Agua

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Por Nicolás Felici

De todos los elementos que forman la cerveza, probablemente el agua sea el más importante y el menos atendido de todos.

Hay que saber prepararla y calcular la cantidad necesaria para la elaboración para no quedarse sin agua a la mitad del proceso. También hay que saber cómo modificarla para poder recrear un estilo auténtico o mejorar el sabor de la cerveza y saber corregirla para alcanzar el pH óptimo.

La química del agua es un tema tan amplio que podría llenar más de un libro. Aquí solamente vamos a discutir algunos de los aspectos fundamentales del agua en relación con la cerveza. 

El primero del que hablaremos es sobre la cantidad necesaria. Todos sabemos que para hacer 20 litros de cerveza hacen falta más de 20 litros de agua.

Más de una vez le ha pasado a uno que se quedó sin agua preparada al momento de lavar y tuvo que preparar más agua de apuro o como preparó mucha agua lavó de más y se le fue la densidad muy abajo y tuvo que hervir mucho tiempo para evaporar y aumentar la densidad.

Hay un cálculo sencillo para saber cuánta agua va a ser necesaria para la cocción.

Empezamos con los 20 litros finales de cerveza que queremos, a eso le sumamos el agua que quedó en la malta usada, el agua evaporada durante el hervor, el agua que quedó en el equipo, fondo del macerador, mangueras, etc. y la contracción del volumen del mosto cuando se enfría.

Analicemos cada uno de estos puntos antes de ilustrar todo con un ejemplo global.

Durante la maceración la malta absorbe una gran cantidad de agua, tanta agua que el peso de la hez de malta está formado en un 80% por agua y un 20% de grano. Ahora, el peso de la hez de malta seca no es el mismo que el del grano nuevo, durante la maceración el almidón se convirtió en azúcar y el azúcar se disolvió en el agua, formando el mosto, entonces queda sólo una fracción de lo que era antes de macerarse. El peso de la hez de malta seca es de cerca del 40% del peso original (basado en un rendimiento del 70 % sobre una malta de extracción máxima, en laboratorio, del 80% del peso del grano), es decir, si tenemos 4000 g de malta nueva, una vez usada su peso será de 1600 g. Esos 1600 g. son el 20% del peso de la hez de malta, entonces el peso restante es de 6400 g., que equivalen a 6400 ml.

Durante el hervido se evapora una cantidad constante de agua, dependiendo de cada equipo. Para determinar esta cantidad se puede hacer un experimento o anotarlo la próxima vez que elabore. Si no conoce cuánta agua que evapora su equipo, o nunca hizo cerveza, para unos primeros cálculos se puede asumir que normalmente evaporará una cantidad de agua igual al 5% del volumen de su olla por hora, basado en la experiencia de las grandes cervecerías. Esto es, para una olla de 20 litros, evaporará 1 litro por hora.

Es posible que durante la elaboración quede líquido estancado que no se pueda aprovechar, por ejemplo en el fondo del macerador (que quede por debajo del falso fondo o chupapalmer y no pueda ser extraído), en las mangueras o caños de recirculado y trasvase, supongamos que en total suman 2 litros. También hay que agregar el agua que queda en el fondo de la olla, junto con los restos de lúpulo, agreguemos 0,5 l más.

El agua (y el mosto también) cuando se calienta se expande y en ebullición ocupa un 4% más que cuando está a 20ºC.

Suponiendo 20 l de cerveza hecha con 4 kg de malta y hervida durante 1 hora. Vamos a necesitar:

Otro aspecto fundamental del agua es el del pH. Según los químicos especializados existen sólo tres compuestos hallados comúnmente en el agua que modifican el pH de la maceración. El primero es el bicarbonato (HCO3-), comúnmente mencionado como dureza temporal o alcalinidad. Éste aumenta el pH del agua. Los otros dos iones son el calcio (Ca++) y el magnesio (Mg++) y sirven para bajar el pH. Aunque existen muchos otros compuestos presentes normalmente en el agua, no tienen un efecto apreciable en el pH de la maceración.

Los efectos de estos tres componentes fueron integrados por P. Kolbach en una ecuación para calcular la alcalinidad residual y predecir en forma aproximada el pH del macerado. La ecuación nos permitirá calcular cuánto se alejará el pH del macerado con nuestra agua de uno realizado con agua destilada, es decir, sin sales disueltas.

La ecuación requiere datos que saldrán de un análisis del agua a usar y expresados en partes por millón (ppm) o mg/l. Una vez que se calcule la alcalinidad residual, deberá ser convertida a un valor de pH relativo. Básicamente 10 grados de alcalinidad residual equivalen a 0,3 puntos de pH. Esta conversión está integrada en la ecuación completa que es la siguiente:

pH = 5,8 + {0,028 x [(CaCO3 ppm x 0,056) – (Ca ppm x 0,04) – (Mg ppm x 0,033)]}

El rango de pH óptimo de maceración está entre 5,2 y 5,5. Puede aplicar esta ecuación a su agua para saber qué tan alejado del objetivo está y cuánta atención debe prestarle al pH de la maceración.

Para corregir el pH de la maceración se pueden seguir tres caminos: agregar maltas especiales, agregar sales o seguir otros medios para tratar el agua.

Usando, incluso pequeñas cantidades, de maltas especiales (caramelos, chocolates, tostadas, etc.) se puede bajar el pH hasta en 0,5. Si se utiliza un 10 % de maltas caramelizadas, el pH baja en 0,3, usando un 20%, baja 0,5. Muchas recetas tienen tantas maltas especiales que no hace falta preocuparse en corregir el pH.

Para cervezas pálidas, se pueden usar sales de calcio o magnesio, como sulfato de calcio (yeso), cloruro de calcio, o sulfato de magnesio (sales de Epsom), para corregir el pH. Usando los cálculos que se mencionarán más adelante calcule las ppm de calcio o magnesio que se agregan y sume esta cifra a la cantidad de calcio o magnesio de su agua en la ecuación para predecir el pH de su maceración. Esto le dará una idea del impacto de las sales agregadas en el pH de su maceración.

Si usted está muy lejos del pH óptimo, entonces puede considerar cambiar el agua original de alguna forma, puede diluirla con agua destilada (libre de sales) o hervirla para remover la alcalinidad temporal. Si esto es inútil, entonces puede agregar ácido de grado alimenticio (como cítrico, fosfórico o láctico) a la maceración, pero tenga cuidado, los ácidos suelen venir muy concentrados y es muy fácil agregar demasiado.

Para ajustar las cantidades de los diferentes iones se puede agregar sulfato de calcio, cloruro de calcio, sulfato de magnesio, carbonato de calcio o cloruro de sodio. Para calcular la cantidad a agregar hay que tener en cuenta que la concentración individual de cada ion no será igual a la concentración total de la sal, es decir, si agregamos 100 mg de CaCO3 a 1 l de agua destilada no tendremos 100 mg de Ca y 100 mg de CO3. Como el carbonato de calcio está formado por dos iones cada ion representa una fracción de la sal, entonces en 100 mg de carbonato de calcio tenemos 40 mg de [Ca 2+] (ion calcio) y 60 mg de [CO3 2-] (ion carbonato). También hay que aclarar que la concentración de los iones se mide en ppm (partes por millón) que equivalen a mg/l. Es decir que en un litro de agua con 100 mg de cloruro de sodio (sal común) tendremos 100 ppm de sal.

Siguiendo ahora con el ejemplo anterior, voy a necesitar 30,8 l de agua a los que les quiero agregar 100 ppm (mg/l) de calcio. ¿Cuánto sulfato de calcio deberé agregar? Simplemente debo multiplicar este número por la cantidad de litros totales a tratar para saber la cantidad de calcio que necesitaré:

30,8 l x 100 mg/l = 3080 mg = 3,08 g de calcio

Para determinar la cantidad de sulfato de calcio requerida bastará con dividir esta cantidad por el porcentaje de calcio presente en el sulfato de calcio, que es 23%

3,08 g / 0,23 = 13,4 g de sulfato de calcio

También esto se puede calcular en la dirección opuesta. Por ejemplo, se puede preguntar cuantas ppm, de cloruro se agregarán con 10 g de cloruro de calcio en 20 l, es decir 500 ppm (10000 mg / 20 l). Como el cloruro equivale al 48 % del cloruro de calcio, agregué 240 ppm (500 ppm x 0,48).

El propósito último del agregado de sales es el de igualar su agua a la de grandes centros cerveceros mundiales, como Londres, Munich, Pilsen, etc. A pesar de que dichos cálculos pueden parecer tediosos, sólo hará falta hacerlos una vez. A menos que el agua que utilice varíe mucho, puede trazar un plan de tratamiento para cada tipo de agua que quiere lograr y simplemente repetirlo cuando lo desee.

A continuación agrego una tabla en la que figuran las sales más comúnmente usadas y el porcentaje que representan sus iones de su peso total.

Existen sales que son imposibles de preparar libres de moléculas de agua, debido a que terminan formando unos enlaces bastante estables con las moléculas de sal. El peso que aporta el agua a esa molécula de sal es importante porque si está agregando una sal a agua al hacer los cálculos habrá que tener en cuenta que también se está pesando agua, y corregir el peso en forma adecuada. Tal es el caso del cloruro de calcio, el sulfato de calcio y el sulfato de magnesio. Además, en teoría, el agua esta formando parte de esa molécula. La soda cáustica (NaOH, hidróxido de sodio) es un caso especial, porque es muy higroscópica (absorbe agua), por lo tanto apenas expuesta a la atmósfera empieza a absorber el agua que está como humedad en el aire.

También hay que aclarar que el cloruro de sodio a agregar deberá ser no enriquecido con iodo.

Los principales iones aportan los siguientes perfiles:

Carbonato / Bicarbonato (CO3 o HCO3)

Los iones que determinan la dureza temporal o de "carbonatos". Expresada como “alcalinidad total" en la mayoría de las hojas de análisis, la presencia (o falta) de bicarbonato es considerado el factor más crucial del agua para cerveza. Demasiado poco y el pH del macerado será muy bajo, especialmente cuando se usan maltas oscuras (los altos niveles en el agua de Munich son los mayores responsables de la famosa suavidad de las Münchner dunkel). Demasiado contrarrestará el proceso de acidificación del ion calcio resultando en pobres rendimientos de extracción del grano malteado. Los niveles generalmente no deberían ser superiores a 25 – 50 ppm (mg/l) para cervezas claras y 100 – 300 mg/l para cervezas oscuras.

Sodio (Na)

Contribuye al cuerpo y al carácter. Utilizar demasiado sodio en el tratamiento del agua llevará a un sabor notable a "agua de mar". Los niveles generales son 10 – 70 ppm en el agua adecuada para cerveza.

Cloruro (Cl)

Presente en la sal común de mesa, este ion resalta la dulzura de la malta y, como el sodio, contribuye a la sensación en boca y a la complejidad de la cerveza. Los niveles generales se encuentran en 1 – 100 ppm en el agua adecuada para cerveza, pero deben mantenerse siempre bajo 150 ppm para evitar sabores salados.

Sulfato (SO4)

Aunque es el segundo, después del calcio, en bajar el pH, este es el principal elemento del agua que influye sobre la cantidad de lúpulo porque resalta un amargor seco y agudo si los IBUs son muy elevados. Para Pilsners se recomiendan niveles por debajo de 10 ppm, alrrededor de 25 – 50 ppm para la mayoría de las lagers claras y 30 – 70 ppm para la mayoría de las ales. Notables excepciones incluyen las pale ales del estilo de Burton-on-Trent (500-700 ppm), las lagers de Dortmund y Vienna (100 – 130 ppm).

Calcio (Ca)

Este es el elemento más importante de la "dureza permanente" en el agua para cerveza. Ayuda a bajar el pH al rango óptimo de 5,2 – 5,5 y favorece la precipitación de proteínas (el "turbio") durante el proceso de hervor. Un buen nivel para la mayoría de las ales y lagers está generalmente considerado cerca de los 100 ppm. Demasiado crearía un sabor amargo áspero, especialmente en las lagers claras.

Magnesio (Mg)

Primariamente valuado como un nutriente para la levadura, este ion es usualmente incrementado mediante la adición de Sales de Epsom, pero la adición de magnesio es generalmente desaconsejada por muchos expertos, especialmente cuando se elaboran lagers. Niveles superiores a 30 mg/l aportarán un amargor seco y astringente a su cerveza. Los niveles de las mejores aguas del mundo rondan los 20 – 30 ppm.

La composición de aguas de famosos lugares cerveceros del mundo es la siguiente. Las composiciones están expresadas en ppm.

CO3: Carbonato Na: Sodio Cl: Cloruro SO4: Sulfato Ca: Calcio Mg: Magnesio.

* Según Aguas Argentinas, Diciembre de 2005. El pH no varía significativamente entre los valores superiores e inferiores de los rangos mencionados.

Bibliografía:

RAY DANIELS: Designing Great Beers – Brewers Publications, Boulder, Colorado, EE.UU. 2001

STEPHEN SNYDER: The Brewmaster’s Bible – HarperPerennial, New York, New York, EE.UU. 1997