Кислота в сидре: что это
и как измерить

Прежде чем погрузиться в тему, стоит напомнить, что у всех кислот есть атомы водорода (один или несколько в зависимости от кислоты), которые специальным образом соединены с остальной частью молекулы. В водном растворе кислоты диссоциируют (разъединяются), отдавая в этот раствор водород в виде ионов. То есть кислота теряет в водном растворе один или несколько ионов водорода. Для нас это принципиально важно, потому что этот самый ион водорода или протон и есть то самое вещество, которое наши рецепторы воспринимают как кислое.

Но кислоты диссоциируют по-разному. Есть сильные, как правило, неорганические кислоты (соляная и серная), которые в водном растворе диссоциируют полностью. А органические кислоты, к сожалению, слабые и диссоциируют частично. То есть какая-то часть водорода отсоединяется, а какая-то остается. И причины, почему это происходит, очень сложны. Обсуждать их сейчас не будем. Можно констатировать одно: количество кислоты и концентрация ионов водорода — вещи коррелируемые, но не зависящие друг от друга напрямую. Забегая вперед, скажем, что концентрация водорода — это и есть рН.

Что тут важно для сидродела? В растворе с высокой концентрацией ионов водорода мелкие микроорганизмы прекращают свою жизнедеятельность, а дрожжи — более крупные клетки — до определенного момента чувствуют себя хорошо. Это означает, что рост концентрации ионов водорода обеспечивает безопасность сусла в процессе брожения без необходимости его сульфитировать. То есть кислотность среды обеспечивает защиту от нежелательных микроорганизмов.

При этом, как мы уже поняли, эти самые ионы водорода дают нам ощущение кислоты на языке. И казалось бы, для измерения этого нам должно хватить. Но жизнь для нас устроена сложнее. Потому что у нас есть слюна — буферный раствор, который может первую кислоту просто смывать. Общее количество кислот — это мера глубины кислого вкуса. Первая кислота на языке — это рН. После того, как первый вкус проходит, глубина дальнейшего развития этой кислоты во вкусе уже определяется резервом (общим количеством кислот в сидре). Таким образом, нам нужно измерить и концентрацию ионов водорода, и общее количество кислот в растворе.

Начнем с водорода. Эмпирическим путем было доказано, что произведение концентраций водорода и гидроксила в воде является величиной постоянной.
[H+] * [OH-] = 10⁻¹⁴

И величина эта 10 в -14 степени. Это означает, что чем больше [Н+], тем меньше [ОН-] и наоборот. То есть измеряя концентрацию водорода, мы можем давать характеристики и кислотности и щёлочности раствора. В дистиллированной воде концентрация [Н+] и [ОН-] равны между собой (это диссоциация самой воды H2O = [Н+] + [ОН-]). То есть их по 10⁻⁷.

Однако пользоваться таким громоздким и очень маленьким значением, как, например, 10 в -7 степени не очень удобно. Поэтому для измерения кислотности его немного преобразуют:
[H+] = 10⁻⁷ => Ln [H+] = -7 => - Ln [H+] = 7

Ну, а потом «- Ln» заменяют на «P» и убирают плюсик у водорода. Так появился рН — привычный нам способ выражения концентрации ионов водорода в растворе. Соответственно, шкала рН — логарифмическая, поэтому — простыми словами — рН раствора 3 и рН раствора 4 отличаются друг от друга кислотностью в 10 раз. рН = 0 — это кислый раствор, рН = 14 — полное отсутствие кислоты.

Существует многократно подтвержденная точка зрения, что есть некий уровень рН, при котором брожение сидра может происходить достаточно спокойно без риска заражения ненужными микроорганизмами. Называются, правда, несколько разные значения, но в среднем, это рН 3,5. Если рН больше 4, это означает, что кислотность меньше и есть риск, что микроорганизмы поучаствуют в процессе брожения и могут дать вкусы, которые нам не нужны.

Чтобы измерить рН, надо купить простой рН-метр, где в инструкции из трех пунктов изложено, как им пользоваться.

Знать его нам нужно для того, чтобы понимать, сколько потенциальных водородов может еще поступить в этот раствор (количество поступивших мы уже выяснили, померив рН).

Все кислоты реагируют с щелочами: водороды вступают во взаимодействие с гидросильными группами, которые есть у щелочей. В результате образуется вода. При этом реакция длится, пока не иссякнет весь водород в кислоте или гидроксил в щелочи. Этот факт лежит в основе принципа «титрования», которому посвящен ГОСТ 32114-2013, где все очень хорошо и понятно написано.

Берется известное количество известной щелочи, добавляется индикатор (который меняет свой цвет в зависимости от кислотности раствора), а потом по капле вещество, в котором измеряется кислота. В тот момент, когда полученный раствор станет нейтральным по цвету, процесс останавливается, делаются нехитрые расчеты и получается общее количество (!) ионов водорода (в химии количество выражают не в шт., а в молях, но идея та же).

Однако в растворе содержится большое количество разных кислот, и все они дали свой водород на это титрование. А само титрование никак не дало нам информацию о том, какие это кислоты. Как нам оценить результаты?

Для этого используется два разных подхода. У нас этот параметр выражается в граммах на литр в самой популярной (как мы думаем) в растворе кислоты. То есть в нашем случае — яблочной, в виноделии — винной. А вот в некоторых других странах используют для выражения результата некую стандартную кислоту (обычно серную), которой, очевидно, ни в соке, ни в сидре нет и в помине.

Второй подход позволяет сравнивать кислотность разных жидкостей (например, сидра и вина), а в первом случае результат получается ближе к «жизни». Когда мы говорим, что кислотность в сидре эквивалентна 6 гр/л яблочной кислоты, нам слышать это комфортнее, чем утверждение, что эта кислотность соответствует 4,4 гр/л серной кислоты. Хотя речь идет о равных величинах.