El método más común para determinar el contenido de alcohol de la cerveza, es comparar la densidad del líquido antes y después de fermentar.La Densidad de un líquido es la relación entre su masa y su volumen.
P=m/V , donde P es la densidad, m la masa, y V el volumen.
Hay diferentes escalas equivalentes para representar la densidad, para los cerveceros la más común es la gravedad específica, que compara la densidad de un líquido con respecto al agua pura.
La densidad del agua pura es 1. Dado que 1 Kg de agua tiene un volumen de 1 Litro. Por lo que un líquido azucarado(como el mosto) tendrá una densidad siempre mayor a 1.
Por ejemplo si un líquido tiene una densidad de gravedad específica de 1.06, un litro de ese líquido pesará 1.06 Kg.
Entonces el primer paso para determinar el contenido de alcohol de nuestra cerveza, es tomar una lectura de la gravedad específica antes de que fermente.
Esto lo haremos con un dispositivo básico del cervecero, llamado Densímetro, o en algunas ocasiones llamado hidrómetro, por las castellanización del anglicismo hydrometer.
Para esto, hay que tomar una muestra en una probeta o en algún recipiente adecuado que nos permita sumergir el densímetro.
Es importante mencionar que la densidad de los líquidos cambia de acuerdo a la temperatura, por lo que los densímetros están calibrados generalmente a 25°C. Si la temperatura de nuestro mosto es mayor, hay que aplicar un factor de corrección o esperar a que el líquido tenga está temperatura.
Esta lectura de la densidad del mosto antes de fermentar la denominaremos Gravedad Original(OG, por sus siglas en Inglés).
Después de tomar la lectura de Gravedad Original, continuemos con el proceso normal para fermentar el mosto. Una vez que hayan transcurridos los días designados de fermentación, habrá que tomar una segunda lectura, la cual denominamos Gravedad Final(OF, por sus siglas en Inglés).
Esta lectura siempre será menor, por dos razones: La primera es porque la levadura ha consumido parte de las azucares disueltas en el mosto, y la segunda es porque ya existe un contenido de alcohol en el líquido, el cual es menos denso que el agua, a razón de 0.79Kg por Litro.
La Glucosa(C6H12O6) o dextrosa, es el azúcar principal que es convertida en alcohol por la levadura. Reacciones un tanto complejas son llevadas a cabo a nivel micro-celular por la levadura que convierten cada molécula de Glucosa en dos moléculas de Alcohol Etílico(CH3CH2OH) y dos moléculas de Dióxido de Carbono(CO2):
C6H12O6 => 2(CH3CH2OH) + 2(CO2)
Ahora, si revisamos la tabla periódica, el peso molecular del Etanol o Alcohol Etílico es: 46.0688 y por otro lado el peso molecular del dióxido de carbono es: 44.0098. Estos números son necesarios para calcular la cantidad de alcohol en la cerveza.
Si han observado con detenimiento el proceso de fermentación cuando colocamos un airlock o una manguera blow-off que permite escapar el Dióxido de Carbono, verán que prácticamente todo el gas, se escapa. En realidad queda un pequeño remanente en el líquido, pero es tan poco que lo podemos considerar como despreciable.
Si vemos la fórmula de la reacción que transforma la Glucosa en Alcohol y Dióxido de Carbono, podemos ver que por cada molécula de CO2 que escapa del tanque de fermentación, una molécula de Alcohol se forma y se queda en nuestra cerveza.
Entonces cada vez que nuestro Airlock burbujea, la cantidad de moléculas de CO2 que escapan en esa burbuja, es la misma cantidad de moléculas de Alcohol que gana nuestra cerveza.
Nota: (La fermentación tiene dos fases, la aeróbica y la anaeróbica, cuando hay oxigeno disuelto en el mosto, normalmente al inicio de la fermentación, la levadura metaboliza la Glucosa en Dióxido de Carbono y en Agua, cuando el oxigeno se agota se metaboliza entonces en Dióxido de Carbono y Etanol, así que en realidad estos cálculos son aproximados.)
Por los pesos moleculares que mencionamos anteriormente, entonces, por cada 44.0098 gramos of CO2 que se escapan, 46.0688 gramos de Alcohol Etílico han sido formados. O bien, por cada gramo de CO2 , 1.05 gramos de Alcohol Etílico han sido ganados.
Entonces ahora podemos calcular el contenido de Alcohol en nuestra cerveza.
Supongamos que la lectura de Gravedad Original nos dio: OG=1.045
Y que la Gravedad Final nos dio: FG=1.010
Si las restamos nos da la cantidad de CO2 que se escapo del tanque, que es 0.035 Kg/L, que si lo multiplicamos por 1.05 nos da el peso del alcohol en el fermentador. Que en este caso es de: 0.03675 Kg/L.
Masa del Alcohol en la Solución=(OG-FG)*1.05
Entonces ahora sabemos la Masa de la solución: FG=1.010 Kg/L y sabemos la masa del alcohol en la solución: mA=0.03675 Kg/L
Entonces al dividir ambas podemos calcular el porcentaje de Alcohol en nuestra cerveza:
Masa del Alcohol en la Solución / Gravedad Final =
0.03675/1.010 * 100= 3.6386%
Este es el Porcentaje de Alcohol por Peso, que tiene nuestra cerveza. Sin embargo es más común(al menos en México y en Europa), representar el Porcentaje de Alcohol en Volumen(%ABV).
Entonces para obtener el Porcentaje de Alcohol en Volumen, sólo hay que dividirlo por la densidad del alcohol, lo que nos da:
3.6386/0.79= 4.6%
Y así concluimos que nuestra cerveza tiene un 4.6% de Alcohol.
Ahora, entendemos cómo calcular el porcentaje de alcohol en nuestra cerveza. Pero esto de los pesos moleculares y las densidades puede ser un tanto complejo, así que si resumimos las relaciones anteriores, podemos quedarnos con una sencilla e infalible fórmula para calcular el Porcentaje de Alcohol en Volumen de nuestra cerveza, que se expresa como sigue, con una sencilla que nos da un resultado aproximado, pero muy sencilla de aplicar:
%ABV=(OG-FG)*131Si bien está formula tiene un cierto error, nos puede dar una bastante buena aproximación de la cantidad de alcohol en nuestra cerveza.
Finalmente debemos considerar también que si se hace acondicionamiento en botella, la dextrosa que se añade, agrega entre 0.25 y 0.35% de alcohol adicional.
Es importante que consideremos que estos cálculos para medir el alcohol en volumen, son más bien aproximados. Otra manera de calcularlo sería tomar una muestra de la cerveza y hacer una destilación del etanol y condensarlo para compararlo en volumen o peso con la muestra inicial.
O bien utilizar un espectrógrafo de gases y realizar una cromotografía de gases para determinar la cantidad de etanol y de otros alcoholes.
Estos métodos requieren equipo de laboratorio más avanzado y rara vez vale la pena realizar este tipo de análisis, por lo que la mayoría de los cerveceros utilizan la técnica del densímetro.