一、概論
水是啤酒釀造最重要的原料，釀造水被稱為啤酒的血液。世界著名啤酒的特色都是由各自的釀造用水所決定的。在中國也素有名泉出佳釀之說。釀造水的質量不僅決定產品的質量和風味，而且還直接影響釀造的全過程。正確認識和合理處理釀造用水在啤酒生產中具有極為重要的意義。
從數量上講，水是啤酒釀造中使用最多的原料，但在所消耗的水中隻有很少一部分直接進入了啤酒中，絕大部分用於設備的清洗、衝洗和製冷係統的冷卻、蒸汽的生產等。水的獲取和處理方式以及最終的水質直接影響到所生產啤酒的質量與經濟成本。
1.啤酒生產耗水量
啤酒生產用水主要用於製麥（有些啤酒廠直接購買成品麥芽而沒有此工序）、麥汁製備、發酵、啤酒後處理及包裝等生長環節。按用途來說，啤酒生產用水包括麥芽製造耗水、清洗設備、管道以及地麵衛生耗水；糖化投料用水；洗糟用水；酵母洗滌用水；高濃稀釋用水；鍋爐用水；製冷以及冷卻用水；包裝耗水（洗瓶、巴氏殺菌等）。
2.啤酒中水分的來源及水質要求
（1）啤酒中水分的來源以12%麥汁為例，12%麥汁中含有88%的水分，即100g 12%麥汁中含水量為88g，含浸出物為12g。相對於麥汁而言，啤酒中水分所占的比例提高到了90%以上。這部分水包含原麥汁中的水分（88%）、酵母代謝麥汁中的糖所生成的水（3.5%）、啤酒中含有的未被酵母利用的糖（主要是不可發酵性的糖，又稱為啤酒殘糖）所結合的水、啤酒後處理過程中帶入的水（如經高濃稀釋帶入水分）。由此可見，水是啤酒最主要的成分。水質的好壞直接關係到啤酒的口味質量、風味特點以及生產成本。
（2）水資源地球表麵70％的麵積覆蓋著水，其中97.2％是海水，2％在極地以冰和冰川的形態存在，0.8％以水形式處於蒸發—降水—排放的循環中。
①地下水：地下水即地表以下的水，包括泉水、井水、河岸過濾水或人工積蓄的地下水。
a.泉水：水質隨季節波動太大，水質的好壞取決於泉的容量和它的積水麵積。
b.井水：分豎井水和鑽井水兩種，依據鑽井深度又可分為淺井和深井兩種。一般深井應用較多，水質恒定。
②地表水：地表水包括河水、天然湖泊中的水和攔水壩中的水。考慮到衛生學方麵的要求，人們必須用批判性的眼光看待靜止的和流動的地表水。地區性的汙水部分帶有大量的病原菌，特別是在暴雨或梅雨季節。從流行病衛生學的角度考慮，地表水被認為是危害最大的、最有可能攜帶有毒物質如砷、汞、鉛和氰化物等的水體，特別容易受到工業汙水的汙染從而使以後的水處理變得非常困難。
3.對水的質量要求
（1)生活飲用水生活飲用水是指人類飲用和日常生活用水。其質量取決於集中供水的水質。
國家有相關的生活飲用水標準(GB 5749—2006)。必須從感官性狀良好、防止水傳染病暴發、防止急性和慢性中毒以及其他健康危害方麵保證飲用水的安全和衛生。
①控製飲用水衛生與安全的指標包括微生物學、感官性狀、毒理指標和放射性指標等四大類。從微生物學角度應無已知致病的微生物，也不應含有人畜排泄物汙染的指示菌。毒理指標中包含百種化學物質的量，確定其界限值。
②生活飲用水的一般屬性要求
a.氣味：無氣味。腐爛的氣味是由大量的有機物引起的，沼澤地裏的水通常存在這種情況。地表水中的魚腥味和黃瓜味是由藻類引起的。含鐵高的水質往往伴隨著少量硫化氫的氣味。
b.顏色：無色。
c.清澈度：清亮透明
d.味道：無味。硬水通常比軟水的味道好些（但不能從味道來推導硬度。），NaCl含量大於200mg/L會產生鹹味；MgSO4含量大於250mg/L會產生苦味，鐵和錳金屬含量之和超過1mg/L會產生墨水的味道，另外遊離的二氧化碳能掩蓋鹽的味道，而汙染了H2S會產生腐爛發黴的味道。
e.溫度：7～12℃，不變化，而地表水的流入則會引起地下水和泉水的溫度變化。
f.不應有沉積物。
g.相對密度：可以分別按溶解的物質種類而定。
h.對含氧量的要求：氧在水中的飽和值為14.5mg/L（在0.2℃時），地表水的含氧量是過飽和的，而許多深井水和某些湖泊深處的水不含氧。
（2）對釀造用水的質量要求釀造用水分廣義和狹義兩種。廣義是指生產用水，狹義是指在釀造過程中會直接進入中間產品或成品並最終成為啤酒成分的那部分水。按照一般普通工藝流程，狹義的釀造用水就是指糖化用水和洗糟用水。本書所指為狹義的釀造用水的定義。
釀造用水至少應符合生活飲用水的條件，好的生活飲用水並不等於好的釀造用水。
二、水中離子對啤酒釀造的影響
1.水中成分
天然水都含有不同數量的各種成分，它們對飲用水、釀造用水、清洗用水、冷卻用水和鍋爐用水有著不同的意義。釀造用水的水質好壞也主要取決於水中溶解鹽的種類與含量、水的生物學純淨度及氣味，這些因素對啤酒釀造、啤酒風味和穩定性產生很大影響。
2.水中常見離子
生產用水中鹽類的濃度較低，這些水中鹽類以離子形式存在。水中陰陽離子的總量可由水的蒸發殘渣求得，平均為500mg/L，在30～2000mg/L波動。溶入水中的鹽類離子，根據它與麥芽成分發生反應與否可分為兩大類，即發生化學反應的離子與不發生化學反應的離子。
（1）無化學作用的離子無化學作用的離子是指投料後水中那些不與麥芽成分發生化學反應的離子，它們毫無變化地進入啤酒中，適量存在有利於啤酒的酒體特性，如含量過多則對啤酒口感有負麵影響。例如，NaCl可使口味圓潤柔和，過多則出現鹹味；Fe離子、Mn離子適量存在有利於酵母的繁殖，過量則產生不利影響，使啤酒口味粗糙，出現金屬味，顏色加深等。再比如若硝酸鹽含量過高，會抑製發酵作用（毒害酵母），伴隨有相應的還原性細菌出現，則還會產生毒害物亞硝酸根。
（2）有化學作用的離子經製麥過程後，大麥顆粒中的有機磷酸鹽經過磷酸酯酶等作用，轉變成相應的無機磷酸鹽等，從而使料水混合後的醪液中含有大量HPO2-4和H2PO-4。所以在啤酒釀造過程中水中部分鹽類離子如鈣離子、鎂離子和碳酸根、碳酸氫根可與麥芽和麥汁發生反應產生如下影響：水中的離子與麥芽浸出物如磷酸鹽、乳酸鹽、蛋白質等反應；影響酶的作用；水中離子影響酒花組分溶出、苦味質量；隨溫度的變化，水中離子本身也發生變化；離子間的相互作用。
所發生的這些反應能導致醪液、麥汁和啤酒的pH上升或下降，從而進一步影響酶的作用、糖化收得率、麥汁、啤酒質量(組成、口味、色度、非生物穩定性)、酒花苦味物質的溶出及苦味質量、發酵過程、生產成本。而發生這些反應取決於水中鹽的種類和濃度、麥芽組成(麥芽自身也含有大量的礦物質)、影響水中鹽類起作用的各種因素。
3.增酸、降酸作用
水中有化學作用的離子可分為起降酸作用的CO2-3、OH-、HCO-3和起增酸作用的Ca2+、Mg2+。
(1)降酸作用的反應（CO2-3、OH-、HCO-3)降酸反應是由碳酸氫根（碳酸根）等的鈣、鎂、鈉、鉀鹽與醪液中的酸性磷酸鹽之間的反應。
①碳酸氫鈣、碳酸氫鎂與麥芽的酸性磷酸鹽發生下列反應，從而使醪液和麥汁的酸度下降。
由於釀造用水中通常僅含有少量的鎂鹽，所以以上反應通常不能進行到生成磷酸鹽的程度，而僅生成可溶性的堿性磷酸鎂，它和生成的磷酸氫鉀一起使酸度下降。因而碳酸氫鎂比碳酸氫鈣的降酸作用要強。
在加熱至沸點的過程中堿性磷酸鎂呈不穩定狀態，分解為酸性磷酸鎂以及不溶於水的磷酸鎂。
麥汁在加熱的情況下，僅由酸性磷酸鹽起作用，從而使熱麥汁比冷麥汁的酸度要高。但此反應在冷卻時又會向相反方向進行。
②氫氧根、碳酸氫鈉的降酸作用非常強烈，其原因是它們與麥汁中磷酸鹽的反應產物是可溶的，並保留在麥汁中。
就降酸作用而言，氫氧根離子＞碳酸鈉＞碳酸氫鈉＞碳酸氫鎂＞碳酸氫鈣。
(2)增酸作用的反應（Ca2+、Mg2+）硫酸、鹽酸、硝酸的鈣鹽和鎂鹽與麥芽中的堿性磷酸鹽等反應而產生增酸作用。首先以硫酸鹽為例。
①硫酸鈣的增酸作用:由3分子的硫酸鈣與麥芽中的堿性磷酸鹽反應生成兩分子酸性磷酸鹽，同時生成磷酸鈣沉澱，從而使醪液及麥汁酸化。此反應不會進行到底。
②硫酸鎂的增酸作用:硫酸鎂雖然也發生同樣的反應，但是所生成的磷酸鎂僅在加熱條件下呈不溶狀態，因而使酸性磷酸鹽的酸性作用部分地被抵消掉了。
磷酸鎂的堿性更強些，隻有在加熱狀態下才不溶於水。
③硫酸鈉與麥芽成分的反應：
硫酸鈉實際上不產生增酸作用，這是因為生成的磷酸鈉是可溶性強堿性鹽，與磷酸二氫鉀幾乎相互抵消。
一部分鈣離子和鎂離子也可以與酸性蛋白質反應，釋放出氫離子而形成不能解離的蛋白質鹽。但鎂離子和酸性蛋白質反應增酸的效果要比鈣離子差得多，其原因是鎂反應後生成的蛋白質鹽會重新解離。實驗表明，鎂離子增酸作用的效果隻有鈣離子的一半。
就增酸作用而言，鈣離子＞鎂離子＞鈉離子。
由此可見鈣離子、鎂離子的增酸作用會消耗大量的HPO2-4，堿性離子的降酸作用則消耗大量的H2PO-4。而HPO2-4和H2PO-4以及乳酸鹽等是醪液、麥汁、發酵液中主要的緩衝物質。
（3）增酸降酸作用對生產的影響通過增酸和降酸作用消耗緩衝物質的同時，也影響水的殘餘堿度、醪液的pH。釀造用水的殘餘堿度高，可導致許多重要的變化。對於正常製造和焙焦的麥芽，如果使用殘餘堿度正常的水，在投料後可使醪液的pH為5.8，麥汁pH為5.65。但如果使用殘餘堿度為10°d的水，則可使醪液pH上升約0.3，並產生如下影響。
①酶的分解：酶分解底物時需要一個最佳作用pH條件，其中麥芽中的α-澱粉酶（最適pH為5.6～5.8）和蛋白質分解酶（羧肽酶的最適pH為5.2及內肽酶的最適pH為5.0），最低為5.2～5.3，醪液的pH相對越低，其作用就越強烈。
形成浸出物的最佳pH為5.2；糖化作用的最佳pH為5.5～5.6；麥汁過濾的最佳pH為5.5；麥汁黏度最小的pH為5.0。
酶的最佳pH還與溫度有關，在α-澱粉酶的分解過程中，溫度越低，最適pH越小。
釀造用水中離子降酸作用會導致醪液pH升高，從而影響酶的作用。如果α-澱粉酶受到抑製，可導致糖化時間延長；β-澱粉酶受到抑製會使麥汁最終發酵度降低；如果β-葡聚糖酶活力下降，可導致麥汁黏度偏高；通過抑製內肽酶的活性，形成的可溶性氮少、氨基酸少；當醪液的pH高於6～6.2時，羧肽酶和內肽酶幾乎沒有活性。磷酸鹽酶也受抑製，釋放出少量的無機磷酸鹽緩衝物質，由於增酸、降酸作用又導致磷酸鹽的損失，降低了麥汁、啤酒的緩衝能力，使煮沸時、發酵時pH下降程度大，影響成品啤酒的pH。
在實際生產中，將醪液的pH調節到5.5，不僅可以通過減少釀造用水中的碳酸鹽硬度來實現，還有必要通過外加酸麥芽、生物酸化麥汁、酸、非碳酸鹽硬度的CaCl2等措施來調整醪液pH。
②糖化收得率：由於抑製酶作用，會導致澱粉水解不徹底，麥汁黏度較高，最終導致糖化收得率下降2%～3%。
③麥汁的性質：由於醪液、頭道麥汁和洗糟水的pH高，導致麥皮中口味不協調物質（如多酚物質）的大量溶出，並產生不適宜的聚合指數，最終導致啤酒的色度上升，啤酒的口味變得粗糙和不協調。煮沸時較高的麥汁pH，有利於二甲基硫的前驅物質（DMSP）轉化為二甲基硫（DMS）、苦味物質溶出、異構化，酒花苦味物質的利用率高；形成具有強烈苦味的葎草鹽；較高的麥汁pH，導致蛋白質的凝聚變差，從而也使渾濁物質的分離變得困難，不利於啤酒的非生物穩定性。