La importancia de la química del agua en la elaboración de una buena cerveza

clip_image002

Candela Atienza Ibarra >

La cerveza es una mezcla compleja de azúcares, proteínas, alcoholes y gran variedad de otros compuestos orgánicos. Pero el componente principal y fundamental de la cerveza es el agua que constituye el 90% de su composición.

El sabor, el color, la calidad de su espuma y la transparencia de la cerveza, dependen en parte del agua utilizada en su elaboración, por lo que es muy importante conocer determinados parámetros físico-químicos del agua con la que va a elaborarse. Los minerales presentes en el agua afectan principalmente en el proceso de maceración del grano; si se trabaja con extracto de malta el efecto de la química del agua en el sabor es mucho menor.

El agua es tan importante que define el estilo de cerveza que puede elaborarse en cada zona. Por ejemplo, Dublín tiene una agua rica en calcio y pobre en sulfatos, adecuada para la elaboración del estilo Stout (como la famosa Guiness). En la región de Plzen el tipo de agua, pobre en minerales, favorece la elaboración de las Pilsner (lager). Y en Burton la gran cantidad de sales minerales de sus aguas determina que el estilo de cerveza típico de la zona sea la Pale Ale y Bitter.

clip_image004Tabla 1. Composición salina del agua de algunas localidades famosas por su cerveza. Las composiciones están expresadas en ppm.

Antes de que se empezaran a instalar las actuales redes de distribución de agua potable en las ciudades, la industria cervecera tenía la necesidad de contar con la suficiente cantidad de agua y que esta tuviera unas características de calidad constante; por ello, las cervecerías se solían construir cercanas a manantiales y su reproducción en otros lugares les hacía perder su sabor original. Con el desarrollo de la tecnología hoy es posible conocer exactamente el perfil químico del agua de una determinada zona y agregar las sales minerales necesarias para obtener el tipo de agua indicada para producir el estilo de cerveza que se desee. De hecho, actualmente, con los sistemas de tratamiento físico-químicos (ósmosis inversa y adición de sales minerales) se nos permite imitar cualquier tipo de agua.

Hay varios iones importantes a considerar en el agua usada en la elaboración de la cerveza. Los principales son calcio, magnesio, bicarbonato y sulfato. El sodio, el cloro y el sulfato pueden influir en el sabor del agua y por tanto de la cerveza, pero no afectan tanto al pH del caldo macerado como los otros. Las concentraciones de dichos iones normalmente se refieren en partes por millón (ppm), que equivale a un miligramo de la sustancia por litro de agua (mg/l).

image

A continuación haremos un breve resumen de cómo influyen los diferentes iones que forman parte de la composición del agua en el producto final.

Calcio (Ca2+)

El calcio es el principal ion que determina la dureza del agua. Es imprescindible para la fermentación, pues es necesario para el correcto desarrollo de la actividad las levaduras. Proporciona transparencia, sabor y estabilidad a la cerveza. En ocasiones es necesario añadir calcio en aguas pobres en este mineral (en forma de CaSO4 o CaCl2) para que que la actividad enzimática sea adecuada. Además acidifica el mosto (caldo derivado de la cocción del grano o malta, una de las etapas del proceso de elaboración de la cerveza) porque reacciona con los iones fosfato procedentes de la malta, reduciendo el pH final y facilita la precipitación de proteínas durante la cocción (importante para evitar la turbidez de la cerveza). La dureza temporal puede eliminarse hirviendo el agua. Y el calcio que queda en el agua después del hervido se denomina dureza permanente. Unos niveles de calcio óptimos estarían entre 50-100 ppm.

Magnesio (Mg2+)

El magnesio tiene un comportamiento similar al del calcio en agua, pero es menos eficaz. También contribuye a la dureza del agua. Es un nutriente muy importante de la levadura en pequeñas cantidades (10 – 20 ppm) y por encima de 50ppm da un sabor amargo a la cerveza. Niveles por encima de 125 ppm tienen un efecto laxante y diurético. Unos niveles de magnesio óptimos estarían entre 10-30 ppm.

Bicarbonato (HCO3)

Los iones carbonato y bicarbonato juegan un papel esencial en la química del agua utilizada en la elaboración de cerveza. El carbonato (CO32-) aumenta el pH y neutraliza la acidez de la malta. El bicarbonato (HCO3) domina la química porque es la forma principal en aguas con pH inferior a 8.4. El carbonato únicamente representa el 1% del total de los iones carbonato/bicarbonato/ácido carbónico. Hay dos métodos para reducir los niveles de bicarbonato hasta el nivel típico de la mayoría de pales ales (50-150 ppm) o a niveles aun más bajos necesarios en la elaboración de lagers. Esos métodos son hirviendo o diluyendo.

El carbonato puede precipitarse como carbonato cálcico (CaCO3) mediante ebullición y aireación, según la reacción:

2HCO3 + Ca+2 → CaCO3↓  + H2O + CO2(g)

empleándose oxígeno (O2) como catalizador. El calor de la ebullición evita que el dióxido de carbono vuelva a disolverse en el agua para crear ácido carbónico. La dilución es el método más fácil de producir aguas pobres en carbonatos. Para ello se utiliza agua destilada con una proporción 1:1, así se consigue disminuir el nivel de bicarbonatos a la mitad.

La cantidad óptima de este ion depende del tipo de cerveza que queramos elaborar, 0-50 ppm para pale, 50-150 ppm para cervezas ligeramente tostadas (amber ale), 150-250 ppm para cervezas negras, de malta muy tostada.

Sulfato (SO42-)

El sulfato se combina con el calcio y el magnesio y contribuye a la dureza permanente del agua. Acentúa el amargor del lúpulo y hace que parezca más seco. La cantidad óptima sería de 50-150 ppm para cervezas con un amargor normal y 150-350 ppm para cervezas muy amargas (bitter). Concentraciones superiores a 400 ppm producen sabores desagradables y pueden provocar diarrea.

Sodio (Na+)

A niveles de 70-150 ppm, el sodio acentúa los sabores de la cerveza, potenciando la dulzura de la malta. Pero por encima de los 200 ppm proporciona un sabor salado poco adecuado. La combinación de sodio con una elevada concentración de iones sulfato dan como resultado un sabor amargo muy áspero. Por ello es preferible que ambos iones estén a una baja concentración, especialmente el sodio.

Cloro (Cl)

El cloro aporta sabor dulce a la cerveza y acentúa el resto de sabores, con valores de hasta 250ppm. Sin embargo, concentraciones superiores a 300 ppm aportan un desagradable sabor a medicamento, debido a los clorofenoles. El carbón activo facilita su eliminación y además es usado para absorber impurezas disueltas, sabores y olores desagradables del agua. Otra forma de eliminarlo es mediante hervido o dejando el agua a la intemperie durante la noche.

image

Y tras hablar de los iones, es importante conocer dos parámetros químicos del agua que dependen directamente de dichos iones y que influyen en el proceso de elaboración de la cerveza: la dureza del agua y el pH.

Dureza del agua

Es el principal parámetro que debe de tener en cuenta un cervecero. En general, las aguas blandas son ideales para cervezas claras y las aguas duras para cervezas oscuras.

Se denomina dureza del agua a la concentración de minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. El agua denominada comúnmente como “dura” tiene una elevada concentración de dichas sales y el agua “blanda” las contiene en muy poca cantidad. Normalmente se mide en partes por millón (ppm) o mg/l.

clip_image006Tabla 2. Clasificación de la dureza por CaCO3 según la OMS.

La dureza total se compone de una dureza temporal y de una dureza permanente. La dureza temporal corresponde a la cantidad de calcio y magnesio que puede asociarse con iones bicarbonato. Su determinación analítica corresponde al contenido en bicarbonatos presentes en el agua y como máximo es igual a la dureza total del agua. Se puede eliminar hirviendo el agua. La dureza permanente corresponde a la cantidad de calcio y magnesio restante que se asocia con los sulfatos disueltos en el agua y que no se ha eliminado por ebullición.

pH del agua

El pH del agua no es directamente determinante en la elaboración de la cerveza. Es el pH del mosto lo que es relevante, y depende de todos los iones de los que hemos estado hablando. De hecho, la concentración de iones no es importante por sí misma hasta que no se combina con el grano. El pH entonces afectará a la actividad de los enzimas presentes en el mosto.

El pH del agua natural es algo menor de 7 debido al CO2 disuelto, y disminuye en el proceso del macerado a 5.2-5.6. Esto se debe a que los iones calcio reaccionan con los fosfatos presentes en la cebada malteada acidificando la papilla. Nos interesa tener un pH ligeramente ácido en el mosto, en torno a 5.3, en el cual las enzimas amilasas producen los mejores rendimientos para extraer la máxima cantidad de azúcares. Hay que tener en cuenta que las maltas oscuras tienen más capacidad de acidificar el mosto que las pálidas, es por ello que las aguas duras (con niveles altos de bicarbonato que dificultan la acidificación) se utilizan para cervezas oscuras, para contrarrestar este efecto y conseguir un pH óptimo de maceración.

Si el pH del mosto no se encuentra en el intervalo adecuado tenemos la posibilidad de rectificarlo químicamente. Para reducir el pH se puede utilizar sulfato de calcio o diferentes ácidos (láctico, fosfórico, sulfhídrico o clorhídrico). Para aumentar el pH se puede utilizar carbonato cálcico.

Muchos artesanos cerveceros cometen el error de intentar cambiar el pH del agua con sales o ácidos antes de añadir la malta. Se puede hacer si se tiene la suficiente experiencia con una receta de cerveza en particular para saber qué pH va a tener el mosto. Pero lo ideal es comprobar el pH del mosto y entonces añadir las sales o ácidos en el caso que sea necesario modificarlo.

image

Para terminar, hablaremos a modo de resumen de cómo afecta el agua en el sabor de la cerveza, que a fin de cuentas es lo que determinará si una cerveza es más o menos buena y si cumple los estándares de cada estilo. En primer lugar, el sabor viene determinado por el equilibrio entre los iones sulfato y cloro. Un agua con un mayor proporción de sulfatos dará como resultado una cerveza más amarga y seca (predomina el sabor del lúpulo), mientras que un agua rica en cloro dará como resultado una cerveza más dulzona (predomina el sabor de la malta). En segundo lugar la alcalinidad residual del agua (cantidad de iones bicarbonato) potencia el pH del mosto, el pH del mosto potencia el pH de la cerveza y el pH de la cerveza potencia el sabor final de la misma.

Cada receta de cerveza tiene un pH ideal en el cual su sabor se expresa mejor. Ese pH en particular depende del estilo y de la receta. Es labor del artesano cervecero encontrar ese pH y mantenerlo. Para ello tendrá que tener en cuenta en todo momento la química del agua.


Glosario

  • Mosto. Cerveza no fermentada, líquido cargado de azúcares obtenido del macerado de la malta.
  • Malta. Cebada u otro tipo de grano que ha sido germinado y posteriormente secado o tostado.
  • Lúpulo. Planta enredadera de la familia de las canabináceas cuyas flores son utilizadas para dotar a la cerveza de su sabor y aroma característico.
  • Maceración.:Proceso de cocinado esencial en la producción de cerveza en el que se convierte el almidón en azúcares. Varias reacciones enzimáticas se dan entre los 43-64ºC.

Bibliografía

  • Daniels, R.: Designing great beers, Brewers Publications, Boulder, Colo. 1997
  • DeLange, A.J.: Experiments in removing Chlorine an Chloramine from brewing water, unpublished, 2001.
  • Mosher, Randy: Tasting Beer: An Insider’s Guide to the World’s Greatest Drink. Storey Publishing, 2009
  • Palmer, John J., Kaminski, Colin: WATER: A Comprehensive Guide for Brewers (Brewing Elements). Brewers Publications, 2013
  • Palmer, John: J.: How to brew, Brewers Publications. 2006
  • Palmer, John J. & Mills, Adam: Brewing Water Effects on Beer Flavor NHC 2014 – Big Rapids, MI
  • Taylor, D.G.: The Importance of pH Control during Brewing, MBAA Tech.Quart. 27:131-136, 1990.

Leave a Reply

Your email address will not be published.