnermalten och mitt nya vatten ihop med 100 mg/l Kalcium och mjölksyra under smaktröskeln på 0,25ml/l? Som vanligt med mig så kan jag inte släppa en idé som väl fått fäste så därför designade jag ett litet experiment för att kunna mäta pH i en matrix av olika mäskvarianter. Vidare föddes idéen om att testa hur mycket mäskens tjocklek, dvs vatten i förhållande till malt, faktiskt påverkar pH:t. Att pH sjunker med tjockare mäsk är känt sen länge men hur mycket då?

Frågeställningar
Hur stor blir skillnaden i pH på en mäsk med 100% extraljus premium pilsnermalt från Weyermann i mitt kranvatten jämfört med RO-vatten?
Hur stor blir skillnaden i pH om bägge har 100ppm Kalcium i sig?
Hur stor blir skillnaden i pH på mäsktjocklekar 3:1, 4:1 och 5:1 dvs. vattenmängd i förhållande till malt.
Hur stor blir skillnaden i pH med fyra adderingar av mjölksyra, både med och utan salter?

Metod
De 60 olika mäskproverna gjordes som en matris med axlarna rent kranvatten, RO-vatten, tre mäsktjocklekar, 100ppm Kalcium samt fyra styrkor på mjölksyra.
För att inte få så hiskligt många prover gjordes alla mäskar i en 3×4-grupp som sedan doserades med mjölksyra fyra gånger.
Mäsktjocklekarna 3:1, 4:1, 5:1 tillverkades genom att ta vatten i gram mot malt i gram; 150g:50g, 200g:50g, 250g:50g.
För att lättare dosera 100ppm Kalcium (CaCl) tillverkades 1000g bryggvatten även om bara 150+200+250g användes.
Mäskvatten uppmättes till 75c i kastrullen före gramdosering på våg vilket sänkte temperaturen 3-5c. Vid inmäskning höll tempen i mäsken ca 68-66c.
Mätning av pH skedde när mäsktemperaturen sjunkit till temperaturspannet 20-24c.
PHmätaren sköljdes snabbt med RO-vatten mellan varje mätning och överflödigt vatten skakades bort.

Mjölksyra eller Lactol
När jag brygger öl är min totala mängd mäskvatten och lakvatten för en normalbatch 80l med 12kg malt vilket ger en malt/vattenratio på 6.67:1
Med mina 50 gram malt motsvarar det en tredjedels liter vatten eller 333 gram.
Smaktröskelvärdet för Lactol säger många är 0,25ml/l vilket motsvarar mina 20ml/80l jag brukar tillsätta till en 60l-batch. Om detta värde är för 80% eller 88%-ig lactol som verkar vanligare i USA vet jag inte. Vår svagare 80%-iga ger i så fall 0,27ml som smaktröskel istället.
0,33l * 0,25ml/l ger 0.083 ml 80%-ig mjölksyra vilket är ganska svårt att mäta upp i mitt lilla hemmabryggeri. Därför spädde jag ut min mjölksyrelösning med RO-vatten till 10% genom att ta 8ml Lactol blandat med 56ml vatten. Smaktröskeln skulle då hamna på ca 0,67 ml mjölksyra istället men för enkelhetens skulle siktade jag på 0,5ml istället vilket min minsta pipett kan mäta upp hyffsat bra. PH i enbart den 10%-iga mjölksyran höll 1,5 och jag kunde inte låta bli att droppa en droppe på tungan, det är rejält surt vill jag lova!

Mäskar att mäta
1. Kranvattenmäsken
Värm vatten till 75c.
Dela upp på 150g, 200g, 250g i tre muggar med 50g malt i vardera.
Mät pH vid 20c.

2. Kranvatten och Mjölksyra
Värm vatten till 75c.
Dela upp på 150g, 200g, 250g i tre muggar med 50g malt i vardera.
Tillsätt 0,5 ml 10%-ig Lactol.
Mät pH vid 20c.
Upprepa med 0,5 ml 10%-ig Lactol och mät pH tre gånger till.

3. Kranvatten med salt
Det behövs 0,29g/l CaCl för att nå 100ppm med mitt kranvatten.
Värm 1000g vatten till 75c och ha i 0,29g CaCl.
Dela upp på 150g, 200g, 250g i tre muggar med 50g malt i vardera.
Mät pH vid 20c.

4. Kranvatten med salt och lactol
Värm 1000g vatten till 75c och ha i 0,29g CaCl.
Ta ut 150g, 200g, 250g i tre muggar med 50g malt i vardera.
Tillsätt sedan 0,5 ml 10%-ig Lactol.
Mät pH vid 20c.
Upprepa med 0,5 ml 10%-ig Lactol och mät pH tre gånger till.

5. RO-vatten
Värm RO-vatten till 75c.
Dela upp på 150g, 200g, 250g i tre muggar med 50g malt i vardera.
Mät pH vid 20c.

6. RO-vatten med lactol
Värm RO-vatten till 75c.
Dela upp på 150g, 200g, 250g i tre muggar med 50g malt i vardera.
Tillsätt 0,5 ml 10%-ig Lactol.
Mät pH vid 20c.
Upprepa med 0,5 ml 10%-ig Lactol och mät pH tre gånger till.

7. RO-vatten med salt
Det behövs 0,37g/l CaCl för att nå 100ppm i ROvatten.
Värm 1000g vatten till 75c och ha i 0,37g CaCl.
Dela upp på 150g, 200g, 250g i tre muggar med 50g malt i vardera.
Mät pH vid 20c.

8. RO-vatten med salt och lactol
Värm 1000g vatten till 75c och ha i 0,37g CaCl.
Ta ut 150g, 200g, 250g i tre muggar med 50g malt i vardera..
Tillsätt 0,5 ml 10%-ig Lactol.
Mät pH vid 20c.
Upprepa med 0,5 ml 10%-ig Lactol och mät pH tre gånger till.

Mitt kranvattens innehåll
Ca 21
Mg 4,2
Na 19
So4 30
Cl 15
Hco3 79
CaCO3 96,4
PH 8,2
4,0 dH

Weyermanns Extra ljusa pilsnermalt
Pilsnermalt sägs normalt ha ett pH på 5,75 i destillerat vatten, en så kallad ”Congress mash pH”. En Congress mash är ett kontrollerat sätt att mäska på där man finmaler malten till mjöl och mäskar i destillerat vatten. Den ljusa malten jag använder i testet landar i höjd med vetemalt på 6,0 vilket gör den svår att arbeta med. Skilladen mellan pilsnermalt och den amerikanska 2-radiga ”2-row” som ligger mellan pilsner och pale ale-malt ska vara från 5,75 till 5,7. Nedan är Braukaisers sammanställning på olika basmalters pH i destillerat vatten. Tittar man på den kännds det nästan orimligt att mitt pH skulle starta på 6,0.

charts_base_malt_ph_and_malt_acidity

Men om man tittar över en sammanställning över ”Congress mash pH” i boken ”Water: A Comprehensive Guide for Brewers” så finns där en Tabell 8 där det återfinns två olika pilsnermalter där den ena har samma låga EBC-värden som den malt jag brukar använda. Mycket riktigt finns där även ett pH nära 6,0 (5,96) vilket innebär att jag fått helt rimliga siffror från mitt test.

congress-mash

Bilder från experimentet

img_4067Mitt RO-filter efter tips av Micke Eklund. (Länk till hans blogg)

161025_lindhcraftbeer_ro_test_002Två omgångar med 300 gram pilsnermalt krossades (totalt 600 gram) och kontrollvägdes.

161025_lindhcraftbeer_ro_test_003

161025_lindhcraftbeer_ro_test_004

161025_lindhcraftbeer_ro_test_005Sen vägdes 50 gram upp i 12 muggar.

161025_lindhcraftbeer_ro_test_0068 ml 80%-ig lactol späddes ut med ROvatten till 10%.

161025_lindhcraftbeer_ro_test_007pH på den färdiga mjölksyrelösningen var 1,5 och smakade rejält surt (obs don’t try this at home).

161025_lindhcraftbeer_ro_test_0081000g vatten vägdes till kranvatten med salt och 1000g till RO-vatten med salt. De andra två behövde inte en kontrollerad mängd för värmning utan endast till 150g, 200g och 250g (3:1, 4:1, 5:2).

161025_lindhcraftbeer_ro_test_009

161025_lindhcraftbeer_ro_test_010Salt till kranvattnet 0,29 gram medan RO-vattnet fick 0,37 gram. Detta är verkligen inte min önskade precision men också därför jag gjorde 1 liter av respektive vätska istället för endast den mängd jag behövde. Salterna löser sig dock helt på mycket kort tid.

161025_lindhcraftbeer_ro_test_011Kalibrering av pH-mätaren före testet.

161025_lindhcraftbeer_ro_test_012

161025_lindhcraftbeer_ro_test_013Vattenvägning av varmt vatten vilket medförde min önskade temperatursänkning på ca 5c från 75c till 7c i måttet och 66-67c i mäsken.

161025_lindhcraftbeer_ro_test_014

161025_lindhcraftbeer_ro_test_015

161025_lindhcraftbeer_ro_test_016

161025_lindhcraftbeer_ro_test_017Provtagningen skedde när temperaturerna började närma sig 20c för bättre mätvärden.

161025_lindhcraftbeer_ro_test_018

161025_lindhcraftbeer_ro_test_019

Förklaring av tabellen med mätdata
I tabellen nedan har jag sammanställt all mätdata. Mitt kranvatten kallar jag i tabellen för H2O medan det RO-filtrerade vattnet heter RO. 100ppm Ca motsvarar mängden Kalcium i vattnet.
Sista kolumnen innehåller kontrollvärden/referens uträknade med EZ water calculator för den tunnaste mäsken dvs. 5:1. För att få ett startvärde nära mitt mätvärde av ROvatten+malt använde jag vetemalt pH 6,04 istället för pilsnermalt pH 5,75. Se nästa rubrik för mer info om detta.
Det blåa fältet motsvarar ungefär min maximala mängd mjölksyra och lägsta pH för mitt kranvatten, korsrefererat mot tidigare bryggningar.
Det gröna fältet motsvarar ungefär min maximala mängd mjölksyra och lägsta pH för mitt RO-filtrerade vatten framöver.
Mätvärde inom parantes betyder att pHmätaren velat mellan de två värdena men stannat på det som inte är inom parantes. Skulle eventuellt kunna vara mittemellan de två då t.ex. 5,2 (5,3) skulle skrivits som 5.25. PH-mätarens noggrannhet är dock en begränsning i denna prisklass och de som visar två decimaler har inte större noggrannhet än de som avrundar.
PH-mätaren kalibrerades på tre punkter (4.01, 7, 10.01) två gånger före detta test för säkerhets skull.

Mätdata
matdata2

Resultat
Mitt grund-pH med enbart denna ljusa basmalt är 6,0-6,1 med kranvatten, 5.9-6,0 med salt, 6.0 med RO och 5.8-5.9 med RO + salt.
Tjockare mäsk sänker pH max 0,1. För min del innebär det att gå från 60l till 36l i mäskningen vilket inte går i nuvarande bryggverk. Att gå från 5:1 till 4:1 dvs 48l skulle vara möjligt men ger troligtvis max 0.05 i pH-säkning vilket känns för lite.
CaCl på 100ppm sänker pH 0.1.
RO-vatten sänker pH ca 0.1 mot kranvatten.
Lactol funkar mycket bra som pH-sänkare där 2.0ml sänker pH ett helt steg eller 1.0.

Slutsatser
Några samlade slutsatser att dra från resultatet och tabellen är att jag alltid kommer behöva använda Lactol, mörkare basmalt eller mörkare malt specialmalt för att komma ner i rimligt pH men att jag kan få en sänkning på 0.25, från pH 6.0 till 5.75 enbart genom att byta till Weyermanns normala pilsnermalt (enligt enligt EZ Water). RO, salt, och lactol i samma mängd jag haft tidigare kommer då ge 5.3 i pH mot tidigare 5.6. Det vill säga, som det är nu har jag tre val;
1. Ha i ännu mer lactol och tangera smakgränsen för mjölksyra.
2. Acceptera ett pH på 5,28 med maximala mängden 22ml 80%ig mjölksyra (20ml 88%ig) och mitt nya RO-vatten plus 100ppm Kalcium.
3. Byta basmalt till den normalljusa pilsnermalten och nå 5,18 med 15ml lactol (5ml under smaktröskeln) på 100ppm Ca i RO-vatten.

Diskussion
Jag är lite förbluffad över att den tjockare mäsken inte skulle sänka pH mer, något som har skavt lite i mina tankar kring mitt bryggverks krav på stor mängd vatten. Att jag äntligen hittat tydliga samband mellan malt, vatten och pH känns som en ögonöppnare och jag känner att jag blivit lite klokare som bryggare. Hur jag kommer gå tillväga framöver vet jag inte eftersom jag inte är övertygad om att jag behöver sjunka mer i pH än 0.2 mot tidigare dvs. till 5.4. Men att jag kommer använda RO-vatten till viss eller fullständig del är säkert. Det känns bra att inte behöva anpassa mig efter vattnet utan vattnet får anpassa sig efter mig. Att ha utrymmet att kunna få pH lägre än jag vill utan att gå över smaktröskeln för mjölksyra känns skönt och nedan är en uträkning i EZ water som visar just detta med Weyermanns vanliga pilsnermalt, RO vatten, 100 ppm Kalcium och 15 ml mjölksyra dvs. 5 ml under smaktröskeln och ett pH i lägsta delen av rekommenderade spannet.

mitt-nya-ph

Felkällor och förbättringar
Som med alla tester på hobbynivåer är noggrannheten på instrument inte på så hög nivå. Jag har in i det längsta försökt vara noggrann och använt nykalibrerad utrustning.
Som förbättring borde jag ha gjort ett stort vattenbad på 66c där proven fick stå i. Det skiljde ungefär 1c mellan 5:1 (varmare) än 3:1 genom mäskning och sedan avsvalning.
Dessutom borde jag har malt malten 50g i taget för att inte vissa prov skulle fått mer eller mindre skal än någon annan.
Jag valde att mala min malt på 1.0mm vilket motsvarar normala hembryggarförhållanden men finmald malt hade eventuellt gett ett jämnare resultat.
För att öka noggrannheten borde provet utförts på minst 1 liter per prov.

Referenser och mer läsning
Weyermanns PPT; För en enkel (och ful) sammanfattning över pHts effekt på mäsken och öl rekommenderar jag http://www.weyermann.de/downloads/pdf/Weyermann_TKW_Mash-pH_2010.pdf
Braukaiser om pH
Palmer John, Kaminski Colin, ”Water: A Comprehensive Guide for Brewers”, Tabell 8

Du har väl inte missat min bok om ölbryggning? Köp den hos Humlegården!
Annons:
swish-e1439054456319 Gillar du Lindh Craft Beer? Vill du hjälpa till att hålla site:en vid liv och se fler inlägg?
Då kan du skicka en donation via Swish på Swishnummer 0700 827038.
Pengarna går oavkortat till brygg- och bloggrelaterade utgifter och inget bidrag är för stort eller för litet. Tack!

10 Comments

  1. Joel 2016-10-29

    Världsklass!

    Om du får för dig att göra fler storexperiment, kolla på ”fractional factorial design” (vad det nu kan tänkas heta på svenska). Då kan du ha med fler faktorer utan att behöva göra så många försök. Givetvis sjunker kvaliteten på det vi undersöker: finns det interaktioner (”interaction effects”) mellan flera faktorer påverkar det resultatet. En interaktionseffekt skulle t.ex. kunna vara att ursprungligt pH och mängd mjölksyra tillsatt ”hjälper” varandra så att effekten blir större än om varje faktor hade varierats enskild. De beter sig inte linjärt. Det som då händer är att dessa interaktionseffekter aliasar sig i den huvudfaktor du egentligen är intresserad av och undersöker (kallas confounding). Kunde inte hitta nån bra länk om detta men denna får väl duga: https://onlinecourses.science.psu.edu/stat503/node/49
    Vi ser att B=ACD, alltså att interaktionseffekten mellan A, C och D också kommer finnas i det du mäter som B.

    Lite mer ord för att fatta länken:
    Levels – nivåer på din faktor, + eller -, hög eller låg, kranvatten eller RO, mjölksyra eller inte.
    Treatment – en faktiskt undersökt kombination av olika levels valda för varje faktor. T.ex. treatmenten (RO,salter,mjölksyra) eller (kranvatten,inga salter,ingen mjölksyra).
    Yates order – smart sätt att välja levels som tar ut varandra, detta är tabellen med + och – på sidan. Tittar man noga ser man att det finns exakt två + i D-kolumnen ihop med ett + i varje av kolumnerna A, B och C. De tar alltså ut varandra.

    Tyvärr kan man bara ha två nivåer per faktor med farbror Yates tabell, men fördelen är att det går att få ut en formel som modell, t.ex. slut-pH = vatten*3.5 + salter*0.7 + mjölksyra*1.2 + vatten*mjölksyra*0.3. Vill man ha fler nivåer på en riktig faktor kan man alltid dela upp dem i flera låtsasfaktorer och kalla dem mjölksyra1, mjölksyra2 osv.

    *Med reservation för att någon riktig statistiker kommer piska mina fingrar med linjal*

  2. Oscar 2016-11-03

    Gissar att du läst den här men tycker den är värd att läsa. http://braukaiser.com/wiki/index.php?title=Lactate_Taste_Threshold_experiment. Men testet är på färdig öl med neutraliserad mjölksyra.

  3. Lindh 2016-11-03

    Jo det testet har jag absolut läst och det är helt klart intressant, även Brüls liknande test. Jag har gjort samma test själv och det är ganska markanta smakskillnader. Just detta test handlade inte om smak just eftersom vi alla är olika känsliga för smaken och ett exakt maxvärde inte går att fastställa.
    Vi får se om jag labbar mer med detta eller om mitt test gav tillräckligt med utdelning.

  4. BasLars 2017-10-31

    Hur kommer du fram till dina ”Start värden” efter att du kört genom RO filtret?
    Ska nämligen också köra en sväng RO vatten men vet inte vad jag ska mata in som start värden efter RO.

  5. Lindh 2017-10-31

    Du kan köpa en TDS (total dissolved salts)-mätare för någon tia på Ebay så får du ett humm om hur effektiv i procent din rening varit. Hur tillförlitliga de är vet jag dock inte. Ett dyrt och bra filter tar bort 95-99% av alla salter och du kan skriva 3-4ppm på varje. Men när filtret blir äldre så släpper det igenom mer salter och salthalten stiger.

  6. BasLars 2017-10-31

    hehe ”dyrt och bra” 🙂 nu har jag som många andra köpt ett 600kr på E-bay så frågan är om man ska utgå från original vattnet och minska allt med ca 85-90%
    och så är jag lite nyfiken på siffrorna som du har i EZ sheetet om du har mätt upp dom eller räknat baklänges på något vis

  7. Lindh 2017-11-01

    Jag har också ett billigt 500kr-filter och mängden waste-water är väldigt högt. De dyrare filtrena ger mycket mer vatten i minuter och man kan fylla sin kastrull på en kvart.
    Mina värden jag har ovan är från min vattenrapport men sen har jag angett ”100% RO” så därför kunde det lika gärna stått 0 i alla rutor. Mer rimligt är väl att skriva 90% RO-vatten istället. Eller så får man ta alla sina siffror gånger 0,2 i respektive ruta. T.ex. Kalcium 29 * 0,2 = 5,8 ppm

  8. Mikael 2018-02-02

    Hallå! Gustav!
    Mycket intressant artikel.
    Har planer på ett Osmosisfilter.
    Är du nöjd med ditt trestegs RO filter? Har du bytt filterinsats och köper du i så fall detta också ifrån utlandet?

  9. Lindh 2018-02-05

    Hej,

    Nej jag tycker det slösar vansinnigt mycket vatten och är oerhört långsamt. Har inte använt det så värst många gånger så jag har inte bytt filter någongång ännu.

  10. Hans 2018-04-19

    Hej
    Är väldigt nyfiken på osmon filtret, skulle du inte kunna skriva ett inlägg om det?

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *