Los estilos de cerveza elaborados en cada lugar han sido condicionados en gran medida por el agua disponible. Es el caso típico de las Pale Ale y IPAs de Burton-on-Trent, donde el agua de pozos con sulfato de calcio a raudales debido al sustrato de yeso realza el lúpulo. Da nombre a la técnica de ‘burtonizar’ el agua para imitar el estilo. Y es que el agua no es neutra. Hay tantas aguas diferentes como lugares de donde se extrae. Puedes comprar maltas de Moravia, lúpulos neozelandeses, levaduras belgas, pero en ninguna parte se puede comprar agua de un perfil u otro. El agua es el único ingrediente invariablemente local y que hay que modificar para replicar según qué estilos.

El tema del agua es tan complejo como tanto se quiera profundizar. Así que lo he dividido en varios artículos (próximamente espero colgar un dedicado al pH, y más adelante sobre cómo ajustarla para la elaboración casera), y si aún así es demasiado pesado, saltaos el texto de los recuadros en gris.

Índice

El agua, el ingrediente local

ICA Encantada • <a style="font-size:0.8em;" href="http://www.flickr.com/photos/69499596@N05/16709199290/" target="_blank">View on Flickr</a>ICA Segadors del Delta • <a style="font-size:0.8em;" href="http://www.flickr.com/photos/69499596@N05/16914276160/" target="_blank">View on Flickr</a>

Los cuatro ingredientes básicos de la cerveza son el agua, malta de cebada, lúpulo y levadura. Aunque podemos encontrar alguna excepción en cervezas que sustituyen alguno de estos ingredientes. Como las recreaciones de cervezas antiguas que utilizan gruit en lugar de lúpulo. O cerveza hecha exclusivamente con malta de arroz, como la Saison hecha por el ICA para Segadors del Delta.

La elaboración de cerveza ha sido tradicionalmente una actividad basada en materiales locales. Los ingredientes agrícolas, la cebada y el lúpulo (a los que posteriormente se añade la levadura una vez identificada por Louis Pasteur en 1859) podían transportarse en buenas condiciones cada vez más lejos, hasta ser actualmente un mercado global. Pero el ingrediente más pesado y omnipresente, al que los consumidores prestamos poca atención, el agua, siempre ha sido y aún es local.

Es el principal componente de la cerveza. Lo es en la cerveza terminada, dado que el agua supone entre el 85 y 95% de la bebida. Y también en el transcurso de la elaboración, ya que es el medio que incorpora el resto de componentes y se utiliza intensamente en el proceso de fabricación de cerveza. Pero no sólo eso, sino que como veremos condiciona el estilo y el resto de ingredientes.

Agua insípida, sólo la destilada

Uno diría que el agua es un líquido incoloro, inodoro, insípido, pero esto sólo ocurre con el agua destilada y sólo momentáneamente.

Acabada de destilar, el agua comienza a absorber dióxido de carbono de la atmósfera hasta llegar a un equilibrio en un plazo de dos horas. El dióxido de carbono disuelto le dará un sabor picante y mayor acidez (es decir, bajará su pH inicialmente neutro).

Más adelante veremos que es el pH y su importancia en la elaboración de la cerveza. Pero sobre el pH de el agua destilada, como el agua de lluvia, hay que decir que inicialmente y a 25 grados tiene un pH neutro, 7 en una escala de 14. La temperatura modifica la constante de disociación del agua, alterando ligeramente el pH. Y el dióxido de carbono que absorbe de la atmósfera combina con el agua produciendo ácido carbónico, que libera en la solución iones de oxonio, también llamado hidronio (hablo de ello en este artículo sobre las burbujas de la cerveza). Es el catión H3O+, equivalente a liberar iones de hidrógeno libres que acidifican el agua hasta valores cercanos a los 5,8 de pH. Por eso a menudo se dice que este es el pH del agua destilada.

 
Siendo el ingrediente que se necesita en mayor cantidad, los elaboradores se situaban al borde de ríos, pozos o acuíferos que tenían unas características estables, para asegurar un suministro constante y de buena calidad. Y también abundante, ya que durante la elaboración se pierde por evaporación, retenida por el bagazo y el lúpulo, para la limpieza y mantenimiento de los equipos, enfriado del mosto, etc. Hay quien dice que gasta 3,5 litros de agua para producir 1 de cerveza en un proceso optimizado. Lo normal son 4 o 5 litros, o más. Históricamente se podía necesitar el doble.

AguaEl agua disuelve componentes según la geología y sustratos por los que se filtra que le da unas características a veces únicas.

Químicamente el agua es un compuesto químico inorgánico formado por moléculas de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, H20, pero en la práctica contiene una gran variedad de minerales, gases disueltos, materia orgánica y otras partículas.

Podemos decir que hay diferentes aguas: duras, blandas, dulces, sosas, mineralizadas, con cuerpo, incluso saladas, viscosas, pastosas, ásperas, astringentes, ferrosas, sulfurosas, terrosas, ahumadas (turba), ácidas, básicas o alcalinas , etc.

Con la química hemos topado

A mí también se me atragantaba la química, así que aquí van algunos conceptos para no perder el hilo.

Un átomo es la unidad más elemental, más pequeña, en la que una materia conserva sus propiedades. Se compone de un núcleo formado por partículas subatómicas de carga positiva (protones) y neutra (neutrones), y de una nube de partículas de carga negativa (electrones).

El número de protones definen los elementos (por ejemplo, todos los átomos con un protón serán de hidrógeno, y los de ocho, oxígeno). El átomo neutro tiene el mismo número de protones y electrones (el hidrógeno tiene un protón y un electrón, el oxígeno ocho de cada).

Átomo NaLos electrones se sitúan por parejas orbitando uno en sentido contrario del otro, en capas energéticas o órbitas cada vez más alejadas del núcleo. Por ejemplo, el sodio (Na) tiene 11 protones, así que tendrá 11 electrones quedando un electrón solitario en la órbita más alejada del núcleo. Este electrón sin pareja determina la capacidad de combinarse con otros átomos formando moléculas, ya sea cediendo ese electrón o cogiendo otro para completar la pareja.

Átomo ClAhora cogemos un átomo de cloro (Cl), de 17 protones y electrones, que también tendrá un electrón desapareado alejado del núcleo, y la juntamos con el átomo de sodio (Na).

Las especies químicas tienden a realizar uniones entre sí para formar compuestos químicos con mayor estabilidad.

NaClEl sodio tenderá a ceder su electrón y el cloro tenderá a aceptarlo. Así el sodio tendrá carga positiva (11 protones y 10 electrones) y se representa por Na+. Mientras que el cloro tendrá carga negativa (17 protones y 18 electrones) y se representa por Cl.

En otras palabras, ión es un átomo o molécula que no tiene una carga eléctrica neutra. Los iones se clasifican en cationes que tienen carga positiva, mientras que los aniones tienen carga negativa. El proceso de ganar o perder electrones (respecto al átomo o molécula neutros) se llama ionización. Y el enlace iónico es un enlace químico por atracción electrostática entre un metal que puede formar cationes (el sodio en este caso) y un no metal que forma aniones (el cloro).

Estos dos átomos se combinan formando una molécula de cloruro de sodio o sal común, NaCl sin más signos, porque en su conjunto vuelve a tener el mismo número de protones que de electrones.

Molécula H2OObservemos una molécula d’aigua, H2O. El oxígeno atrae a los electrones con más fuerza que el hidrógeno, quedando el oxígeno con carga negativa a un lado y los dos extremos de hidrógeno con carga positiva en el otro lado, en un ángulo de 105º. Esta forma asimétrica de la molécula se denomina dipolo. Permite formar enlaces o puentes de hidrógeno entre las mismas moléculas de agua o combinarse con muchas sustancias y disolverlas. Por eso se llama el solvente universal. Así el agua disuelve cierta cantidad de casi todos los gases y sólidos de la corteza terrestre con los que se pone en contacto.

NaCl disueltoSi combinamos la molécula de cloruro de sodio con agua, los extremos negativos de la molécula de agua se asocian con el ion Na+, y los extremos positivos de la molécula de agua con el ión Cl-. Es decir, la sal se disuelve en el agua. Dicho en lenguaje químico: el ión queda aislado de los que lo rodean y se neutraliza la fuerza de atracción que mantenía la integridad de la estructura cristalina. El ión hidratado puede dejar el retículo cristalino y desplazarse en la masa de agua, transformándose en un ión disuelto.

La solubilidad depende de la polaridad de las moléculas. Por ejemplo, líquidos con muchos grupos OH, como el alcohol o los azúcares que nos encontraremos en la cerveza, son muy solubles.

Si se evapora el agua, los iones Na+ y Cl- se vuelven a asociar entre ellos, volviendo a aparecer los cristales de sal.

Estos procesos son los que intervienen en lo que veremos en estos artículos sobre el agua.

 

La dureza del agua

He aquí que hablamos de agua blanda cuando el suelo es duro y viceversa: donde las capas del terreno son duras (basalto, arenisca, granito… son rocas ígneas donde los materiales están cristalizados) el agua no arrastra muchas sales y se dice que es agua blanda. Y en suelos más permeables (suelos calcáreos, que son rocas sedimentarias, pero también rocas evaporitas, como el yeso, sal común…) el agua (sobre todo si contiene ácido carbónico u otros ácidos) disuelve más minerales, sobre todo calcio y magnesio , resultando agua dura. El hierro, el estroncio, el manganeso, etc. también endurecen el agua, aunque en menor medida que el calcio y el magnesio.

El hecho de haber más minerales disueltos y bicarbonatos afecta al gusto (se dice que es peor el sabor del agua cuando más concentración de sales minerales hay, y se combinan con componentes del lúpulo y la malta), el pH (habitualmente cuando más mineralizada es el agua el pH es más elevado) y la efectividad de los procesos de elaboración (los iones se asocian con otras moléculas, por ejemplo con las del jabón, que pierde efectividad).

La dureza del agua se divide en dureza permanente y dureza temporal.

La dureza permanente mide los cationes metálicos no alcalinos disueltos, sobre todo de calcio y magnesio.

Dureza temporal o carbónica se debe a los bicarbonatos y carbonatos de calcio y magnesio. El carbonato de calcio y el hidróxido de magnesio precipitan con el calor formando el sarro típico de las instalaciones de agua domésticas, reduciendo la dureza del agua.

Si es necesario para la cerveza a elaborar, la dureza permanente se puede reducir con carbonato de sodio Na2CO3, cloruro de sodio NaCl o de potasio KCl.

La dureza temporal, aparte del calor que hará precipitar el carbonato de calcio CaCO3 y el hidróxido de magnesio Mg(OH)2, se puede reducir añadiendo hidróxido de calcio Ca(OH)2, también llamada cal muerta.

El umbral para considerar que el agua es dura menudo es 120 mg de carbonato de calcio CaCO3 por litro. La fórmula para calcular la dureza a partir de la concentración del ión calcio (Ca2+) i magnesio (Mg2+) en mg/L es: Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca2+] + 4,116 [Mg2+]. Los coeficientes se obtienen de las proporciones de la masa molecular del carbonato de calcio CaCO3 y las masas atómicas respectivas: 100/40 por el ión calcio Ca2+ y 100/24.3 para el ión magnesio Mg 2+.

A menudo se vincula dureza, alcalinidad (la capacidad para neutralizar ácidos) y el pH (la acidez de una disolución), pero esto último lo veremos más adelante.

Aprovecho a colar como se expresa la concentración de un componente químico en el agua, que más adelante os encontraréis una serie de valores en ppm. De forma general es por miligramos de soluto por litro de disolución: mg / L. En el agua, en condiciones normales de presión atmosférica, temperatura entre 10 y 30º, densidad de disolución igual a 1 (o sea 1 kg igual a 1 litro), se puede hablar indistintamente de mg / L o partes por millón en peso: ppm.

En componentes con muy bajas concentraciones se suelen expresar en microgramos por litro : mg / L o mcg / L. O bien partes por billón: ppb. En el caso de la cerveza se suele expresar así el umbral de percepción de compuestos como el diacetilo, el sulfuro de dimetilo (DMS), o el sulfuro de hidrógeno, que aunque se encuentren en cantidades muy discretas, pueden ser detectables y producir efectos desagradables en la cerveza.

 

El agua define los estilos

Los elaboradores de cerveza de cada zona adaptaron las recetas, los ingredientes al alcance y los conocimientos disponibles para obtener el mejor resultado con las propiedades del agua que extraían, configurando así los estilos de cerveza clásicos, históricos, de cada territorio.

Burton on Trent
Cerveceras de Burton on Trent
Posteriormente se han desarrollado conceptos y métodos científicos que permiten describir y modificar el agua para simular la de cualquier lugar y replicar los estilos. Pero antes la Pilsner elaboraba sólo en Chequia, el estilo Munich donde le es propio, las stout a Dublin, las Gose en la ciudad de Goslar en el río Gose, y English IPA en Burton-on-Trent. Y aplicar el estilo fuera del territorio que le era propio obtenía un resultado diferente, como las Pils alemanas hechas a semejanza de las Pilsner checas, pero con aguas con más alto contenido de minerales que les da un amargor más persistente, más sequedad y atenuación.

Las sales minerales del agua, los iones, interaccionan con los compuestos de los ingredientes de la cerveza. Por ejemplo, un exceso de magnesio puede dar un sabor agrio, amargo. O elevadas concentraciones de sodio o de cloruro le pueden dar un sabor salado. Y un exceso de cloruro, olores y gustos a clorofenoles (medicinales, plásticos …). Excesivo sulfato respecto al cloruro puede resultar un amargor desagradable y olores y gustos sulfurosos, o puede ser adecuado para un estilo lupulado.

Pero los resultados también varían por el equilibrio entre dureza, alcalinidad y el nivel de pH. El uso de maltas oscuras, ácidas por naturaleza, con un agua blanda, habitualmente también ácida, limita la actividad enzimática empobreciendo la obtención de azúcares fermentables del grano. En cambio, el uso de maltas más tostadas y ácidas será necesario en aguas alcalinas.

La acidez del agua desde el primer paso del proceso de elaboración de la cerveza, el macerado, condicionaba las maltas a utilizar. Ha sido uno de los factores más determinante en el desarrollo de los diversos estilos de cerveza históricos. La combinación de la malta interviene en todas las características de la cerveza: el color, el sabor, el aroma, el cuerpo, el tacto, la acidez final…

Son ejemplos el uso de maltas base, prácticamente sin tostar, con el agua blanda de Pilsner; maltas pálidas con el agua dura pero con alta basicidad de Burton; maltas tostadas con el agua dura de Londres o Edimburgo; y maltas oscuras con el agua dura y extremadamente alcalina de Dublin.

Alcalinidad y pH

Algunos valores del pH
Algunos valores del pH
La escala de pH mide la acidez de una disolución acuosa.

Y la alcalinidad es la capacidad para neutralizar los ácidos en una disolución. Viene a ser un buffer o sistema tampón que mantiene estable el nivel de acidez ante procesos que lo alteran. Para llegar a alterar el pH antes deben agotarse los compuestos que forman esta alcalinidad.

Las implicaciones y efectos del pH, y el modo y el momento de alterarlo es un tema tan denso que le reservo el próximo artículo. Ahora sólo haremos una ojeada.

La acidez es determinante en los procesos químicos y biológicos que tienen lugar en la naturaleza, afecta todas las funciones vitales de los seres vivos, desde las bacterias hasta el ser humano. Líquidos fisiológicos como la sangre, la orina, la saliva y el jugo gástrico se mantienen dentro de un estrecho margen de pH para un correcto funcionamiento de las actividades vitales. Por ejemplo, el jugo gástrico tiene un pH muy ácido, con un valor óptimo de 1,8 (recuerde que un pH por debajo de 7 en una escala de 14 es ácido) para realizar la función digestiva a la vez que destruye bacterias que no toleran esta acidez. También la piel tiene un pH ácido (3,5 a 4,0) que le confiere una acción desinfectante.

En la industria, todos los procesos que involucran reacciones químicas o actividad de microorganismos, son alterados por los valores del pH. En el caso de la cerveza afecta todo el proceso de elaboración, desde el macerado en que intervienen diferentes enzimas que activan en determinados intervalos de pH (cada enzima tiene una composición de aminoácidos característica que determina las condiciones del medio donde es biológicamente activo: un determinado pH y temperatura, presencia de sales y moléculas que actúan como activadores o inhibidores, etc.), pasando por la extracción de taninos, coagulación de las proteínas provenientes del grano, la utilización del lúpulo, reacciones de Maillard, actividad de la levadura, inhibición de microorganismos indeseados, clarificación, fermentación y el gusto.

Laboratorio Carlsberg y Søren Sørensen
Laboratorio Carlsberg y Søren Sørensen
La acidez del mosto de la cerveza durante el proceso de elaboración es tan importante, que la escala del pH, tan ampliamente utilizada hoy en día para medir la acidez de infinidad de disoluciones acuosas, debe su existencia a la cerveza!!!

J.C.Jacobsen fundó la cervecera Carlsberg en 1847, y en 1875 un laboratorio donde trabajó con los problemas científicos relacionados con la elaboración de la cerveza. En este laboratorio el químico danés S. P. L. Sørensen desarrolló el concepto de pH en 1909.

Las letras pH son la abreviatura de ‘pondus hydrogenii’, hidrógeno potencial o el poder del hidrógeno. Es decir, el pH mide la acidez causada por un predominio de iones de hidrógeno.

La escala del pH es una medida logarítmica, una disolución ácida 10 veces más concentrada que otra tiene un pH una unidad menor. Una disolución ácida 10 veces más diluida que otra tiene un pH una unidad mayor.

Las moléculas de agua mismas también se disocian parcialmente en iones: aniones de hidróxido o hidroxilo (OH) y cationes de hidrógeno (H+). El pH indica las concentraciones relativas de estos iones. El agua neutra tiene concentraciones iguales de OH y H+, correspondiente entonces un pH 7. Los valores de pH inferiores indican una concentración H+ superior y agua ácida. Mientras que los valores de pH más elevados corresponden a una concentración de OH superior y, por tanto, a agua alcalina. Así un ácido es una sustancia que contiene hidrógeno, y en disolución acuosa cede iones hidrógeno. Y una base o alcalino una sustancia que en disolución acuosa acepta iones hidrógeno.

Otros iones importantes que determinan el pH son los cationes oxonio, H3O+, y los cationes de calcio Ca2+ que precipitan el carbonato cálcico CaCO3, bajando el pH en la maceración y cocción. También se puede utilizar sulfato de calcio CaSO 4 para bajarlo.

Mientras que aniones como el carbonato CO32- y bicarbonato HCO3, o añadiendo el propio carbonato de calcio CaCO3, suben el pH, alcalinizan el agua. Se dan una serie de equilibrios entre las especies químicas del agua.

El pH del agua de red baja, se acidifica, cuando se declora con filtros de carbón activo, ya que se retira el hipoclorito, que es básico. O si se deja reposar, se precipitan sales carbónicas como el carbonato cálcico, acidificando el agua también.

Otra forma de reducir el pH es con ácidos, que pueden alterar las características organolépticas de la cerveza. El ácido cítrico puede dejar sabor que en algunos estilos no es apropiado. El ácido láctico deja un tacto cremoso, que puede ir bien para una pilsen, típico de cervezas alemanas. Ácido sulfúrico es muy potente y difícil de regular. Clorhídrico alimentario puede dejar sabor salado por la formación de cloruro sódico. Ascórbico va bien para evitar la oxidación. La malta acidulada también puede dejar regusto acético. Yo utilizo el ácido fosfórico, que es insípido.

La alcalinidad o basicidad es una medida de la capacidad de una solución para neutralizar los ácidos, el llamado efecto tampón o buffer. Hace referencia a las bases opuestas a los ácidos, principalmente al ión bicarbonato HCO3 pero también carbonatos CO32+ e hidróxidos OH en menor medida que actúan como un amortiguador de la caída del pH. Se puede medir en puntos de equivalencia del carbonato o el bicarbonato y se puede expresar en ppm de carbonato cálcico CaCO3. Se puede corregir por descarbonatación con cal, tratamiento con ácido o desmineralización.

Durante la maceración el pH tiende a bajar de forma natural. El calcio Ca2+ y el magnesio Mg2+ reaccionan con los compuestos fosfatados de la malta, liberando protones de hidrógeno que reaccionan con los carbonatos, reduciendo la alcalinidad el agua. La alcalinidad residual es la alcalinidad que no se neutraliza, calcularla ayuda a predecir y ajustar pH que se obtendrá del macerado.

La alcalinidad de bicarbonatos suele representar la mayor parte de esta alcalinidad residual debido a la habitual presencia y disolución de rocas carbonatadas y del dióxido de carbono de la atmósfera. Otros componentes naturales también contribuyen, como los boratos, hidróxidos, fosfatos, silicatos, nitratos, amoníaco disuelto, las bases conjugadas de ácidos orgánicos y los sulfuros.

Traducido en fórmulas que utilizan el peso equivalente de cada elemento (peso atómico / valencia) podemos calcular aproximadamente el pH, alcalinidad y alcalinidad residual.

En esta fórmula se toma el pH del agua destilada y en función de los iones bicarbonato, calcio y magnesio, se calcula el pH que se obtendrá.

pH = 5,8 + {0,028 x [(CaCO3 ppm x 0,056) – (Ca2+ ppm x 0,04) – (Mg2+ ppm x 0,033)]}

Y por la alcalinidad en equivalencia de carbonato de calcio CaCo3:

Alcalinidad (ppm CaCO3) = 50 * ppm de HCO3 (Bicarbonato) / 61

Cuando es menor la alcalinidad residual, es más sencillo llegar al pH objetivo. Hay varias maneras de calcular la alcalinidad residual en equivalentes de CaCo3:

Alcalinidad Residual (ppm CaCo3)= Alcalinidad Total (ppm CaCO3) – ppm Ca2+ / 1,4 + ppm Mg2+ / 1,7

 

El pH óptimo para cada fase de la elaboración estaría alrededor del:

pH del macerado– 5,3 en el macerado: Si no se ajusta afecta la extracción de azúcares. La menor actividad e incluso la desnaturalización de la enzima beta y alfa-amilasa reduce la conversión del almidón en azúcares. Y si no se extraen proteasas, peptidasas y beta-gluconasas habrá problemas de filtrado. La basicidad incrementa el color y la extracción taninos.

– 5,8 por lavado: Un pH más elevado aumenta la extracción de taninos y añadirá astringencia no deseada. También aumentará la turbidez para la extracción de polifenoles de la cáscara de la malta.

– 5,2 en la cocción: Un pH alcalino extraerá demasiada astringencia del lúpulo y producirá más turbidez.

– 4,5 en la fermentación: Impide la proliferación de otros fermentos y bacterias. Un pH diferente reduce la vitalidad levadura y también afecta su floculación. La presencia ácidos orgánicos y grasos como el butírico, isovalérico, etc. que dan gustos y olores desagradables, bajan el pH.

– 4,2 al embotellar: Un pH bajo facilita la conservación de la cerveza una vez obtenida. Además un pH ácido da una sensación refrescante. El pH de la cerveza para consumir está por debajo de 5. Para hacernos una idea el de la Coca-Cola es del 2,5 mientras no pierda el ácido carbónico.

El agua que cambió la historia de la cerveza

Históricamente se han considerado los perfiles de agua en ocho ciudades europeas: Pilsen, Dortmund, Viena, Munich, Londres, Edimburgo, Burton y Dublín.

Pero se han descrito las de muchos otros lugares y marcas: Düsseldorf, Bruselas, Hoegaarden, Orval, etc. como los que podéis ver en este enlace de Beer Diary. O en este enlace se describen perfiles de agua adecuados para cada estilo del BJCP Easy Brewing Water Chemistry.

Torre del aigua de Pilsner Urquell
Una de las más renombrada son las aguas blandas de Pilsen (Pilsen en alemán), que 1842 permitieron concebir el estilo Pilsner que cambió radicalmente el panorama de la cerveza en todo el mundo, ya que se ha convertido el estilo más popular (y más industrial) en todas partes: actualmente 9 de cada 10 cervezas que se consumen son del estilo Pilsner o derivados.

Utilizando la definición del BJCP, es un estilo lager de color dorado profundo, brillante, claro. Espuma blanca, cremosa, densa y de larga duración. Con mucho carácter a malta y lúpulo. Maltositat a pan y compleja combinada con un amargor prominente pero nunca áspero, sino suave y redondeado. Ligera presencia de diacetilo.

Esta combinación no habría sido posible sin el agua blanda con bajo contenido de sulfatos y carbonatos, baja en iones, que permite utilizar los lúpulos tipo Saaz, malta Pilsner checa poco tostada y levadura lager checa para proporcionar un perfil de lúpulo suave y redondeado a pesar de las altas tasas de lúpulo.

La marca más emblemática es Pilsner Urquell, que significa literalmente «fuente original de Pilsen».

La visión romántica es que el agua proviene de cinco pozos a más de 100 metros de profundidad, algunos originales de cuando se concibió el estilo el 1842 y que entre 1907 y 2005 se bombeaba y se almacenaba en la espectacular Torre de del Agua de la fábrica. Hoy en día el agua que se extrae no se utiliza directamente, sino que junto con agua municipal se somete a tratamiento en una planta de la fábrica para asegurar sus características.


Este vídeo de Pilsner Urquell da una idea de la importancia del agua para esta marca.
 

Aguas históricas

A continuación se describen las principales características de estas aguas típicas:

Ciudad Características Estilos
Pilsen Blanda con bajo contenido de sodio, cloruro, sulfatos y carbonatos, muy baja dureza y alcalinidad. Consigue un pH óptimo durante el macerado sólo con maltas base. Proporciona un distintivo perfil de lúpulo suave y redondeado. A pesar de las altas tasas de lúpulo, el bajo contenido en sulfatos suaviza la amargura y enfatiza el aroma. Pilsener
Dortmund Con niveles altos de alcalinidad total y dureza permanente, produce espléndidas lagers rubias, con menos carácter a lúpulo que la de Pilsen. Una mayor presencia de minerales, especialmente sulfatos, favorece el gusto de la malta y la hace similar al agua de Viena, pero las cervezas conseguidas son más rotundas, secas y de color más claro. Export lager
Viena No tiene el nivel de calcio necesario para balancear los carbonatos, y cuenta con mucho menos sodio y cloruros que la de Dortmund, de la que se querían imitar las cervezas. Se utilizan más maltas tostadas para equilibrar el macerado, creando las famosas lager rojo-ámbar de Viena. Una concentración bastante alta de sulfato acentúa el tostado de las maltas y contribuye a la obtención de un final seco. Viena lager
Munic Algún carácter mineral proveniente del agua, no muy manifiesto, con un contenido alto en carbonatos y moderado en la mayoría de los otros minerales. Para balancear los carbonatos y hacer más ácida la maceración se utilizan maltas especiales más oscuros, obteniendo un perfil más malteado. Esto último se ve favorecido por el bajo nivel de sulfatos que equilibra la amargura de los lúpulos. Aunque algunas aguas con altos nivel de sulfato tienen un bajo sabor a azufre que acentúa la sequedad y alarga el final. Famosas por sus suaves aromas. Oktoberfest, German Lager, Dunkels, Bocks
Londres Niveles bajos en calcio, altos en sodio y carbonatos moderados a altos y remarcable dureza para la elaboración de las cervezas de fermentación alta (ales). La característica demasiado alcalina de esta agua dificulta la elaboración de las cervezas más claras, pero beneficia las alas más oscuras. Las maltas tostadas utilizadas en estas cervezas, naturalmente ácidas, consiguen bajar el pH del macerado al rango correcto. Por otra parte, el sodio acentúa la maltositat y suaviza el aroma. British bitter, Bitter ale, Porter
Edimburg Similar a la de Londres pero con un nivel de bicarbonato y sulfato más alto. Esto hace que las cervezas elaboradas en esta lugar obtengan una maltositat más definida y que puedan ser equilibradas usando una cantidad menor de lúpulo. Scottish ale
Burton Niveles de calcio y magnesio notablemente altos. Esto sería perjudicial para la maceración si no fuera que contiene además la cantidad necesaria de carbonatos para balancear los efectos negativos en el macerado. A pesar de ser de otro orden de magnitud, la relación dureza-alcalinidad es muy similar a los niveles del agua de Pilsen, con una similar alcalinidad residual, pudiendo alcanzar cervezas más claras. El alto nivel de sulfato comparado con el sodio realzan todas las características del lúpulo produciendo una amargura limpio y definido. Destaca el carácter sulfatado, sequedad, aroma y sabor mineralizado o sulfurado, amargura extendido. Pale Ale, India pale ale
Dublín Con un alto contenido de calcio y carbonatos, su agua es muy adecuada para el uso de grandes cantidades de maltas oscuras y altamente ácidas, más que en cualquier otro lugar. Los niveles bajos de sodio, cloruro y sulfato consiguen que lúpulo aporte una amargura adecuada para balancear toda la malta. La dureza favorece fermentación alta (alas). Muy alta alcalinidad adecuada para cervezas oscuras. Stout, Porter, Dry stout

 

Los efectos de los iones

Las características de los perfiles anteriores se pueden tratar de explicar con la descripción de los efectos de los principales iones del agua.

Como decíamos un ión es un átomo o molécula que no tiene una carga eléctrica neutra y que tienen especial facilidad para combinarse con otros compuestos.

En el agua el balance iónico debe ser nulo o neutro, es la electroneutralidad del agua. O sea que la suma de los cationes debe ser igual a la suma de los aniones.

Saber esto puede ser útil para evaluar la calidad de un informe de laboratorio sobre la composición iónica del agua. La diferencia debería ser inferior al 10% teniendo en cuenta un porcentaje de error experimental de las analíticas y que no se miden todos los componentes iónicos del agua, sino los mayoritarios.

Para sumar componentes diferentes habría que utilizar la medida meq/L, miliequivalentes por litro, para cuantificar homogéneamente las cargas eléctricas. Se basa en el peso equivalente de los elementos o compuestos ionizados.

El peso equivalente de un elemento es igual al número, expresado en gramos, que resulta de dividir su peso atómico entre su valencia. Y en el caso de compuestos, el peso molecular dividido por la valencia de unión.

El peso atómico se puede calcular a partir de la masa atómica y se indica en la tabla periódica de los elementos.

Y la valencia es el número de átomos de un elemento que pueden enlazarse, es la capacidad de combinación con otros elementos. Corresponde al número del grupo de la tabla periódica al que pertenece y lo representamos en el índice superior.

Con todo esto tenemos:

Ión Peso atómico (g) Valencia Peso equivalente (g)
Sodio Na+ 23 1 23/1 = 23
Calcio Ca2+ 40 2 40/2 = 20
Magnesio Mg2+ 24 2 24/2 = 12
Cloruro Cl 35.5 1 35.5/1 = 35.5
Sulfato SO42- 32+4*16 = 96 2 96/2 = 48
Carbonato CO32- 12+3*16 = 60 2 60/2 = 30
Bicarbonato HCO3 1+12+3*16 = 61 1 61/1 = 61
Carbonato de calcio CaCO3
(unió de Ca2+ y CO32-)
40 + 12+3*16 = 100 2 100/2 = 50

 

Los principales iones que se encuentran en el agua aportan estas características:

Carbonato y Bicarbonato (CO3- y HCO3-): Son los iones que determinan la dureza temporal o de carbonatos. Es considerado el factor más importante del agua para cerveza. Hace de tampón, buffer, y evita una caída excesiva del pH en el macerado con maltas oscuras. Los niveles altos que tiene el agua de Múnich caracterizan la famosa suavidad de las Münchner Dunkel. Si es excesivo contrarrestará el proceso de acidificación del ión calcio resultando pobres rendimientos de extracción del grano malteado. Promueve la extracción de taninos y compuestos colorantes. Los niveles generalmente no deberían ser superiores a 25 – 50 ppm (mg / l) para cervezas claras y 100-300 mg / l para cervezas oscuras.

Calcio (Ca2+): Es el elemento más importante de la dureza permanente en el agua para cerveza. Ayuda a bajar el pH en el rango óptimo y favorece la coagulación de proteínas durante el cocido. Y también a mantener las sales de oxalato en solución (forman turbidez y gushing si precipitan). Reduce la extracción de taninos, que sí es demasiado elevada tiene consecuencias negativas en el gusto. Demasiado produce un sabor amargo, áspero, especialmente en las lagers claras. Para de las ales y lagers se considera un buen nivel cerca de los 100 ppm.

Magnesio (Mg2+): Contribuye a la dureza y el PH en menor medida que el calcio. Las levaduras requieren de 10 a 20 ppm de Mg como nutriente. También puede acentuar el sabor y la acidez en dosis pequeñas. Los niveles de las mejores aguas del mundo rondan los 20 – 30 ppm. Niveles superiores a 30 mg / l aportarían una amargura seca y astringente.

Sodio (Na+): Puede ser un potenciador del sabor en dosis bajas, acentuando la dulzura de la cerveza. Contribuye al cuerpo y al carácter. A concentraciones mayores puede conferir salinidad e incluso ser tóxico para el levadura. Los niveles generales son 10-70 ppm en el agua adecuada para cerveza.

Cloruro (Cl)a: Acentúa la plenitud y dulzura en cervezas donde predomina un carácter maltoso. Como el sodio, contribuye a la sensación en boca y 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. Un nivel alto puede dificultar la floculación de la levadura.

Sulfato (SO42-): Es el elemento del agua que más influye sobre el lúpulo. Resalta la sequedad y la amargura. En concentraciones muy altas pueden aportar sabor sulfuroso. Es el segundo ión al bajar el pH después del calcio. Para Pilsners se recomiendan niveles por debajo de 10 ppm, alrededor de 25 a 50 ppm para la mayoría de las lagers claras y 30-70 ppm para la mayoría de las ales. Notables excepciones incluyen las lagers de Dortmund y Viena doblan y triplican la concentración de sulfato recomendable. Y las pale alas del estilo de Burton-on-Trent, que tiene 10 veces más.

En el siguiente cuadro se muestra la concentración de los iones de las aguas históricas en ppm (mg / l). He anotado unos intervalos según las diferentes fuentes que he consultado ya que no hay una única medida establecida .Para el agua de Viena he puesto los dos perfiles que se suelen encontrar:

Ciudad Dureza CaCO3 Alcal. CaCO3 Alcal. resid. Calcio Ca2+ Magnesio Mg2+ Bicarb. HCO3- Sulfato SO42- Sodio Na+ Cloruro 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 conseguido encontrar de forma fiable el pH inicial de estas aguas históricas. Lo más habitual es que aguas muy mineralizadas como las Burton esté por encima de 8. Y aguas poco mineralizadas como la Pilsner sean ácidas. El pH de la mayoría de aguas naturales está entre 6 y 8.

Se dice que el pH inicial del agua no tiene especial importancia, ya que varía una vez calentada (o declorada si es agua de red), y es más importante conocer la dureza, alcalinidad (también la residual) e iones que contiene para predecir el pH en maceración y cocción.

En breve espero colgar un post sobre el pH para continuar con el tema del agua.
 
 
 
 
Fuentes consultadas:

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