pH é um factor importante na fabricação de cerveja de qualidade. Os níveis de pH durante várias fases do processo cervejeiro afectam o potencial de extracção, a cor da cerveja, a formação de ruptura a quente, a estabilidade da espuma, a extracção de óleo de lúpulo, o amargor de lúpulo e a lauterabilidade da cerveja. É também uma consideração importante para a qualidade da cerveja durante o armazenamento como um pH baixo inibe o crescimento bacteriano.

Então o que, Exactamente, é pH?

O valor pH de uma solução é uma forma de expressar a acidez ou alcalinidade dessa solução. A maioria dos homebrewers estão familiarizados com a escala de pH e sabem que valores superiores a 7 são básicos (ou alcalinos) e valores inferiores a 7 são ácidos (Assumindo que a leitura do pH é feita a 68 °F/20 °C). Talvez não saiba que Soren Sorensen, um bioquímico dinamarquês que trabalha para os laboratórios Carlsberg, é o homem que estabeleceu o conceito de pH. Mas qual é, exactamente, o pH? Um bom lugar para começar a explicar o pH é com água pura. A água pura é uma mistura de moléculas maioritariamente H2O, e um número muito pequeno de iões hidrónicos (H3O+) e iões hidroxil (OH-). Isto porque, em água pura, um pequeno número de moléculas de água desassocia-se espontaneamente em iões H+ e OH-. Os iões H+ combinam-se quase imediatamente com uma molécula de água para formar H3O+. A ideia de pH pode ser abordada de forma agradável utilizando o conceito de constante de ionização da água, ou Kw. Kw é definido como o produto da concentração de iões H3O+ e OH- presentes na solução ou:

Kw =

(Numa equação química, parênteses em torno de um ião ou molécula indicam a concentração dessa substância.)

Kw = 2 = 10-14

Ao resolver para , descobrimos que:

= 10-7 (ou 0.0000001)

p>pH é definido como o log negativo da concentração de iões hidrónicos, ou equivalente:

pH = -log

p> Assim, em água pura a 25 °C (77 °F), a concentração de H3O+ é 10-7, e assim o pH é 7.

Em água pura a 25 °C (77 °F), o pOH – o log negativo da concentração de iões hidroxl – é também 7 (porque a concentração de iões hidrónicos e hidroxl é igual). Além disso, em qualquer solução aquosa diluída, a qualquer temperatura, o seguinte é verdadeiro:

pH + pOH = pKw

Esta relação torna-se importante na medição do pH de soluções – como o mosto de purga ou de ebulição – a temperaturas diferentes de 25 °C (77 °F) uma vez que Kw varia com a temperatura.

A acidez ou alcalinidade relativa de uma solução aquosa depende da existência de mais iões H3O+ ou iões OH- presentes dentro da solução. Se houver mais iões H3O+ presentes, a solução é ácida. Se existirem mais iões OH-, a solução é básica (ou alcalina).

Por exemplo, se se adicionar algum ácido a água pura a 25 °C (77 °F), a concentração de iões hidrónicos sobe. Consequentemente, o pH desce porque o pH é o registo negativo dessa concentração. Além disso, uma vez que a esta temperatura pH + pOH = 14, a concentração de iões hydoxyl desce – porque alguns iões hydronium e iões hydoxyl reagem para formar moléculas de água – e consequentemente a pOH sobe.

Por causa da forma como o pH é definido, a escala de pH não é linear. Uma solução que tem um pH de 4 é dez vezes mais ácida do que uma solução que tem um pH de 5, e cem vezes mais ácida do que uma solução que tem um pH de 6,

Mudança durante o processo de fabrico da cerveja

Durante o processo de fabrico da cerveja, o pH do mosto e da cerveja muda. A água da maioria das fontes de água municipais terá um pH superior a 7 (porque é tratada para evitar a corrosão das tubagens). Quando combinado com malte triturado, o pH do grão e da mistura de água cai consideravelmente em comparação com o pH inicial apenas da água.

Diminuição do pH natural

Esta diminuição do pH observada é o resultado da alteração da composição mineral dentro da solução. A principal alteração que ocorre durante o processo de brassagem é a precipitação de fosfatos e aminoácidos derivados do malte. Os fosfatos, tais como o ácido fosfórico, irão dissociar-se. Por exemplo:

H3PO4 -> H+ + H2PO4-

H2PO4- -> H+ + HPO4-2

e

HPO4-2 -> H+ + PO4-3

se estiverem presentes iões de cálcio, os fosfatos irão precipitar-se como fosfato de cálcio, deixando para trás iões de hidrogénio:

3Ca+2 + 2H3PO4 -> 6H+ + Ca3(PO4)2

Ocorre uma reacção semelhante se estiverem presentes iões de magnésio, mas o fosfato de magnésio é mais solúvel do que o fosfato de cálcio, pelo que o efeito sobre o pH é menos dramático.

Uma reacção também ocorrerá se estiverem presentes aminoácidos ou polipéptidos dentro da solução. Os iões de cálcio reagirão com o grupo dos aminoácidos:

2(Grupo Aminoácido – COOH) + Ca+2 -> Ca (Grupo Aminoácido – COO)2 + 2H+

se sulfato de cálcio (CaSO4) for adicionado à água da cerveja, Os aminoácidos formarão o precipitado insolúvel como descrito acima, deixando para trás iões de hidrogénio (H+) – que, lembre-se, se combinam instantaneamente com a água para formar iões hidrónicos – e iões sulfato, (SO4-2).

Estas alterações na composição mineral e a precipitação de sais de cálcio são responsáveis pela maior parte da diminuição do pH que se observa antes da fermentação. No entanto, a composição do bico do grão também influencia o pH. Se a mesma água for utilizada para dois mosto, um mosto com maltes especiais escuros estabelecer-se-ia num pH inferior ao de um mosto composto inteiramente de maltes de base pálida. Um mosto de maltes pálidos e um suplemento de amido – como arroz ou milho – teria um pH superior a qualquer um dos dois anteriores.

Interferência com a diminuição do pH natural

A presença de outros minerais na água da cerveja pode interferir com a diminuição do pH durante o processo de fabrico da cerveja. Especificamente, os iões carbonato (CO3-2) e bicarbonato (HCO3-) (os iões associados à dureza temporária da água) podem actuar como tampões para a diminuição do pH. Estes iões interagem com moléculas de água para formar iões de hidroxilo (OH-):

CO3-2 + H2O -> HCO3- + OH-

HCO3- + H2O -> H2CO3 + OH-

Estes iões OH- extra irão então reagir com quaisquer iões H3O+ que encontrem e produzir moléculas de água. Isto remove eficazmente os iões H+ extra que estão a ser gerados pelo processo de fabrico da cerveja e limita a diminuição natural do pH. É por isso que é importante assegurar que os iões responsáveis pela dureza temporária sejam removidos da água da infusão, especialmente quando se fabricam cervejas de cor clara.

Massassar a pH

Optimamente, o pH de um mosto de infusão deve estar na gama 5,2-5,6, sendo a metade inferior desta gama frequentemente citada como sendo preferível. Esta gama é um compromisso entre o pH óptimo para uma variedade de processos. O pH do mosto afecta muitos aspectos da cerveja, incluindo o rendimento do extracto, fermentação, extracção de taninos, lauterabilidade e tempo de sacarificação.

Num mosto de infusão, o maior rendimento do extracto é alcançado quando o pH do mosto é 5,2-5,4. O mosto mais fermentável é obtido na gama 5.3-5.4. O tempo de conversão mais rápido é obtido no intervalo 5.3-5.6.

Se o pH durante o mosto for demasiado elevado, a hidrólise de amido e proteínas pode ser afectada negativamente. Além disso, um pH elevado durante o mosto irá aumentar a quantidade de dextrinas presentes no mosto, resultando num mosto menos fermentável.

As cascas de cevada maltada contêm compostos tais como polifenóis (tais como taninos) e compostos de sílica que são mais solúveis, e portanto mais facilmente extraíveis, em condições de pH elevado. Os polifenóis podem contribuir para a instabilidade coloidal e podem produzir adstringência na cerveja acabada.

Os polifenóis são extraídos durante as fases finais de sparging, quando o pH do mosto a ser escoado do mosto sobe. É portanto importante parar de recolher o mosto quando o pH do último escoamento sobe para 5,8-6,0. (Note-se que é o pH do mosto a ser escoado que importa, não o pH da água de escoamento.)

O pH óptimo para muitos aspectos do escoamento varia na realidade devido à temperatura, espessura do mosto e outros factores, incluindo se é utilizado um mosto de infusão ou de decocção. Como tal, as gamas óptimas de pH citadas na literatura cervejeira variam por vezes bastante.

Para o fabricante de cerveja caseira, obter o pH do seu mosto no estádio certo melhorará grandemente a sua cerveja se tiver falhado anteriormente a marca. Contudo, fazer pequenos ajustes dentro da gama aceitável provavelmente não resultará em grandes mudanças na sua cerveja. E geralmente, assim que aprender a controlar o pH de uma determinada cerveja, não precisará de monitorizar o pH de cada sessão de fabrico de cerveja. Em muitos casos, a primeira vez que uma cervejeira verifica o seu pH, verificará que tudo tem estado sempre bem.

Controlar o Mosto pH

Se o pH do seu mosto não cair naturalmente na gama aceitável, há uma variedade de formas de o manipular. O problema mais comum para os cervejeiros, especialmente aqueles com muitos iões de carbonato na sua água, é um pH do mosto demasiado elevado. Para baixar o pH, as cervejeiras acrescentam frequentemente iões de cálcio, de gesso (sulfato de cálcio) ou cloreto de cálcio. Num lote de 5 galões (19-L), uma ou duas colheres de chá de qualquer um destes irá muitas vezes resolver o problema. Da mesma forma, ácidos orgânicos – tais como ácido láctico ou ácido fosfórico – podem ser adicionados a um pH directamente inferior do mosto. A adição de malte azedo, até cerca de 5% do mosto, é uma forma “natural” de adicionar ácido láctico ao mosto.

Se a água da cervejeira tiver muitos carbonatos, e é isto que mantém o seu pH demasiado elevado, o nível de carbonatos pode ser grandemente reduzido através da fervura da água e da sua remoção do precipitado. É geralmente mais fácil, contudo, tratar simplesmente água rica em carbonatos com ácido (para neutralizar os carbonatos) ou diluí-la com água destilada ou água preparada por osmose inversa (RO).

Em alguns casos, especialmente se uma cervejeira estiver a utilizar água muito macia e a fazer uma cerveja escura, o pH do mosto pode ser demasiado baixo. Nestes casos, a adição de um pouco de giz (carbonato de cálcio) ou bicarbonato de sódio (bicarbonato de sódio) ajudará.

A importância de ferver o pH

Após o mosto ser amassado, o mosto é escoado para a chaleira e fervido. Tal como o pH é importante no mosto, também afecta muitos processos diferentes na fervura. Durante a ebulição, o fosfato de cálcio continuará a ser precipitado – tal como foi durante o mosto – enquanto ainda estiver presente cálcio suficiente no mosto. Como tal, o pH diminui e continua a diminuir à medida que a fervura avança.

Optimamente, um pH do mosto pós-fervura de 5,0-5,2 shuld será alcançado. Aterragem na gama certa irá ajudá-lo a obter o melhor carácter extraído do seu lúpulo, maximizar a quantidade de quebra de lúpulo que se forma e manter a recolha de cor durante a ebulição a um mínimo. Normalmente, o estabelecimento do pH adequado do mosto permitir-lhe-á atingir o pH de ebulição correcto sem qualquer manipulação, mas este nem sempre é o caso.

Isomerização dos ácidos alfa em ácidos iso-alfa durante a ebulição do mosto é influenciada pelo pH. Esta reacção de isomerização é favorecida por um pH mais elevado. Dentro de um intervalo de pH de 8-10, a conversão em ácidos iso-alfa-alfa pode aproximar-se dos 90%. (É por isso que os extractos de lúpulo são produzidos a níveis de pH muito elevados.) A intervalos típicos de pH do mosto (5,2-5,4). a conversão é limitada a um máximo teórico de cerca de 60%, com um valor de utilização final de cerca de 35%. Isto não significa que um pH de fervura elevado seja uma coisa boa; embora a fervura de alto pH extraia mais amargor do lúpulo, o carácter do amargor é mais “grosseiro” e a cerveja irá provavelmente sofrer de muitos outros problemas relacionados com o pH.

Coagular a fervura – um complexo de proteínas e polifenóis – é outra função importante da fervura. O pH da sua fervura tem um efeito muito visível sobre isto. O pH óptimo para a formação da fervura é de 5,2. Se, no início da fervura, vir pedaços grandes e fofos de material de ruptura no mosto, terá confirmação visual de que o seu pH está na gama certa.

A cor do mosto aumenta geralmente durante o processo de fervura do mosto devido a reacções de Maillard, reacções entre aminoácidos e açúcares. As reacções de Maillard não são favorecidas com valores de pH mais baixos, pelo que ter um mosto de pH mais baixo é importante para produzir uma cerveja de cor mais clara.

Se o pH da sua chaleira precisar de ser reduzido, a adição de um pouco de cálcio normalmente ajuda. Para cinco galões (19 L) de mosto, 1⁄4-1⁄2 tsp. de gipsita ou cloreto de cálcio deve servir. Também se pode adicionar ácido.

E finalmente, Fermentação

Durante a fermentação, o pH continua a baixar por uma variedade de razões. As células de levedura absorvem iões de amónio (que são fortemente básicos) e excretam ácidos orgânicos (incluindo ácido láctico). A estirpe de levedura escolhida pode afectar o pH final da cerveja. A maioria das cervejas lager termina em 4,2-4,6, com algumas cervejas terminando tão baixo quanto 3,8. (Cervejas azedas podem ter valores de pH em torno de 3,0.)

Aquecer um pH óptimo, inferior a 4,4, favorece uma maturação mais rápida da cerveja (incluindo a absorção de diacetilo), melhor clareza da cerveja, melhor estabilidade biológica e um sabor “mais refinado” a cerveja.

As cervejeiras raramente ajustam o pH final da cerveja com ácido. Para atingir um pH final adequado, tudo o que é necessário é conduzir uma fermentação boa e vigorosa. À medida que o pH diminui com a atenuação, as cervejas mais secas tendem a ter valores de pH ligeiramente inferiores. Um aspecto interessante sobre a fermentação é que algumas moléculas na cerveja em fermentação se descolorem à medida que o pH diminui e, por isso, a cor da cerveja torna-se ligeiramente mais clara durante a fermentação.

Sumário

pH afecta quase todas as reacções físicas, químicas e bioquímicas que ocorrem dentro do processo de fermentação. Os cervejeiros que compreendem os factores que afectam o pH e a forma de os gerir durante o processo de fabrico da cerveja serão mais capazes de produzir consistentemente uma boa cerveja. Embora o pH seja claramente uma variável importante no processo de fabrico da cerveja, raramente requer uma grande atenção por parte da cervejeira doméstica. Normalmente, a correspondência da conta de grãos com a água da cerveja adequada deve ser tudo o que se precisa para garantir um dia de fabrico de cerveja bem sucedido.

Medir o pH (por Chris Colby)

A melhor maneira de medir o pH numa cervejaria caseira é com um medidor de pH barato. Há muitos modelos adequados que custam menos de $100.

Quando obtiver o seu medidor de pH pela primeira vez, comece a mergulhar o eléctrodo na solução de armazenamento do eléctrodo. Sempre que o medidor não estiver a ser utilizado, terá de ser armazenado nesta solução. Idealmente, o eléctrodo nunca deve secar.

Calibrar o medidor de acordo com as instruções do medidor, utilizando um tampão de pH 7,01 e um tampão de pH 4,01.

Tomar a sua amostra de mosto num copo limpo. Se a amostra for do mosto, arrefeça-a até à temperatura ambiente, mesmo que o seu medidor de pH tenha controlo automático da temperatura (à temperatura ambiente, o pH da amostra arrefecida será cerca de 0,35 unidades mais elevado do que o pH à temperatura do mosto). A recolha de leituras de amostras quentes irá diminuir a vida útil do eléctrodo. Lavar o eléctrodo com água destilada e depois secar o eléctrodo com um tecido. Não deixar o tecido tocar no eléctrodo, apenas aproximá-lo o suficiente para afastar o líquido.

Colocar o eléctrodo na amostra e dar à amostra um rápido redemoinho. Certifique-se de que não há bolhas presas ao eléctrodo. Ligar a energia do eléctrodo. A energia do eléctrodo nunca deve estar ligada a menos que o eléctrodo esteja submerso.

Com a energia do eléctrodo, o medidor fará a leitura. Anote-o no seu caderno de notas de laboratório, depois desligue a alimentação do eléctrodo antes de o retirar da solução. Lavar o eléctrodo com água destilada de novo, secar e voltar à solução de armazenamento.