domenica 2 dicembre 2012

Le caratteristiche dell'acqua per la birrificazione


L'acqua: in percentuale è sicuramente l’ingrediente più importante ma anche quello a cui si fa meno attenzione. La sua composizione può influenzare sia il gusto che la produzione nel caso dell’ all grain, anche se l’acqua usata è buona da bere la sua composizione interagisce con le altre materie prime caratterizzando il gusto finale. Ad esempio i solfati combinandosi con i luppoli danno un amaro pungente, il cloro combinandosi con altre ingredienti della birra può formare colorofenoli e dare un gusto di medicinale.
Le caratteristiche più importanti da conoscere sono:
·            
                   Ph
·                Composizione in ioni
·                Durezza
·                Alcalinità
·                Durezza temporanea
·                Alcalinità residua


PH

Nell’acqua oltre alle molecole di 
H2O sono presenti ioni H+ (idrogeno) e ioniOH- (ossidrile).
Quando gli ioni H+ sono in equilibrio con gli ioni OH- la soluzione si dice neutro e il ph vale 7.
Se gli ioni H+ prevalgono la soluzione si dice acida e il ph è minore di 7.
Se gli ioni OH- prevalgono la soluzione si dice alcalina e il ph è maggiore di 7.
I valori del ph sono importanti da monitorare durante il masch poiché permettono, insieme al controllo delle temperature, il regolare svolgimento delle reazioni enzimatiche (la trasformazione degli amidi in zuccheri) e durante lo sparge perché un pH elevato sopra i 5.7 può estrarre dalle trebbie tannini e polifenoli che daranno astringenza eccessiva alla birra finita.
Durante l’ammostamento il valore del ph ideale è di 5,3-5,5 misurato a temperatura di mash, 5,6-5,8 misurato a temperatura ambiente(circa 20 C°)

Composizioni di ioni

Calcio-Magnesio-Sodio-Bicorbonati-Cloruro-Solfato-Ferro-Cloro-Magnese-Nitrati-Nitriti-Ammonio-Rame-Zinco

Il sodio e il cloruro contribuiscono a dare corpo alla birra; in particolare il cloro fa spiccare la dolcezza del malto.

Il solfato è l'elemento che influenza maggiormente i tassi di luppolo permettendo all' aroma amaro di risaltare.

Il calcio favorisce la precipitazione delle proteine durante la bollitura del mosto mentre il magnesio è considerato un valido nutriente del lievito.

I più importanti da conoscere per chi deve fare birra all grain sono il Calcio e il Bicarbonato.
Il calcio è quello che determina la durezza dell’acqua. E’ necessario per le attività enzimatiche che convertono gli amidi in zuccheri. Insieme ai fosfati permette il naturale abbassamento del ph del mosto fino a valori ottimali. Le quantità ideali sono dai 50 ai 200 ppm. Quantità eccessive possono creare problemi durante lo sparging  possono far precipitare una quantità eccessiva di fosfati che sono indispensabili per il lievito durante la fermentazione. In caso di acqua povera di calcio, per aggiungerlo si possono usare solfato di calcio(gypsum) e cloruro di calcio. Di solito si preferisce il secondo in quanto il primo tende a sentirsi maggiormente nella birra.
Il Bicarbonato determina l’alcalinità dell’acqua e quindi in quantità eccessive non permette durante il mash di ottenere valori ideali nel mash. Può portare a rendimenti più bassi del proprio impianto e durante la fermentazione  non avendo ph ottimali si possono avere problemi.
Nelle birra in cui vengono usati solo malti chiari anche valori di 50 ppm possono portare a valori non ottimali di ph, e quindi è necessaria l’aggiunta di acidi (citrico, lattico), mentre se si usano molti malti scuri anche con valori di 200ppm il ph dovrebbe abbassarsi naturalmente.

Durezza

Per 
durezza dell'acqua si intende un valore che esprime il contenuto di ioni di calcio e magnesio presenti nell’acqua.
La formula che esprime la durezza è:
       
  HD= 2,5 x (CA) + 4,16 x (Mg)

HD è la durezza totale espressa in parti per milioni di CaCO3 (gesso)
CA è la concentrazione di calcio in ppm, Mg di magnesio in ppm.
Per una birra con solo malti chiari è meglio avere un valore di almeno 50 ppm di calcio.

Alcalinità

Nella pratica rappresenta la capacità dell'acqua a resistere a cambiamenti indotti del suo pH con l’aggiunta di acidi. Questa resistenza è dovuta alla presenza di ioni HCO3 e CO3 che tendono ad assorbire gli ioni H+ formando acido carbonico (H2CO3).
Quindi per abbassare il ph di un acqua molto alcalina serviranno dosi notevoli di un acido.
Per approssimazione si può dire che l’alcalinità è dovuta dalla HCO3 e la formula è:

Alk = (HCO3) x 50/61

Alk
  è l’alcalinità espressa in ppm di CaCO3
HCO3 è la concentrazione di ioni HCO3(bicarbonato) espressa in ppm
50/61 è un fattore di conversione
L’alcalinità impedisce il naturale calo del ph nel mash, vanno quindi eliminati gli ioni HCO3 quando questi sono presenti in quantità di 50-100 ppm

Durezza temporanea

La durezza temporanea è dovuta solo ai bicarbonati di calcio e magnesio. Viene chiamata temporanea perché questi ioni dopo l'ebollizione precipitano. Se si fa bollire  un'acqua molto dura, una volta raffreddata sul fondo della pentola si può notare una posa bianca (CaCO3=gesso). Si ottiene sperimentalmente sottraendo alla durezza totale la durezza permanente. Essa è dovuta soprattutto alla presenza dei bicarbonati di calcio e magnesio.

CaCO3+H+ = Ca + HCO3

Dopo la bollitura viene sprigionato idrogeno H+ quindi il ph scende e diminuisce la durezza dell’acqua con il precipatare del calcio che va a formare il gesso. La durezza eliminata con la bollitura si chiama Durezza temporanea (TH) mentre la rimanente è detta 
Durezza permanente(PH) la quale è dovuta a tutti i sali che dopo l'ebollizione non precipitano come carbonati e rimangono in soluzione (comprende quindi solfati, cloruri e i nitrati di calcio e magnesio),quindi:

HD=TH+PH

Precipitando sia il calcio che i bicarbonati diminuisce sia la durezza che l’alcalinità.

Se 
HD>Alk (c’è piu calcio e magnesio che bicarbonati)  TH=Alk
Se Alk>HD (ci sono più bicarbonati che calcio e magnesio)  TH=DH

Alcalinità residua

Questa grandezza fornisce indicazioni utili sulla qualità della nostra acqua in previsione del raggiungimento del ph ottimale nel mash. L’alcalinità residua è definita dalla formula:

RA = Alk-0.71 x (Ca) – 0.59 x (Mg)

RA = alcalinità residua espressa in ppm di CaCO3
Alk = alcalinità epsressa in ppm di CaCO3
Ca = concentrazione di calcio in ppm
Mg = concentrazione di magnesio in ppm

Se non si conosco calcio e magnesio ma si conosce la Durezza totale HD si può ipotizzare:

Mg =C a/4
HD= 2,5 x (CA) + 4,16 x (Ca)/4 = 3,54 x (Ca)
Ca = HD/3,5
Mg = HD/ (4x3,54) = HD / 14,16

RA = Alk – 0,24 x HD

Conoscere l’alcalinita è utile perché una variazione di 180 ppm corrisponde ad una variazione del ph di mash di 0,3 rispetto al ph di mash con gli stessi grani ma con acqua distillata.

ΔPh = (RA/180) x 0,3

In conclusione:

·         Se RA è minore di 50 e Ca è compreso tra 50 e 100 e usiamo malti chiari avremo valori di ph ottimali
·         Se RA è minore di 50 e usiamo malti scuri il ph potrebbe abbassarsi troppo, dovremmo considerare l’aggiunta di calce idrata per rialzarlo.
·         Sa RA è superiore a 50 e usiamo solo malti chiari potremmo avere valori di ph troppo elevati, dovremo considerare la possibilità di dover decarbonare l’acqua o acidificare il mash con l’aggiunta di malto acido, di cloruro di calcio, di solfato di calcio o più drasticamente acido lattico.
·         Se RA e sensibilmente superiore a 50 e utilizziamo malti scuri, allora dovremmo ottenere valori del ph ottimali.

Conoscere la composizione dell’acqua

Se si usa acqua del rubinetto si possono avere su richiesta i dati della composizione dell’acqua, altrimenti bisogna usare gli appositi kit. Questi kit forniscono una sostanza reagente che viene aggiunta a 5 o 10 ml di acqua formando una soluzione colorata. Si aggiungono poi gocce di un'altra sostanza detta indicatore. Quando alla n° goccia il colore della soluzione cambia in base alla quantità di gocce aggiunto avremo il nostro valore (sono fornite le tabella che indicano in base al numero di gocce la misura in ppm che cerchiamo).

I kit più utili e che si trovano anche nei negozi di acquariologia sono:

DH durezza totale  (8-10 euro)
KH durezza temporanea  (8-10 euro)
Calcio  (13-15 euro)

Trattamenti dell’acqua possibili

Decarbonatazione per bollitura
Decarbonatazione per aggiunta di calce idrata
Acidificazione dell’acqua
Sintesi

Durante il mash possiamo:
Aggiungere calcio (solfato di calcio,cloruro di calcio)
Utilizzare malti scuri o acidi
Alcalinizzazione del mash (aggiunta di acalce idrata)


Sali per trattare l’acqua

I sali solitamente utilizzati sono (reperibili in negozi di enologia ed homebrewing):

CaSO4  Solfato di calcio     MgSO4  Solfato di magnesio       NaCl    Cloruro di sodio
CaCl2  Cloruro di calcio      NaHCO3 Bicarbonato di sodio   CaCO3 Carbonato di calcio
   

Ogni sale ha un rapporto definito dei suoi singoli costituenti, in particolare se aggiungiamo 1 grammo otteniamo (per alcuni la somma non è 1 perché il conteggio incude anche H2O, acqua):

CaSO4=0.23Ca++ + 0.56SO4
MgSO4=0.1Mg++ +0.55SO4
NaCl = 0.39Na++ 0.61Cl
CaCl2= 0.27Ca++  +0.48Cl
NaHCO3=0.27Na+ +0.71CO3-
CaCO3 = 0.40 Ca++ + 0.60 CO3-



esempio:
Se sto facendo un IPA e voglio aggiungere 100 ppm di calcio quanto gypsum devo aggiunger(solafto di calcio)?

Se aggiungo gypsum non aggiungo solo calcio, ma solo il 23% saranno ioni calcio.

per 40 lt. di acqua voglio aggiungere 100 ppm (milligrammo/litro) di calcio

40 lt x 100 mg/lt. = 4000 mg di calcio necessari
gypsum=23% calcio
4000 x 0,23 = 17391 mg
17391mg = 17grammi




Nessun commento:

Posta un commento