Els estils de cervesa elaborats a cada lloc han estat condicionats en gran mesura per l’aigua disponible. És el cas típic de les Pale Ale i IPAs de Burton-on-Trent, on l’aigua de pous amb sulfat de calci a dojo degut al substrat de guix realça el llúpol. Dona nom a la tècnica de ‘burtonitzar’ l’aigua per imitar l’estil. I és que l’aigua no és neutra. Hi ha tantes aigües diferents com llocs d’on se n’extreu. Podeu comprar maltes de Moràvia, llúpols neozelandesos, llevats belgues, però enlloc podreu comprar aigua d’un perfil o altre. L’aigua és l’únic ingredient invariablement local i que cal modificar per replicar segons quins estils.
El tema de l’aigua és tan complex com tant se’n vulgui aprofundir. Així que l’he dividit en varis articles (properament espero penjar un dedicat al pH, i més endavant sobre com ajustar-la per l’elaboració casolana), i si així i tot és massa feixuc, salteu-vos el text dels requadres en gris.
Índex
- L’aigua, l’ingredient local
- Aigua insípida, només la destil·lada
- Amb la química hem topat
- La duresa de l’aigua
- L’aigua defineix els estils
- Alcalinitat i pH
- L’aigua que va canviar la història de la cervesa
- Aigües històriques
- Els efectes dels ions
L’aigua, l’ingredient local
Els quatre ingredients bàsics de la cervesa són l’aigua, malt d’ordi, llúpol i llevat. Tot i que podem trobar alguna excepció en cerveses que substitueixen algun d’aquests ingredients. Com les recreacions de cerveses antigues que utilitzen gruit enlloc de llúpol. O cervesa feta exclusivament amb malta d’arròs, com la Saison feta per l’ICA per Segadors del Delta.
L’elaboració de cervesa ha estat tradicionalment una activitat basada en materials locals. Els ingredients agrícoles, l’ordi i el llúpol (als que posteriorment s’hi afegeix el llevat un cop identificat per Louis Pasteur el 1859) podien transportar-se en bones condicions cada cop més lluny, fins ser actualment un mercat global. Però l’ingredient més pesat i omnipresent, al que els consumidors prestem poca atenció, l’aigua, sempre ha estat i encara és local.
És el principal component de la cervesa. Ho és en la cervesa acabada, donat que l’aigua suposa entre el 85 i 95% de la beguda. I també en el transcurs de l’elaboració, ja que és el medi que incorpora la resta de components i s’utilitza intensament en el procés de fabricació de cervesa. Però no només això, sinó que com veurem condiciona l’estil i la resta d’ingredients.
Aigua insípida, només la destil·lada
Un diria que l’aigua és un líquid incolor, inodor, insípid, però això només passa amb l’aigua destil·lada i només momentàniament.
Acabada de destil·lar, l’aigua comença a absorbir diòxid de carboni de l’atmosfera fins arribar a un equilibri en un termini de dues hores. El diòxid de carboni dissolt li donarà un sabor picant i major acidesa (és a dir, baixarà el seu pH inicialment neutre).
Sent l’ingredient que es necessita en major quantitat, els elaboradors es situaven a la vora de rius, pous o aqüífers que tenien unes característiques estables, per assegurar un subministrament constant i de bona qualitat. I també abundant, ja que durant l’elaboració se’n perd per evaporació, retinguda pel bagàs i llúpol, per la neteja i manteniment dels equips, refredat del most, etc. Hi ha qui diu que gasta 3,5 litres d’aigua per produir-ne 1 de cervesa en un procés optimitzat. El normal són 4 o 5 litres, o més. Històricament se’n podia necessitar el doble.
L’aigua dissol components segons la geologia i substrats pels quals es filtra que li dona unes característiques a vegades úniques.
Químicament l’aigua és un compost químic inorgànic format per molècules de dos àtoms d’hidrogen i un d’oxigen, H20, però a la pràctica conté una gran varietat de minerals, gasos dissolts, matèria orgànica i altres partícules.
Podem dir que hi ha diferents aigües: dures, toves, dolces, soses, mineralitzades, amb cos, fins i tot salades, viscoses, pastoses, aspres, astringents, ferroses, sulfuroses, terroses, fumades (torba), àcides, bàsiques o alcalines, etc.
Amb la química hem topat
A mi també se m’ennuegava la química, així que aquí van uns quants conceptes per no perdre el fil.
Un àtom és la unitat més elemental, més petita, en la que una matèria conserva les seves propietats. Es compon d’un nucli format per partícules subatòmiques de càrrega positiva (protons) i neutra (neutrons), i d’un núvol de partícules de càrrega negativa (electrons).
El nombre de protons defineixen els elements (per exemple, tots els àtoms amb un protó seran d’hidrogen, i els de vuit, oxigen). L’àtom neutre té el mateix nombre de protons i electrons (l’hidrogen té un protó i un electró, l’oxigen vuit de cada).
Els electrons es situen per parelles orbitant un en sentit contrari de l’altre, en capes energètiques o òrbites cada cop més allunyades del nucli. Per exemple, el sodi (Na) té 11 protons, així que tindrà 11 electrons quedant un electró solitari en l’òrbita més allunyada del nucli. Aquest electró sense parella determina la capacitat de combinar-se amb altres àtoms formant molècules, ja sigui cedint aquest electró o agafant-ne un altre per completar la parella.
Ara agafem un àtom de clor (Cl), de 17 protons i electrons, que també tindrà un electró desaparellat allunyat del nucli, i l’ajuntem amb l’àtom de sodi (Na).
Les espècies químiques tendeixen a realitzar unions entre si per formar compostos químics amb major estabilitat.
El sodi tendirà a cedir el seu electró i el clor tendirà a acceptar-lo. Així el sodi tindrà càrrega positiva (11 protons i 10 electrons) i es representa per Na+. Mentre que el clor tindrà càrrega negativa (17 protons i 18 electrons) i es representa per Cl–.
En altres paraules, un ió és un àtom o molècula que no té una càrrega elèctrica neutra. Els ions es classifiquen en cations que tenen càrrega positiva, mentre que els anions tenen càrrega negativa. El procés de guanyar o perdre electrons (respecte a l’àtom o la molècula neutres) s’anomena ionització. I l’enllaç iònic és un enllaç químic per atracció electroestàtica entre un metall que pot formar cations (el sodi en aquest cas) i un no metall que forma anions (el clor).
Aquests dos àtoms es combinen formant una molècula de clorur de sodi o sal comuna, NaCl sense més signes, perquè en el seu conjunt torna a tenir el mateix número de protons que d’electrons.
Observem una molècula d’aigua, H2O. L’oxigen atrau els electrons amb més força que l’hidrogen, quedant l’oxigen amb càrrega negativa a un costat i els dos extrems d’hidrogen amb càrrega positiva a l’altra banda, en un angle de 105º. Aquesta forma asímetrica de la molècula s’anomena dipol. Permet formar enllaços o ponts d’hidrogen entre les mateixes molècules d’aigua o combinar-se amb moltes substàncies i dissoldre-les. Per això s’anomena el solvent universal. Així l’aigua dissol certa quantitat de quasi tots els gasos i sòlids de l’escorça terrestre amb els que es posa en contacte.
Si combinem la molècula de clorur de sodi amb aigua, els extrems negatius de la molècula d’aigua s’associen amb l’ió Na+, i els extrems positius de la molècula d’aigua amb l’ió Cl-. És a dir, la sal es dissol en l’aigua. Dit en llenguatge químic: l’ió queda aïllat dels que l’envolten i es neutralitza la força d’atracció que mantenia la integritat de l’estructura cristalina. L’ió hidratat pot deixar el retícul cristalí i desplaçar-se en la massa d’aigua, transformant-se en un ió dissolt.
La solubilitat depèn de la polaritat de les molècules. Per exemple, líquids amb molts grups OH–, com l’alcohol o els sucres que ens trobarem a la cervesa, són molt solubles.
Si s’evapora l’aigua, els ions Na+ i Cl- es tornen a associar entre ells, tornant a aparèixer els cristalls de sal.
Aquests processos són els que intervenen en el que veurem en aquests articles sobre l’aigua.
La duresa de l’aigua
Vet aquí que parlem d’aigua tova quan el sòl és dur i viceversa: on les capes del terreny són dures (basalt, gres, granit… són roques ígnies on els materials estan cristalitzats) l’aigua no arrossega gaires sals i es diu que és aigua tova. I en sòls més permeables (sòls calcaris, que són roques sedimentàries, però també roques evaporites, com el guix, sal comú…) l’aigua (sobretot si conté àcid carbònic o altres àcids) dissol més minerals, sobretot calci i magnesi, resultant aigua dura. El ferro, l’estronci, el manganès, etc. també endureixen l’aigua, encara que en menor mesura que el calci i el magnesi.
El fet d’haver-hi més minerals dissolts i bicarbonats afecta el gust (es diu que és pitjor el gust de l’aigua quan més concentració de sals minerals hi ha, i es combinen amb components del llúpol i el malt), el pH (habitualment quan més mineralitzada és l’aigua el pH és més elevat) i l’efectivitat dels processos d’elaboració (els ions s’associen amb altres molècules, per exemple amb les del sabó, que perd efectivitat).
La duresa de l’aigua es divideix en duresa permanent i duresa temporal.
La duresa permanent mesura els cations metàl·lics no alcalins dissolts, sobretot de calci i magnesi.
Duresa temporal o carbònica és deguda als bicarbonats i carbonats de calci i magnesi. El carbonat de calci i l’hidròxid de magnesi precipiten amb l’escalfor formant el carrall (el ‘sarro’) típic de les instal·lacions d’aigua domèstiques, tot reduint la duresa de l’aigua.
La duresa temporal, a banda de l’escalfor que farà precipitar el carbonat de calci CaCO3 i l’hidròxid de magnesi Mg(OH)2, es pot reduir afegint hidròxid de calci Ca(OH)2, també anomenada calç morta.
El llindar per considerar que l’aigua és dura sovint és 120 mg de carbonat de calci CaCO3 per litre. La fórmula per calcular la duresa a partir de la concentració de l’ió calci (Ca2+) i magnesi (Mg2+) en mg/L és: Duresa (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca2+] + 4,116 [Mg2+]. Els coeficients s’obtenen de les proporcions de la massa molecular del carbonat de calci CaCO3 i les masses atòmiques respectives: 100/40 per l’ió calci Ca2+ i 100/24.3 per l’ió magnesi Mg2+.
Tot sovint es vincula duresa, alcalinitat (la capacitat per neutralitzar àcids) i el pH (l’acidesa d’una dissolució), però això últim ho veurem més endavant.
Aprofito a colar com s’expressa la concentració d’un component químic en l’aigua, que més endavant us trobareu tot de valors en ppm. De forma general és per mil·ligrams de solut per litre de dissolució: mg/L. En l’aigua, en condicions normals de pressió atmosfèrica, temperatura entre 10 i 30º, densitat de dissolució igual a 1 (o sigui 1 kg igual a 1 litre), es pot parlar indistintament de mg/L o parts per milió en pes: ppm.
En components amb molt baixes concentracions es solen expressar en micrograms per litre: µg/L o mcg/L. O bé parts per bilió: ppb. En el cas de la cervesa es sol expressar així el llindar de percepció de compostos com el diacetil, el sulfur de dimetil (DMS), o el sulfur d’hidrogen, que encara que es trobin en quantitats molt discretes, poden ser detectables i produir efectes desagradables en la cervesa.
L’aigua defineix els estils
Els elaboradors de cervesa de cada zona van adaptar les receptes, els ingredients a l’abast i els coneixements disponibles per obtenir el millor resultat amb les propietats de l’aigua que extreien, configurant així els estils de cervesa clàssics, històrics, de cada territori.
Les sals minerals de l’aigua, els ions, interaccionen amb els compostos dels ingredients de la cervesa. Per exemple, un excés de magnesi pot donar un gust agre, amarg. O elevades concentracions de sodi o de clorur li poden donar un gust salat. I un excés de clorur, olors i gustos a clorofenols (medicinals, plàstics…). Excessiu sulfat respecte al clorur pot resultar un amargor desagradable i olors i gustos sulfurosos, o pot ser adequat per un estil llupolat.
Però els resultats també varien per l’equilibri entre duresa, alcalinitat i el nivell de pH. L’ús de maltes fosques, àcides per naturalesa, amb una aigua tova, habitualment també àcida, limita l’activitat enzimàtica empobrint l’obtenció de sucres fermentables del gra. En canvi, l’ús de maltes més torrades i àcides serà necessari en aigües alcalines.
L’acidesa de l’aigua des del primer pas del procés d’elaboració de la cervesa, el macerat, condicionava els malts a utilitzar. Ha estat un dels factors més determinant en el desenvolupament del diversos estils de cervesa històrics. La combinació del malt intervé en totes les característiques de la cervesa: el color, el gust, l’aroma, el cos, el tacte, l’acidesa final…
En són exemples l’ús de maltes base, pràcticament sense torrar, amb l’aigua tova de Pilsner; maltes pàl·lides amb l’aigua dura però amb alta basicitat de Burton; maltes torrades amb l’aigua dura de Londres o Edimburg; i maltes fosques amb l’aigua dura i extremadament alcalina de Dublin.
Alcalinitat i pH
I l’alcalinitat és la capacitat per neutralitzar els àcids en una dissolució. Ve a ser un buffer o sistema tampó que manté estable el nivell d’acidesa davant processos que l’alteren. Per arribar a alterar el pH abans s’han d’esgotar els compostos que formen aquesta alcalinitat.
Les implicacions i efectes del pH, i la manera i el moment d’alterar-lo és un tema tan dens que li reservo el proper article. Ara només farem una llambregada.
L’acidesa és determinant en els processos químics i biològics que tenen lloc a la natura, afecta totes les funcions vitals dels éssers vius, des dels bacteris fins a l’ésser humà. Líquids fisiològics com la sang, l’orina, la saliva i el suc gàstric es mantenen dins un estret marge de pH per un correcte funcionament de les activitats vitals. Per exemple, el suc gàstric té un pH molt àcid, amb un valor òptim d’1,8 (recordeu que un pH per sota de 7 en una escala de 14 és àcid) per realitzar la funció digestiva alhora que destrueix bacteris que no toleren aquesta acidesa. També la pell té un pH àcid (3,5 a 4,0) que li confereix una acció desinfectant.
A la indústria, tots els processos que involucren reaccions químiques o activitat de microorganismes, són alterats pels valors del pH. En el cas de la cervesa afecta tot el procés d’elaboració, des del macerat en que intervenen diferents enzims que s’activen en determinats intervals de pH (cada enzim té una composició d’aminoàcids característica que determina les condicions del mitjà on és biològicament actiu: un determinat pH i temperatura, presència de sals i molècules que actuen com activadors o inhibidors, etc.), passant per l’extracció de tanins, coagulació de les proteïnes provinents del gra, la utilització del llúpol, reaccions de Maillard, activitat del llevat, inhibició de microorganismes indesitjats, clarificació, fermentació i el gust.
J.C.Jacobsen va fundar la cervesera Carlsberg el 1847, i el 1875 un laboratori on va treballar amb els problemes científics relacionats amb l’elaboració de la cervesa. En aquest laboratori el químic danès Søren Peter Lauritz Sørensen va desenvolupar el concepte de pH el 1909.
L’escala del pH és una mesura logarítmica, una dissolució àcida 10 vegades més concentrada que una altra té un pH una unitat menor. Una dissolució àcida 10 vegades més diluïda que una altra té un pH una unitat major.
Les molècules d’aigua mateixes també es dissocien parcialment en ions: anions d’hidròxid o hidroxil (OH–) i cations d’hidrogen (H+). El pH indica les concentracions relatives d’aquests ions. L’aigua neutra té concentracions iguals d’OH– i H+, corresponent llavors un pH 7. Els valors de pH inferiors indiquen una concentració H+ superior i aigua àcida. Mentre que els valors de pH més elevats corresponen a una concentració d’OH– superior i, per tant, a aigua alcalina. Així un àcid es una substància que conté hidrogen, i en dissolució aquosa cedeix ions hidrogen. I una base o alcalí una substància que en dissolució aquosa accepta ions hidrogen.
Altres ions importants que determinen el pH són els cations oxoni, H3O+, i els cations de calci Ca2+ que precipiten el carbonat càlcic CaCO3, baixant el pH en la maceració i cocció. També es pot utilitzar sulfat de calci CaSO4 per baixar-lo.
Mentre que anions com el carbonat CO32- i bicarbonat HCO3–, o afegint el propi carbonat de calci CaCO3, pugen el pH, alcalinitzen l’aigua. Es donen un seguit d’equilibris entre les espècies químiques de l’aigua.
El pH de l’aigua de xarxa baixa, s’acidifica, quan es declora amb filtres de carbó actiu, ja que es retira l’hipoclorit, que és bàsic. O si es deixa reposar, es precipiten sals carbòniques com el carbonat càlcic, acidificant l’aigua també.
Una altra forma de reduir el pH és amb àcids, que poden alterar les característiques organolèptiques de la cervesa. L’àcid cítric pot deixar gust que en alguns estils no és apropiat. L’àcid làctic deixa un tacte cremós, que pot anar bé per una pilsen, típic de cerveses alemanyes. Àcid sulfúric és molt potent i difícil de regular. Clorhídric alimentari pot deixar gust salat per la formació de clorur sòdic. Ascòrbic va bé per evitar l’oxidació. La malta acidulada també pot deixar regust acètic. Jo utilitzo l’àcid fosfòric, que és insípid.
L’alcalinitat o basicitat és una mesura de la capacitat d’una solució per a neutralitzar els àcids, l’anomenat efecte tampó o buffer. Fa referència a les bases oposades als àcids, principalment a l’ió bicarbonat HCO3– però també carbonats CO32+ i hidròxids OH– en menor mesura que actuen com un amortidor de la caiguda del pH. Es pot mesurar en punts d’equivalència del carbonat o el bicarbonat i es pot expressar en ppm de carbonat càlcic CaCO3. Es pot corregir per descarbonatació amb cal, tractament amb àcid o desmineralització.
Durant la maceració el pH tendeix a baixar de forma natural. El calci Ca2+ i el magnesi Mg2+ reaccionen amb els compostos fosfatats de la malta, alliberant protons d’hidrogen que reaccionen amb els carbonats, reduint l’alcalinitat de l’aigua. L’alcalinitat residual és l’alcalinitat que no es neutralitza, calcular-la ajuda a predir i ajustar pH que s’obtindrà del macerat.
L’alcalinitat de bicarbonats acostuma a representar la major part d’aquesta alcalinitat residual a causa de l’habitual presència i dissolució de roques carbonatades i del diòxid de carboni de l’atmosfera. Altres components naturals també hi contribueixen, com ara els borats, hidròxids, fosfats, silicats, nitrats, amoníac dissolt, les bases conjugades d’àcids orgànics i els sulfurs.
Traduït en fórmules que utilitzen el pes equivalent de cada element (pes atòmic / valència) podem calcular aproximadament el pH, alcalinitat i alcalinitat residual.
En aquesta fórmula es pren el pH de l’aigua destil·lada i en funció dels ions bicarbonat, calci i magnesi, es calcula el pH que s’obtindrà.
pH = 5,8 + {0,028 x [(CaCO3 ppm x 0,056) – (Ca2+ ppm x 0,04) – (Mg2+ ppm x 0,033)]}
I per l’alcalinitat en equivalència de carbonat de calci CaCo3:
Alcalinitat (ppm CaCO3) = 50 * ppm de HCO3 (Bicarbonat) / 61
Quan és menor l’alcalinitat residual, és més senzill arribar al pH objectiu. Hi ha diverses maneres de calcular l’alcalinitat residual en equivalents de CaCo3:
Alcalinitat Residual (ppm CaCo3)= Alcalinitat Total (ppm CaCO3) – ppm Ca2+ / 1,4 + ppm Mg2+ / 1,7
El pH òptim per cada fase de l’elaboració estaria al voltant del:
– 5,3 en el macerat: Si no s’ajusta afecta l’extracció de sucres. La menor activitat i fins i tot la desnaturalització de l’enzim beta i alfa-amilasa redueix la conversió del midó en sucres. I si no s’extreuen proteases, peptidases i beta-gluconases hi haurà problemes de filtrat. La basicitat incrementa el color i l’extracció tanins.
– 5,8 pel rentat: Un pH més elevat augmenta l’extracció de tanins i afegirà astringència no desitjada. També augmentarà la terbolesa per l’extracció de polifenols de la closca de la malta.
– 5,2 en la cocció: Un pH alcalí extraurà massa astringència del llúpol i produirà més terbolesa.
– 4,5 en la fermentació: Impedeix la proliferació d’altres ferments i bacteris. Un pH diferent redueix la vitalitat llevat i també afecta la seva floculació. La presència àcids orgànics i grassos com el butíric, isovalèric, etc. que donen gustos i olors desagradables, baixen el pH.
– 4,2 a l’embotellar: Un pH baix facilita la conservació de la cervesa una vegada obtinguda. A més a més un pH àcid dona una sensació refrescant. El pH de la cervesa per consumir està per sota de 5. Per fer-nos una idea el de la Coca-cola és del 2,5 mentre no perdi l’àcid carbònic.
L’aigua que va canviar la història de la cervesa
Històricament s’han considerat els perfils d’aigua en vuit ciutats europees: Pilsen, Dortmund, Viena, Munic, Londres, Edimburg, Burton i Dublín.
Però s’han descrit les de molts altres indrets i marques: Düsseldorf, Brussel·les, Hoegaarden, Orval, etc. com els que podeu veure en aquest enllaç de Beer Diary. O en aquest enllaç es descriuen perfils d’aigua adequats per cada estil del BJCP Easy Brewing Water Chemistry.
Una de les més anomenades són les aigües toves de Plzeň (Pilsen en alemany), que al 1842 van permetre concebre l’estil Pilsner que va canviar radicalment el panorama de la cervesa a tot el món, ja que ha esdevingut l’estil més popular (i més industrial) arreu: actualment 9 de cada 10 cerveses que es consumeixen són de l’estil Pilsner o derivats.
Utilitzant la definició del BJCP, és un estil lager de color daurat profund, brillant, clara. Escuma blanca, cremosa, densa i de llarga durada. Amb molt caràcter a malta i llúpol. Maltositat a pa i complexa combinada amb un amargor prominent però mai aspre, sinó suau i arrodonit. Lleugera presència de diacetil.
Aquesta combinació no hauria estat possible sense l’aigua tova amb baix contingut de sulfats i carbonats, baixa en ions, que permet utilitzar els llúpols tipus Saaz, malta Pilsner txeca poc torrada i llevat lager txec per proporcionar un perfil de llúpol suau i arrodonit a pesar de les altes taxes de llupolat.
La marca més emblemàtica és Pilsner Urquell, que vol dir literalment “font original de Pilsen”.
La visió romàntica és que l’aigua prové de cinc pous a més de 100 metres de profunditat, alguns originals de quan es va concebre l’estil al 1842 i que entre 1907 i 2005 es bombejava i s’emmagatzemava a l’espectacular Torre de l’Aigua de la fàbrica. Avui en dia l’aigua que s’extreu no s’utilitza directament, sinó que juntament amb aigua municipal es sotmet a tractament en una planta de la fàbrica per assegurar-ne les característiques.
Aquest vídeo de Pilsner Urquell dona una idea de la importància de l’aigua per aquesta marca.
Aigües històriques
A continuació es descriuen les principals característiques d’aquestes aigües típiques:
| Ciutat | Característiques | Estils |
|---|---|---|
| Pilsen | Tova amb baix contingut de sodi, clorur, sulfats i carbonats, molt baixa duresa i alcalinitat. Aconsegueix un pH òptim durant el macerat només amb maltes base. Proporciona un distintiu perfil de llúpol suau i arrodonit. Tot i les altes taxes de llupolat, el baix contingut en sulfats suavitza l’amargor i n’emfatitza l’aroma. | Pilsener |
| Dortmund | Amb nivells alts d’alcalinitat total i duresa permanent, produeix esplèndides lagers rosses, amb menys caràcter a llúpol que la de Pilsen. Una major presència de minerals, especialment sulfats, afavoreix el gust del malt i la fa similar a l’aigua de Viena, però les cerveses aconseguides són més rotundes, seques i de color més clar. | Export lager |
| Viena | No té el nivell de calci necessari per balancejar els carbonats, i compta amb molt menys sodi i clorurs que la de Dortmund, de la que es volien imitar les cerveses. S’utilitzen més malts torrats per equilibrar el macerat, creant les famoses lager vermell-ambre de Viena. Una concentració bastant alta de sulfat accentua el torrat de les maltes i contribueix a l’obtenció d’un final sec. | Viena lager |
| Munic | Algun caràcter mineral provinent de l’aigua, no gaire manifest, amb un contingut alt en carbonats i moderat en la majoria dels altres minerals. Per balancejar els carbonats i fer més àcida la maceració s’utilitzen malts especials més foscos, obtenint un perfil més maltejat. Això últim es veu afavorit pel baix nivell de sulfats que equilibra l’amargor dels llúpols. Encara que algunes aigües amb alts nivell de sulfat tenen un baix sabor a sofre que accentua la sequedat i allarga el final. Famoses per les seves suaus aromes. | Oktoberfest, German Lager, Dunkels, Bocks |
| Londres | Nivells baixos en calci, alts en sodi i carbonats moderats a alts i remarcable duresa per l’elaboració de les cerveses de fermentació alta (ales). La característica massa alcalina d’aquesta aigua dificulta l’elaboració de les cerveses més clares, però beneficia les ales més fosques. Les maltes torrades utilitzades en aquestes cerveses, naturalment àcides, aconsegueixen baixar el pH del macerat al rang correcte. D’altra banda, el sodi accentua la maltositat i suavitza l’aroma. | British bitter, Bitter ale, Porter |
| Edimburg | Similar a la de Londres però amb un nivell de bicarbonat i sulfat més alt. Això fa que les cerveses elaborades en aquesta indret obtinguin una maltositat més definida i que puguin ser equilibrades usant una quantitat menor de llúpol. | Scottish ale |
| Burton | Nivells de calci i magnesi notablement alts. Això seria perjudicial per a la maceració si no fos que conté a més la quantitat necessària de carbonats per balancejar els efectes negatius en el macerat. Tot i ser d’un altre ordre de magnitud, la relació duresa-alcalinitat és molt similar als nivells de l’aigua de Pilsen, amb una similar alcalinitat residual, podent aconseguir cerveses més clares. L’alt nivell de sulfat comparat amb el sodi realcen totes les característiques del llúpol produint una amargor net i definit. En destaca el caire sulfatat, sequedat, aroma i sabor mineralitzat o sulfurat, amargor estès. | Pale Ale, India pale ale |
| Dublín | Amb un alt contingut de calci i carbonats, la seva aigua és molt adequada per a l’ús de grans quantitats de malts fosques i altament àcides, més que en qualsevol altre indret. Els nivells baixos de sodi, clorur i sulfat aconsegueixen que llúpol aporti una amargor adequada per balancejar tota la malta. La duresa afavoreix fermentació alta (ales). Molt alta alcalinitat adequada per cerveses fosques. | Stout, Porter, Dry stout |
Els efectes dels ions
Les característiques dels perfils anteriors es poden tractar d’explicar amb la descripció dels efectes dels principals ions de l’aigua.
Com dèiem un ió és un àtom o molècula que no té una càrrega elèctrica neutra i que tenen especial facilitat per combinar-se amb altres compostos.
Saber això pot ser útil per avaluar la qualitat d’un informe de laboratori sobre la composició iònica de l’aigua. La diferència hauria de ser inferior al 10% tenint en compte un percentatge d’error experimental de les analítiques i que no es mesuren tots el components iònics de l’aigua, sinó els majoritaris.
Per sumar components diferents caldria utilitzar la mesura meq/L, mil·liequivalents per litre, per quantificar homogèniament les càrregues elèctriques. Es basa en el pes equivalent dels elements o compostos ionitzats.
El pes equivalent d’un element és igual al número, expressat en grams, que resulta de dividir el seu pes atòmic entre la seva valència. I en el cas de compostos, el pes molecular dividit per la valència d’unió.
El pes atòmic es pot calcular a partir de la massa atòmica i s’indica en la taula periòdica dels elements.
I la valència és el nombre d’àtoms d’un element que poden enllaçar-se, és la capacitat de combinació amb altres elements. Correspon al número del grup de la taula periòdica al que pertany i el representem en l’índex superior.
Amb tot això tenim:
| Ió | Pes atòmic (g) | València | Pes equivalent (g) |
|---|---|---|---|
| Sodi Na+ | 23 | 1 | 23/1 = 23 |
| Calci Ca2+ | 40 | 2 | 40/2 = 20 |
| Magnesi Mg2+ | 24 | 2 | 24/2 = 12 |
| Clorur Cl– | 35.5 | 1 | 35.5/1 = 35.5 |
| Sulfat SO42- | 32+4*16 = 96 | 2 | 96/2 = 48 |
| Carbonat CO32- | 12+3*16 = 60 | 2 | 60/2 = 30 |
| Bicarbonat HCO3– | 1+12+3*16 = 61 | 1 | 61/1 = 61 |
| Carbonat de calci CaCO3 (unió de Ca2+ i CO32-) |
40 + 12+3*16 = 100 | 2 | 100/2 = 50 |
Els principals ions que es troben a l’aigua aporten aquestes característiques:
Carbonat i Bicarbonat (CO3- i HCO3-): Són els ions que determinen la duresa temporal o de carbonats. És considerat el factor més important de l’aigua per cervesa. Fa de tampó, buffer, i evita una caiguda excessiva del pH en el macerat amb maltes fosques. Els nivells alts que en té l’aigua de Munic caracteritzen la famosa suavitat de les Münchner Dunkel. Si és excessiu contrarestarà el procés d’acidificació de l’ió calci resultant pobres rendiments d’extracció del gra maltejat. Promou l’extracció de tanins i compostos colorants. Els nivells generalment no haurien ser superiors a 25 – 50 ppm (mg / l) per cerveses clares i 100 – 300 mg / l per cerveses fosques.
Calci (Ca2+): És l’element més important de la duresa permanent en l’aigua per cervesa. Ajuda a baixar el pH al rang òptim i afavoreix la coagulació de proteïnes durant el bullit. I també a mantenir les sals d’oxalat en solució (formen terbolesa i gushing si precipiten). Redueix l’extracció de tanins, que sí és massa elevada te conseqüències negatives en el gust. Massa produeix un gust amarg, aspre, especialment en les lagers clares. Per a de les ales i lagers es considera un bon nivell prop dels 100 ppm.
Magnesi (Mg2+): Contribueix a la duresa i el PH en menor mesura que el Calci. Els llevats requereixen de 10 a 20 ppm de Mg com a nutrient. També pot accentuar el sabor i l’acidesa en dosis petites. Els nivells de les millors aigües del món ronden els 20 – 30 ppm. Nivells superiors a 30 mg / l aportarien una amargor sec i astringent.
Sodi (Na+): Pot ser un potenciador del sabor en dosis baixes, accentuant la dolçor de la cervesa. Contribueix al cos i al caràcter. A concentracions majors pot conferir salinitat i fins i tot ser tòxic per al llevat. Els nivells generals són 10-70 ppm en l’aigua adequada per a cervesa.
Clorur (Cl–): Accentua la plenitud i dolçor en cerveses on predomina un caràcter maltós. Com el sodi, contribueix a la sensació en boca i la complexitat de la cervesa. Els nivells generals es troben en 1 – 100 ppm en l’aigua adequada per a cervesa, però s’han de mantenir sempre sota 150 ppm per evitar sabors salats. Un nivell alt pot dificultar la floculació del llevat.
Sulfat (SO42-): És l’element de l’aigua que més influeix sobre el llúpol. En ressalta la sequedat i l’amargor. En concentracions molt altes poden aportar sabor sulfurós. És el segon ió en baixar el pH després del calci. Per Pilsners es recomanen nivells per sota de 10 ppm, al voltant de 25 a 50 ppm per a la majoria de les lagers clares i 30-70 ppm per a la majoria de les ales. Notables excepcions inclouen les lagers de Dortmund i Viena que el doblen i tripliquen la concentració de sulfat recomanable. I les pale ales de l’estil de Burton-on-Trent, que en té 10 vegades més.
| Ciutat | Duresa CaCO3 | Alcal. CaCO3 | Alcal. resid. | Calci Ca2+ | Magnesi Mg2+ | Bicarb. HCO3- | Sulfat SO42- | Sodi Na+ | Clorur Cl– |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pilsen | 26 a 37 | 2 a 23 | -6 a 16 | 7 a 10 | 2 a 3 | 3 | 4 a 5 | 2 a 3 | 4 a 5 |
| Dortmund | 624 a 740 | 148 a 194 | -36 a 21 | 225 a 230 | 15 a 40 | 180 a 235 | 120 a 330 | 40 a 60 | 6 a 30 |
| Viena | 654 a 780 | 98 a 199 | -80 | 163 a 200 | 60 a 68 | 120 a 243 | 125 a 216 | 8 a 10 | 12 a 39 |
| Viena* | 249 | 184 a 186 | 124 a 125 | 75 | 15 | 225 | 60 | 10 | 15 |
| Munic | 257 a 359 | 125 a 253 | 60 a 180 | 75 a 109 | 17 a 21 | 152 a 295 | 8 a 79 | 2 a 10 | 2 a 36 |
| Londres | 196 a 307 | 85 a 156 | 29 a 85 | 52 a 70 | 16 a 32 | 104 a 166 | 32 a 77 | 86 a 99 | 30 a 46 |
| Edimburg | 324 a 415 | 131 a 236 | 80 a 150 | 100 a 125 | 18 a 25 | 160 a 285 | 105 a 140 | 20 a 55 | 45 a 65 |
| Burton | 756 a 1135 | 200 a 262 | -3 a 12 | 263 a 352 | 24 a 62 | 270 a 320 | 610 a 820 | 25 a 54 | 16 a 36 |
| Dublín | 308 a 316 | 258 a 319 | 170 a 175 | 117 a 120 | 4 | 315 a 320 | 54 a 55 | 12 | 19 |
No he aconseguit trobar de forma fiable el pH inicial d’aquestes aigües històriques. El més habitual és que aigües molt mineralitzades com les Burton estigui per sobre de 8. I aigües poc mineralitzades com la Pilsner siguin àcides. El pH de la majoria d’aigües naturals està entre 6 i 8.
Es diu que el pH inicial de l’aigua no té especial importància, ja que varia un cop escalfada (o declorada si és aigua de xarxa), i és més important conèixer la duresa, alcalinitat (també la residual) i ions que conté per predir el pH en maceració i cocció.
En breu espero penjar un post sobre el pH per continuar amb el tema de l’aigua.
Fonts consultades:
The Kruger Brewer: Easy brewing water chemistry
BJCP Beer Exam Study Guide, Water
Braukaiser: How pH affects brewing
Asociación de Cerveceros Caseros Españoles (ACCE): El agua (II)
Revista Mash: Noventa Porciento AGUA
A Guide to Brewing Water Treatment