El Agua su Composición y Tratamiento

Como cerveceros, hay una serie de parámetros analíticos que nos interesan mucho, aunque a nivel casero, seguramente nos basaremos en el conocimiento general del agua que hay en nuestra zona:

• Alcalinidad
• Calcio
• Magnesio
• Dureza Total
• Sodio
• Cloruro
• Sulfato
• Bicarbonatos
• PH

Si nos consta que el  agua es demasiado dura, siempre podremos recurrir al agua embotellada, la cual si dispone de información en el etiquetado.

Tratar el agua

No podemos plantearnos ningún tratamiento si desconocemos las características del agua de partida. No obstante, y como veremos más adelante, no será imprescindible recurrir a un análisis químico para caracterizar nuestra agua, bastará tener una estimación aproximada de su perfil en cuanto a la composición de diferentes iones.

Pero antes de plantearnos realizar ningún análisis, no estaría de más, hacer algo que solemos hacer con la malta y el lúpulo, es decir oler y probar. En contra de lo que siempre se nos ha dicho, el agua no es inodora, incolora e insípida. Como consecuencia, de la disolución de sales, el agua puede albergar sabores y olores, pero en principio, estos no deberían ser manifiestos, ni mucho menos desagradables para quien los percibe. Si detectas en el agua sabores anómalos o desagradables (Sabor a plástico, o excesivamente mineral, sulfúreo, metálico, etc.) muy probablemente estos sabores lleguen al producto final y quizás sería recomendable buscar otra fuente de agua.

Sería deseable, que el cervecero casero, abordara este estudio de manera razonada, sin obsesionarse con unos valores concretos y realizando tan solo las adiciones estrictamente necesarias en el agua.

Desde el principio todos empezamos tomando decisiones en cuanto al agua. Por ejemplo, nadie usa agua del grifo, ya que sabemos que el cloro es un problema. Creo interesante comentar que el agua de las redes de distribución en España, lleva en la mayoría de los casos una cierta cantidad de Cloro residual (No debería llevar más de 1 ppm y no menos de 0,4), vamos que el agua “está clorada”. Este desinfectante, es un oxidante fuerte, condición en la que basa su acción bactericida (mata por oxidación). De esto podemos deducir, que el agua clorada, no es adecuada para la elaboración de cerveza, ya que el propio cloro podría oxidar muchos componentes aportados por los cereales y el lúpulo. Además su combinación con compuestos fenólicos, da lugar a clorofenoles, responsables de sabores y aromas desagradables. Así que hay que eliminar previamente el cloro de diferentes formas (Filtros de carbón activado, jarras brita o hirviendo el agua previamente).

Si utilizamos agua envasada para nuestro proceso de elaboración, no tendremos el problema del cloro, ya que para estas aguas, deben utilizarse otros métodos de desinfección. Además en la etiqueta vendrá cierta información analítica de algunos parámetros de interés (Bicarbonatos, Calcio, Magnesio, etc). Hay que tener en cuenta que estas analíticas se realizan en el propio manantial de explotación, y no para cada lote de agua envasada, por lo que tampoco hay que tomar los datos aportados como valores exactos. No obstante, el etiquetado nos servirá para hacernos una idea de las características generales del agua.

A continuación vamos a intentar explicar que parámetros nos interesan, como interpretarlos y como ajustarlos.

La Alcalinidad y el PH

Para entender el concepto de alcalinidad, debemos hablar primero del PH. Todos tenemos la noción de que el PH es un parámetro que indica si un medio es más ácido o más alcalino (o básico). El PH se mide en una escala que va desde 0 a 14:

Sabemos que el PH es importante en algunas partes del proceso cervecero, como en el macerado, donde la bibliografía fija el rango óptimo de PH del empaste entre 5,2 y 5,8 según algunos autores, 5,2 -5,5 para otros. En este intervalo las enzimas, trabajan en perfectas condiciones. Además parece que se mejora la extracción de fermentables y se limita el arrastre de taninos.

El agua de consumo humano normalmente tiene un PH entre 7 y 8. Pero cuando maceramos, el conjunto agua – grano tiende a situarse de forma natural y espontánea en valores más bajos, a veces en el deseado intervalo 5,2-5,8. Esto es así porque en los cereales existen sales del ácido fosfórico que tienden a acidificar el medio. Las maltas caramelizadas y oscuras, tienen un mayor poder de acidificación del medio. También existe la “malta ácida” que en muchas ocasiones se utiliza con este fin. Si con el agua que utilizamos habitualmente, conseguimos este PH óptimo, pues probablemente no sea necesario realizar ninguna modificación.

A nivel casero, tenemos disponible ácido fosfórico y otros ácidos, para ajustar el PH, con la ayuda de tiras medidoras de tornasol, o mucho mejor con un buen PH-metro de sobremesa debidamente calibrado. El procedimiento sería tan simple como ir añadiendo ácido hasta obtener el PH deseado (Con la debida corrección de la temperatura). Debes tener en cuenta que el PH del agua o mosto a temperatura ambiente, será del orden de 0,3-0,4 unidades superior al PH que tendría a temperatura de maceración. Así por ejemplo, si estamos controlando el PH del macerado, tomamos una muestra del mosto en maceración, la enfriamos hasta la temperatura ambiente (Pongamos unos 25 ºC), medimos el PH obteniendo un valor de 5,8, podemos estimar que el PH real a la temperatura del macerado es de 5,5 aproximadamente.

Pues bueno, la Alcalinidad de un agua, es la capacidad de esta, a resistirse a ser acidificada (A que se le baje el PH). Aquí entran en escena los Carbonatos (CO3-2) y Bicarbonatos (HCO3-), que son iones de la disociación del Ácido carbónico (H2CO3). Estos compuestos son los principales responsables de la alcalinidad del agua, de manera que cuanta mayor sea la concentración de estos, mayor será el carácter alcalino del agua.

En las aguas que normalmente utilizaremos para elaborar cerveza, podemos decir que todo el poder alcalinizante estará en forma de Bicarbonato. Por este motivo la estimación de este parámetro es útil. En PH superior a 8,3, predominará la forma Carbonato.

Lo que tenemos que tener claro es que si nuestra agua tiene alta Alcalinidad, cuando realicemos el macerado, será más complicado situarnos en el deseado intervalo (5,2 – 5,8), ya que al tratarse de un agua que ofrece más resistencia a la acidificación, el PH del conjunto puede quedar demasiado alto.

La Alcalinidad del agua suele expresarse en mg/l de CaCO3 (Miligramos por litro de Carbonato Calcio). De esta manera, si para un agua cualquiera, vemos que tiene una Alcalinidad de 150 mg/l de CaCO3, no significa que en el agua haya 150 mg/l de Carbonato cálcico, sino que tiene una alcalinidad equivalente a dicha concentración de Carbonato cálcico. 

A veces no disponemos del dato de la Alcalinidad expresada en estas unidades, sino lo que tenemos es la concentración de Bicarbonatos en ppm o mg/l (Como ocurre en las etiquetas de las aguas envasadas). Ningún problema, podemos convertir esas unidades y obtener la estimación de la Alcalinidad en mg/ CaCO3. Fijémonos en la siguiente tabla:

 Unidades de Alcalinidad

º F (Grado Francés)	mg/l CaCO3	mg/l HCO3-(Bicarbonato)
1	10	12,2

Esta tabla muestra en la primera columna el Grado Francés, una de las unidades en que se puede expresar la Alcalinidad. En la siguiente columna vemos su equivalencia expresada en mg/l CaCO3, y en la tercera columna la equivalencia en mg/l de Bicarbonatos.

Ejemplo:

El etiquetado de una garrafa de agua mineral muestra, entre otros parámetros, una concentración de Bicarbonatos de 150 mg/l. Si queremos obtener la estimación de su Alcalinidad expresada en mg/l CaCO3, tan solo tenemos que utilizar las proporciones que viene en la tabla anterior. De este modo, obtendremos en nuestro ejemplo, una Alcalinidad de 122,9 mg/l CaCO3.

Ray Daniels en su Desigining Great Beers, muestra una ecuación mediante la cual podemos estimar el pH del macerado, tan solo con los datos de la Concentración de Calcio (mg/l), Magnesio (mg/l) y el dato de la Alcalinidad en mg/l CaCO3.

Alcalinidad  (mg/l CaCO3)    _______  * 0,056   =       _ _ _ _ _   (1)

Calcio (mg/l)                           _______  * -0,04    =       _ _ _ _ _   (2)

Magnesio (mg/l)                     _______  * -0,033 =        _ _ _ _ _   (3)

Suma de (1) + (2) + (3)                                                      _ _ _ _ _   (4)     

Se multiplica el valor en (4) * 0,028                                _ _ _ _ _   (5)    

    

PH estimado del macerado: Valor en (5) + 5,8

Como dice el autor, se trata de una estimación, ya que puede haber factores que modifiquen el valor final (Porcentaje de maltas oscuras, malta ácida, etc). Con la ecuación puesta en una hoja Excell y la tabla anterior, puedes hacer la estimación del PH del macerado de cualquier agua envasada, ya que todas incluyen en su etiqueta los datos necesarios. Hoy en día, diversos Software cerveceros pueden ser herramientas útiles para estos cálculos. Pero recuerda que no hay que obsesionarse con la exactitud, sino más bien estar en el rango deseable.

En lo relativo a la Alcalinidad, mostramos a continuación una tabla muy sencilla para orientarnos y evaluar la Alcalinidad de nuestra agua.

 Rangos de Alcalinidad

Rango	Alcalinidad (mg/l CaCO3).	Bicarbonatos (mg/l)
Baja	<75	90
Media	75 – 150	90 – 180
Alta	> 150	> 180

En caso de que nuestra agua tenga una alcalinidad alta o moderada, deberíamos reducirla, por ejemplo rebajándola con agua destilada, o mejor aún, con el uso de un sistema de ósmosis inversa.

Los equipos domésticos de desionización por ósmosis inversa, son un buen método para obtener un agua de mineralización baja, sin Cloro residual y sin el problema de la Alcalinidad. Es importante realizar un buen mantenimiento del sistema, así como los correspondientes cambios de filtros periódicamente.

Una de las formas más cómodas para un homebrewer, de ajustar el PH del macerado, es aumentando la concentración de Calcio y/o Magnesio en el agua del macerado. Es decir adicionando sales como Cloruro Cálcico y Sulfato cálcico. Los iones Ca y Mg, tienen un efecto acidificante del PH en el macerado.

 La Dureza y la importancia del Calcio

La composición de sales minerales del agua es lo que determina su dureza. Los principales iones que determinan la dureza del agua son:

Carbonatos (CO3=), Bicarbonatos (CO3H-), Sulfatos (SO3=), Cloruros(Cl-), Calcio (Ca++), Sodio (Na+), Hierro (Fe++), Magnesio (Mg++), Manganeso (Mn++), Cobre (Cu++), Zinc (Zn++).

A efectos cerveceros, definiremos la Dureza del agua, como la suma de las concentraciones de los iones Calcio (Ca++) y Magnesio (Mg++).El agua de la lluvia, originariamente blanda, se carga de sales, principalmente sales de calcio y magnesio al contactar con la tierra del suelo. Si estos metales forman sales con el ácido carbónico (carbonatos), se origina la dureza carbonatada. Las sales de estos metales con otros ácidos (ácido sulfúrico, ácido clorhídrico) causan dureza no carbonatada. Ambas juntas, carbonatada y no carbonatada, constituyen la dureza total. Para la elaboración de la cerveza, es a la dureza carbonatada a la que hay que prestarle atención.

La dureza carbonatada está formada por las sales:

• Carbonato Cálcico CO3Ca
• Carbonato Magnésico CO3Mg
• Ion Bicarbonato CO3H-

La dureza no carbonatada está formada principalmente por las sales:

• Sulfato Cálcico SO3Ca
• Sulfato Magnésico SO3Mg
• Cloruro Cálcico Cl2Ca
• Cloruro Magnésico Cl2Mg

Esto nos lleva a que cuando pidamos o realicemos un informe sobre el agua, no solo nos interesará el dato de la dureza total, sino también cual es la fracción de la dureza carbonatada y no carbonatada.

En general, la dureza carbonatada es perjudicial cuanto más clara y rica en lúpulo sea la cerveza. En cambio, una cerveza oscura y con poco lúpulo, puede fabricarse con aguas más duras.

La Dureza se puede medir en diferentes unidades (Grado Francés, Grado Inglés, Grado Alemán, Grado Americano, etc), pero para concretar, nos centraremos en las más habituales para nosotros:

 Unidades de Dureza

Grado Francés	Mg/l CaCO3	mg/l Ca+2
1	10	4

Y para valorar la Dureza del agua, podemos guiarnos por esta otra sencilla tabla:

 Rangos de Dureza

Denominación	Dureza Grado Francés	Dureza mg/l CaCO3
Muy Blanda	0 - 5	0 – 50
Blanda	5 - 10	50 – 100
Ligeramente Dura	10 - 20	100 – 200
Dura	20 - 30	200 – 300
Muy Dura	> 30	> 300

La bibliografía nos dice que el agua para la elaboración de cerveza debería contener entre 50 y 150 ppm de Calcio. Este elemento es muy importante en la naturaleza y no podía ser menos en lo relativo al espumoso elemento. Las enzimas que actúan en el macerado, necesitan del Calcio para su correcto funcionamiento. El Calcio es un cofactor de estas enzimas. También la levadura lo necesitará en su metabolismo. Por todo esto, debemos valorar si nuestra agua contiene el suficiente Calcio y en caso contrario, aportarlo en la cantidad adecuada.Pero fijémonos en algo importante. Hemos dicho que el Calcio es necesario, por lo tanto, una cierta Dureza en el agua es beneficiosa para nosotros, ya que eso significa que hay niveles de Calcio y también de Magnesio. A priori, la Dureza no debe ser tomada como algo negativo.Lo que ocurre, es que tanto el Calcio, como el Magnesio, no se incorporan al agua de manera independiente, sino que lo hacen como elementos constituyentes de diferentes sales que se disuelven en el agua. En muchos casos, ocurre que gran parte del Calcio presente en forma de ión, proviene del CaCO3. En efecto, el ya mencionado carbonato cálcico, que al disociarse en el agua, además del Ca+2, liberará CO3-2 (Ión Carbonato), que a su vez y dependiendo del PH dará lugar al HCO3- (Bicarbonato). Como ya sabemos, carbonatos y bicarbonatos contribuyen a la Alcalinidad del agua. Por lo tanto es importante diferenciar bien, Dureza y Alcalinidad.Veamos el curioso caso de las aguas de la región de Burton Up Trent en Inglaterra, famosa por sus cervezas Bitter y Pale Ale. A continuación se muestra un informe, de la concentración de diversos iones, en el agua de red de dicha región (Datos procedentes del libreo Designing Great Beers):

 Burton Water Profile

Valores	Ppm o mg/l
Calcio	294
Magnesio	24
Sodio	24
Sulfatos	801
Cloruros	36
Carbonatos	0

Viendo la tabla, podemos darnos cuenta que se trata de agua muy dura, fundamentalmente por los valores de Calcio. Pero se trata de una dureza que no procede del Carbonato cálcico, (ya que vemos que no hay niveles detectables de Carbonato), sino por el CaSO4 (Sulfato cálcico). De hecho, el parámetro que más llama la atención son los Sulfatos, con 801 Ppm (Un valor muy alto). El agua de Burton, es un ejemplo de agua Dura pero no Alcalina.

Tratamiento del agua

Como hemos dicho, cualquier tratamiento debería estar basado en un conocimiento previo de las características del agua de partida.

En este punto nos centraremos, en como realizar las adiciones de diferentes sales, para ajustar el PH del macerado, así como para aportar las cantidades necesarias de los elementos principales. Es importante remarcar, que en la elaboración de cerveza casera, no es necesario clavar las concentraciones de los iones con gran exactitud. Algunos galardonados Homebrewers americanos, autores de libros que todos conocemos, realizan estas adiciones a modo de “ 1 teaspoon”, “½ teaspoon”, etc. Es decir una cucharada de esto, o media de lo otro. El objetivo es obtener unas concentraciones dentro de los márgenes recomendados, sin preocuparnos demasiado por la concentración exacta.

Por lo tanto, realizar estas adiciones, va a ser algo muy sencillo de llevar a cabo. No obstante, en caso de no tener claro este tema, es mejor abstenerse de realizar ninguna adición, ya que puede que lo único que consigamos sea empeorar la situación. La finalidad de la adición de sales puede ser diversa (Ajuste del Ph del macerado, aporte de Calcio, resaltar el carácter maltoso o lupulado, etc.). Las sales de Calcio, como el CaCl2 (Cloruro cálcico) y también el CaSO4 (Sulfato de calcio), suelen ser las más utilizadas para estos propósitos. 

Sales y  % en masa de cada ión.

Fórmula		%	%
CaSO4 2H2O	Gypsum	Ca    23%	SO4    56%
MgSO4 7H2O	Epsom Salt	Mg    10%	SO4    39%
CaCl2 2H2O		Ca    27%	Cl      48%
CaCO3	Chalk	Ca    40%	CO3   60%
NaCl	Sal común	Na   40%	Cl    60%

En la tabla  se muestran las sales más frecuentemente utilizadas para el tratamiento del agua, el nombre por el que se conocen algunas de ellas y el porcentaje en masa de cada uno de los iones.

A la hora de añadir ciertas sales tendremos que considerar las siguientes cuestiones:

• Como es el agua de partida.
• El volumen de nuestro lote de cerveza.
• La concentración aproximada que queremos alcanzar de un determinado ión.

También es importante valorar en que momento realizar la adición las adiciones. Una forma práctica de afrontarlo es tomar el dato del volumen de nuestro lote.

 Quizás con un ejemplo veamos todo esto más claro:

Supongamos que partimos de un agua de mineralización muy débil (Agua de ósmosis inversa), con la que vamos a preparar un lote de 20 litros de cerveza (Una Pale Ale por ejemplo). Consideramos que la concentración inicial de Calcio en el agua de partida es muy baja, o incluso a efectos prácticos, la vamos a considerar nula. Como sabemos que el Calcio será importante a lo largo del proceso, decidimos incorporarlo mediante la adición de sales marcando una concentración deseable de 100 ppm o mg/l de Ca. La sal que decidimos usar es el CaCl2 2H2O. 

Deseamos unos 100 mg por litro de Ca. Como vamos a preparar un lote de 20 litros:

    100 mg  * 20 = 2.000 mg de Calcio à Equivale a 2 gramos de Ca.

Debemos adicionar 2 gramos de Calcio. Pero lo que tenemos es el Cloruro cálcico dihidratado. La cantidad necesaria de esta sal:

        Si en 100 g de  CaCl2 2H2O           -   Hay 27 g de Ca

        X gramos de CaCl2 2H2O               -    2 g de Ca

                        2 * 100

        X =   ------------------ =  7,4 gramos de  CaCl2 2H2O 

                           27

Así pues, añadiendo 7,4 gramos de esta sal (Aproximadamente una cucharadita de postre) proporcionamos 2 gramos de Ca, que en el volumen final de mosto llevado al fermentador, dejará una concentración de unos 100 mg/l de Ca.Pero no olvidemos que también estamos adicionando ión cloruro (Cl-), en concreto 3,5 gramos de Cl-, (Si nos fijamos en la tabla, el ión cloruro supone el 48% de la masa) que para los 20 litros finales se traducen en 175 mg/l.Estas concentraciones que calculamos para el Ca y el Cl-, son estimaciones, ya que a lo largo del proceso no hacemos mediciones exactas de los volúmenes, puede haber pérdidas de algunas sales por el camino, fenómenos de precipitación, absorción por parte del grano, una evaporación mayor de la esperada.... Realmente no importa si la concentración de Calcio al final nos queda en 90 ppm o 110 ppm, lo importante es que esté en el rango deseado para este elemento (50 – 150 ppm).

Efecto en el sabor de algunos iones.

En apartados anteriores hemos hablado de la importancia del Calcio como regulador del PH, cofactor de las enzimas durante el macerado y como elemento necesario para la levadura. Pues bien, a la hora de influir en el sabor del producto final, aparecen otros iones que también pueden ser relevantes.

El Magnesio (Mg+2), además de contribuir a la Dureza y el PH (En menor medida que el Calcio), también puede acentuar el sabor y la acidez en dosis pequeñas.El Sodio (Na+), puede ser un potenciador del sabor en dosis bajas. A concentraciones mayores puede conferir salinidad e incluso ser tóxico para la levadura.El Cloruro (Cl-), acentúa la plenitud y dulzor en cervezas donde predomina un carácter maltoso.El Sulfato (SO4-2) resalta la sequedad en la cerveza y el amargor del lúpulo. En concentraciones muy altas pueden aportar sabor sulfúreo.Las adiciones de sales para impartir o resaltar sabores, suelen hacerse durante el hervido.Para muchos cerveceros, la relación entre el Cloruro y los Sulfatos es importante, especialmente en diferentes estilos británicos. Así, este ratio se suele inclinar hacia los Sulfatos en cervezas más lupuladas y hacia el Cloruro en cervezas más maltosas.

Recomendaciones finales

Bueno, si estas empezando en esto de la cerveza casera, mejor reserva la lectura de este documento para cuando lleves unos cuantos lotes y hayas asimilado los conceptos importantes del proceso de elaboración.

• El estudio del agua es complejo y por lo tanto tenemos que extraer tan solo los conceptos más importantes y aplicarlos desde el conocimiento y de forma práctica.
• Conoce bien las características de tu agua de partida y en caso de tener que adicionar sales, hazlo por los objetivos comentados (Ajuste del PH, suplemento de Calcio, acentuar sabores). Procura no pasarte en estas adiciones.
• Intenta conseguir un PH óptimo en el macerado.
• Dureza y Alcalinidad no es lo mismo.
• No te ofusques en reproducir los perfiles exactos de las aguas de otras regiones famosas por sus cervezas.
• Recuerda que la exactitud, en lo relativo a los valores de concentración de los iones no es tan importante. Tan solo asegúrate de estar dentro del rango recomendado.

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