Ajustes de pH y de composición del agua

Ajustes de pH y de composición del agua

Durante la maceración el pH de agua debería ser de 5.4–5.8 (midiendo una muestra que ha sido enfriada hasta la temperatura ambiente, en temperatura de maceración el pH será más bajo, por unos 0,3). Habitualmente, tras añadir las maltas el pH se estabiliza en esta franja, pero a veces (en caso de cervezas claras y agua dura) no baja al nivel deseado y es necesario recurrir a productos químicos.
Podemos encontrar otras recomendaciones para el pH de maceración, por ejemplo: 5.45-5.65 (Dennis Briggs), 5.55-6.05 (Charles Bamforth y William Simpson), 5.2-5.6 (rango habitualmente considerado óptimo por los cerveceros), 5.2-5.4 y 5.4-5.6 (rangos propuestos por John Palmer para las cervezas claras y oscuras, respectivamente).

Acidificación

La forma más sencilla de bajar el pH es utilizar maltas ácidas en una cantidad de 20-250 g. Debemos tener en cuenta que en caso de utilizar más de 150 g para elaborar un lote de 20 litros el sabor de malta puede afectar el sabor de la cerveza (el acidificante en este caso es el ácido láctico).

Otra manera de bajar el pH es añadir alguno de los siguientes ácidos:

• láctico — seguro y fácil de conseguir, pero si añadimos más de unos 5 ml (lote de 20 l) se puede notar en el sabor de la cerveza.
• fosfórico — es menos notable en el sabor comparando con el ácido láctico, pero su uso provoca pérdida de calcio del agua, lo que puede ser beneficioso o no, dependiendo del nivel de dureza del agua.
• sulfúrico o clorhídrico — su uso provoca la formación de cloruros o sulfatos naturalmente presentes en el agua y puede ser beneficioso. Su desventaja es que son altamente corrosivos, hay que extremar las precauciones y operar con cantidades pequeñas.

Medición de pH

El pH del macerado se puede medir utilizando tiras indicadoras o un pH-metro. El pH-metro es bastante costoso. Para las aplicaciones cerveceras no se deben utilizar los modelos más baratos porque no aseguran la precisión suficiente. Además, el mosto viscoso es un ambiente difícil para los sensores sensibles. Adicionalmente por lo menos cada dos años hay que cambiar el sensor (la sonda) porque pierde su precisión. También se debe realizar calibraciones regulares utilizando líquidos calibradores especiales. Por estas razones las tiras indicadoras de pH parecen ser una alternativa mejor. Se deben utilizar las tiras con intervalos de medida muy cortos, de 5.0 a 6.0, para conseguir la mayor precisión. Las tiras disponibles en las tiendas cerveceras pueden ser algo caras, pero cumplen muy bien con su función. Para ahorrar se pueden cortar las tiras en dos longitudalmente. Si optamos por un pH-metro ese debería tener la precisión de por lo menos ±0.05.

El pH se debe medir unos 5-10 minutos después de añadir las maltas (junto con los posibles agentes acidificantes) cuando ya hayan ocurrido las reacciones. Si utilizamos malta ácida podemos añadirla antes, en el proceso de calentar agua. Para medir pH recogemos una pequeña muestra del macerado y la enfriamos hasta la temperatura ambiente. Como se ha comentado antes, el pH en la temperatura de maceración es unos 0,3 puntos más bajo.

Modificación de composición del agua

Es un tema para los cerveceros más avanzados. Antes de empezar a modificar el agua hay que tener en cuenta que la modificación de composición del agua permite elaborar cervezas excelentes, pero solo si ya elaboramos cervezas muy buenas.

En este caso cambiamos no solo el pH de agua, sino su composición química para realzar ciertas características de nuestra cerveza.

Los iones presentes en el agua que son más relevantes desde el punto de vista cervecero son los siguientes:

Cationes

• Ca (calcio) — debe estar entre 50-150 ppm. Es el culpable principal de la dureza del agua, pero también es imprescindible para la levadura. Si está por debajo de 50 ppm, podemos tener problemas con clarificación de la cerveza. Ayuda también a enzimas durante la maceración. Cationes de Ca que acompañan a los aniones HCO₃ crean la denominada dureza temporal del agua (temporary hardness), y con otros aniones crean la denominada dureza permanente del agua (permanent hardness).
• Mg (magnesio) — 0-50 ppm. Similar al calcio. No lo necesitamos en el agua, la cantidad necesaria para la levadura se obtiene de malta.
• Na (sodio) — 0-150 ppm. De poca importancia para los cerveceros, sin embargo las concentraciones altas producen cerveza más redonda y dulce, y una vez superado cierto nivel puede dejar sabor salado. Es mejor utilizar agua con menos sodio.

Aniones

• SO₄ (sulfatos) — 0-350 ppm. Acentúan el amargor de la cerveza, lo hacen más áspero, más seco. Hay quien recomienda que en caso de cervezas muy lupulizadas se debe asegurar que los sulfatos sean el componente mayoritario del agua. Sin embargo, en caso de sulfatos y cloruros no es tan importante su total absoluto como las proporciones entre ellos. De todos modos, en caso de más de 400 ppm de SO₄ el amargor puede resultar desagradable.
• Cl (cloruros) — 0-250 ppm. Acentúan el sabor maltoso y plenitud de sabor. Más de 300 ppm puede provocar sabores farmacéuticos.
• HCO₃ (bicarbonatos) — 0-300 ppm. El contenido de bicarbonatos determina cuales cervezas saldrán bien. 0-50 ppm cervezas claras, ligeras. 50-150 ppm cervezas ambar, marrones. 150-250 cervezas oscuras, tostadas. En caso de los stouts en particular el contenido alto de bicarbonatos permite superar la acidez de maltas tostadas.

Diseñando la composición del agua hay que tener en cuenta las reglas siguientes:

• Nivel de Ca tiene que ser superior a 50 ppm
• Cuanto más oscura la cerveza, más alto debería ser el nivel de bicarbonatos. Para las cervezas tipo pils es mejor tenerlo cerca de 0, para las stouts 200 y más.
• Es importante la proporción de sulfatos y cloruros, más importante que la cantidad de cada uno por separado. Si la proporción es cerca de 1:1 (equilibrio) su efecto sobre la cerveza es neutral. Si los sulfatos son el componente con presencia mayor, por lo menos el doble de los cloruros, acentúan los sabores del lúpulo. Si el componente mayor son los cloruros, acentúan los sabores a malta.

Para modificar el agua tenemos que conocer su composición y tener sales de calcio: sulfato de calcio (yeso), carbonato de calcio (creta), cloruro de calcio. Con menos frecuencia se utilizan sal de Epsom (sulfato de magnesio), bicarbonato de sodio y sal de mesa (cloruro de sodio).

La forma más sencilla de utilizarlas es añadir al macerado una cucharadita de: yeso para cervezas lupulizadas, cloruro de calcio para cervezas maltosas, creta para cervezas oscuras. Para los cálculos precisos hay que utilizar un programa adecuado, como por ejemplo nuestra calculadora.

Interpretación de análisis de composición del agua

El informe de análisis de composición del agua se lo podemos pedir a nuestro proveedor de agua potable. Estas empresas están obligadas a hacer los análisis y habitualmente no tienen nada en contra para compartir los resultados.

En el análisis buscamos las siguientes posiciones:

• Dureza general
• Cloruros Cl
• Sulfatos SO₄
• Bicarbonatos HCO₃
• Calcio Ca
• Magnesio Mg
• Sodio Na

Los datos deberían ser proporcionados en unidades de mg/litro, lo que son ppm (partes por millón). Puede que no estén todas las posiciones en el informe, pero como mínimo debe especificar la dureza general y la cantidad de cloruros.

La dureza aporta informaciones útiles. Puede expresarse en grados de escala alemana o como CaCO₃, pero esto no tiene nada que ver con el nivel actual de CaCO₃ en el agua, es meramente la unidad (1 grado alemán = 17,848 expresado como CaCO₃), ya que es una representación de todos los componentes de la dureza del agua como el CaCO₃. Los símbolos utilizados para la escala alemana que podemos encontrar son °n, °d, °dH o dGH.

La dureza del agua viene determinada por dos iones: Ca y Mg, y podemos calcularla utilizando la siguiente formula:

[Ca (ppm)/20+Mg (ppm)/12,1]*50 = Dureza del agua expresada como CaCO₃

Por ejemplo, en el análisis vemos que la dureza son 252 mg CaCO₃/l (~14 grados alemanes, el agua moderadamente dura). Suponiendo que la totalidad de dureza se debe a calcio:

(Ca/20)*50 = 252 y con esto calculamos el contenido máximo probable de Ca, en este caso sería 100,8 ppm.

También podemos asumir que Mg supone un tercio o un cuarto del contenido de Ca y así calcular rangos orientativos de nuestros minerales.

A veces en el análisis encontramos la alcalinidad expresada como mg/l CaCO₃ (otra vez es únicamente la unidad, no tiene nada que ver con la dureza como CaCO₃). El compuesto principal responsable por la alcalinidad del agua es ion HCO₃, lo que nos permite calcular su cantidad en ppm multiplicando la alcalinidad (expresada como CaCO₃) por el coeficiente 61/50. También al revés, disponiendo de concentración de HCO₃ en ppm podemos calcular la alcalinidad (multiplicando por 50/61).

El contenido de HCO₃ podemos calcular utilizando el test de dureza carbonatada (KH) para el acuario. Habitualmente mide la dureza en grados alemanes y podemos utilizar las siguientes fórmulas para hacer los cálculos:

Ejemplo: si la dureza carbonatada son 6 grados alemanes y un grado alemán son 17,848 de alcalinidad como CaCO₃, lo que son 6*17,848 = alcalinidad 107 como mg/l CaCO₃. Ahora lo multiplicamos por el coeficiente 61/50 y como resultado obtenemos 130 ppm de HCO₃, es decir alcalinidad alta, el agua está buena para elaborar cervezas marrones y oscuras.

El pH del agua no es muy importante porque dependiendo de la capacidad amortiguadora de los minerales presentes en el agua, después de añadir las maltas en algunos casos el pH puede bajar bastante, y en otros casi no se ve afectado. Para aplicaciones cerveceras se utiliza una medida mejor: la alcalinidad residual.

Alcalinidad residual

En realidad lo importante es la alcalinidad residual, es decir, lo que queda después del contacto de cationes (principalmente Ca y Mg, dureza del agua) con aniones (principalmente HCO₃, pero también SO₄, Cl, es la alcalinidad del agua). Podemos calcularla con precisión conociendo el contenido de los minerales mencionados y ajustarla para nuestra cerveza. La alcalinidad residual debería ser igual a 0 (agua neutra) solo para cervezas muy claras, para cervezas oscuras es mejor que agua sea bastante alcalina para compensar la acidez introducida por las maltas oscuras.

Los valores orientativos de alcalinidad (en unidades “como CaCO₃”) son:

• para cervezas claras -50 hasta 0
• para cervezas ambar, marrones 0-100
• para cervezas oscuras 100-200

Ablandamiento del agua

Es posible reducir la dureza del agua eliminando la dureza temporal (carbonatada). Se consigue hirviendo el agua o añadiendo hidróxido de calcio (Ca(OH)₂).

Otro método es diluir el agua de grifo con agua destilada, desmineralizada o procedente de OI (osmosis inversa). Por ejemplo, diluyendo en proporciones 1:1 se reduce el contenido de todos los minerales (y la dureza) por mitad. Podemos también utilizar agua pura y componer su contenido desde cero utilizando sales de calcio.

En caso de hervir agua para ablandarla, se procede de forma siguiente: cuando el agua llegue a punto de ebullición lo dejamos hervir durante unos cuantos minutos y luego esperamos hasta que en el fondo se asiente un polvo blanco, CaCO₃, lo que tarda unas 2-3 horas. Posteriormente decantamos el agua. No debemos esperar demasiado tiempo porque el CaCO₃ se diluirá lentamente. Antes de hervir podemos añadir una cucharadita de sal de calcio, por ejemplo creta, para que sirva como centro de cristalización para CaCO₃.

En cualquier caso debemos preparar el agua en cantidad suficiente para la maceración, lavado y posibles adiciones durante la lupulización.

Observaciones

Con estos conocimientos podemos empezar a diseñar la composición del agua final. Para ello utilizamos un programa destinado precisamente para tal fin, como por ejemplo nuestra calculadora.

Introducimos en el programa la cantidad de minerales presentes en nuestra agua y adiciones necesarias de sales de calcio. Controlamos si la alcalinidad residual encaja con nuestro estilo de cerveza y luego comprobamos cuales aniones dominan: cloruros o sulfatos. Para cervezas muy lupulizadas deberían dominar los sulfatos, para cervezas maltosas los cloruros (por lo menos el doble).

Otra manera de afrontar este tema es intentar a reproducir la composición del agua en la ciudad de donde viene el estilo particular (Pilsen, Múnich, Burton, Londres, Dublín etc.). Este método tiene algunas desventajas, por ejemplo no sabemos de dónde viene el agua utilizada por una cervecería en concreto, no sabemos si el agua ha sido modificada y tampoco sabemos si a lo largo de la historia el perfil de agua era similar que hoy. Comprobando la composición del agua de una ciudad hay que fijarse en la alcalinidad (bicarbonatos), cuál de los aniones (Cl o SO₄) está presente en mayor cantidad y en qué proporciones con el otro, e intentar a reproducir estas características.

Cuando ya tengamos calculadas las cantidades de sales, las añadimos al macerado junto con las maltas. Si lo hemos calculado bien, el pH debería estar dentro del rango correcto. Si aparte del pH nos interesa el sabor, debemos controlar también la composición del agua utilizada en el proceso de lavado. De todas formas no podemos añadir las sales directamente al agua, porque no se diluirán, por lo tanto añadimos las sales a la olla de cocción al principio de lupulización o añadimos más al macerado (ojo, porque en este caso corremos el riesgo de bajar el pH demasiado).

Teniendo en cuenta todo lo anterior, también debemos tener cuidado de no añadir demasiadas sales. Son un elemento ajeno, químico, y a partir de cierta cantidad se notarán en el sabor. Podemos asumir que adición de 10 g de polvo o 10 ml de ácido es un límite seguro. Si lo superamos significativamente, debemos considerar otro método para modificar inicialmente la composición del agua, por ejemplo hervirla, diluirla con agua desmineralizada etc.

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