La densidad es la medida de la cantidad de azúcar que nuestro mosto tiene en un momento determinado.
Saber la concentración de azúcar del mosto es útil porque nos permite saber la cantidad de alcohol que puede tener una cerveza o si la medimos en fermentación, nos ayuda a saber si la fermentación se está llevando a cabo de forma correcta.
Como se mencionó en una entrada anterior, la densidad se expresa normalmente en dos unidades: densidad específica y en grados Plato (para comenzar, vamos a asumir que brix y plato son lo mismo)
Los cálculos se facilitan enormemente cuando se trabaja con grados Plato, pero los cerveceros caseros están más acostumbrados a utilizar densidades específicas, por lo que de ahora en adelante vamos a utilizar Plato para nuestros cálculos y a hacer la referencia de su equivalente en densidad específica.
Densidad Inicial
También llamada "gravedad original" por su muy literal traducción del inglés "original gravity". Por lo que podemos utilizar los dos términos de forma intercambiable, pues ambos significan lo mismo.
La densidad inicial se refiere a la cantidad de azúcares que nuestro mosto contiene antes de comenzar la fermentación, es decir, cuando ya hemos terminado el proceso de crear el mosto pero no hemos agregado la levadura para iniciar a transformarlo en cerveza.
La densidad inicial nos da una idea de la cantidad de alcohol que la cerveza puede tener y trataremos ese cálculo en una entrada futura.
El diseño de recetas comienza con el cálculo de la densidad inicial. Esto es tan crítico que es incluso uno de los datos que la guía BJCP muestra como indicador de un estilo.
Las recetas nos sugieren una cantidad determinada de malta, pero tienen el inconveniente que se basa en una eficiencia que puede no ser lo que nuestra realidad refleja. Por este motivo, determinar la eficiencia será nuestro primer objetivo.
Si estamos empezando a hacer cerveza, es posible que no conozcamos nuestra eficiencia, por lo que vamos a tener que hacer nuestros primeros cálculos "al ojo" para determinar la eficiencia y luego ir observando si el cálculo es correcto o necesita algunos ajustes. Con el tiempo debemos ser capaces de predecir con un alto grado de certeza las densidades iniciales de nuestras cervezas en nuestro equipo.
Lo primero que debemos hacer es determinar cuántos tipos de malta vamos a utilizar y a buscar en los datos del lote el rendimiento de esta malta.
Rendimiento (yield)
El rendimiento viene expresado en porcentaje y significa la cantidad de azúcares que la malta puede tener en relación al peso total del grano. Es decir, si una malta nos da un rendimiento teórico de 80% significa que el otro 20% del peso del grano es material como cáscara y otros componentes que no se van a convertir en azúcar y que no son de nuestro interés por el momento.
Para tener una referencia, el azúcar de mesa tiene un rendimiento del 100% porque absolutamente todo el peso de la misma es un azúcar que se puede fermentar.
Para conseguir este datos podemos buscar en el saco de malta el número de lote y usualmente viene acompañado de un sitio web donde podemos buscar esta información o un código QR que podemos escanear con nuestro teléfono y nos llevará a donde se encuentra esta información. Si compramos la malta por libra o por cualquier razón no tenemos acceso al saco de donde salió la malta, vamos a tener que buscar un poco en Google los valores típicos para ese tipo de malta.
Cada marca y cada tipo distinto de malta tendrá un valor diferente, por lo que debemos tener cuidado de conocer este valor para cada tipo de malta que utilicemos en nuestra receta.
En las hojas de análisis algunas veces nos encontramos con dos valores distintos para el rendimiento separados en rendimiento con molido fino y rendimiento con molido grueso, en inglés los términos son "Fine Grind Extract" y "Coarse Grind Extract", algunas veces están abreviados como "Extract FG" y "Extract CG". En este caso podemos utilizar el número más bajo, que es el de molido grueso, porque es lo que más se asemejará a nuestra realidad.
A continuación se muestra un ejemplo de malta Pilsen de Briess, el rendimiento que debemos tomar para esta malta es 78%.
PPG
También podemos encontrar en algunos lugares en Internet el rendimiento expresado como PPG o Puntos por Galón, por ejemplo, en el libro de John Palmer: How to Brew.
Los PPG utilizan el sistema imperial de medidas al referirse como la cantidad de azúcar que 1 libra de malta impartirá a 1 galón de agua. Tomando en cuenta que si usamos azúcar pura, la densidad máxima que lograremos (en densidad específica) es de 1.046.
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| Experimento de densidad del azúcar. Densidad de 1.046 |
Los PPG se expresan en números enteros tomando los últimos dos dígitos de la densidad específica. En ejemplo del azúcar pura, su PPG será de 46.
Esto significa que para el primer ejemplo, una malta Pilsen tendrá un rendimiento del 78% de los 46 puntos máximos.
PPG = Rendimiento * 46 / 100
PPG = 35.8
Si nos encontramos el dato de nuestra malta expresado como PPG, podemos hacer la conversión de forma inversa.
Para un PPG de 37, el rendimiento será el siguiente:
Rendimiento = PPG / 46 * 100
Rendimiento = 80.4%
John Palmer publica en su libro una tabla con valores típicos para varias maltas, que podemos usar de referencia si no tenemos el dato del valor exacto de nuestras maltas.
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| http://howtobrew.com/book/section-2/what-is-malted-grain/table-of-typical-malt-yields |
La buena noticia es que solamente tendremos que buscar este dato una vez para cada malta que vamos a utilizar, pero es importante para que nuestros cálculos reflejen la realidad de la forma más acertada posible.
Cálculos
Debemos determinar en qué momento vamos a medir la eficiencia y usar ese momento como un estándar para que nuestros resultados sean consistentes. De forma personal, prefiero utilizar el volumen total de mosto recolectado en la olla ANTES de hervir, porque el resto de cálculos se pueden derivar de éste y usualmente es aquí donde queremos saber si todo el proceso ha salido de acuerdo a nuestros cálculos en caso tengamos que realizar alguna corrección.
Esto significa que debemos conocer éste volumen, que será distinto en cada equipo. En el equipo que hemos utilizado de ejemplo, sabemos que podemos recolectar un volumen de 18.5 litros (la capacidad total de la olla es de 28 litros) por lo que ese será el volumen con el que vamos a trabajar y llamaremos a esto "Eficiencia a la olla de hervido".
Nuestra receta de ejemplo indica lo siguiente:
- Necesitamos 4.5 kg de malta Pale Ale.
- Nuestra eficiencia calculada es del 60%, lo cual es bajo pero no es atípico para un sistema BIAB
El ejercicio entonces consiste en determinar la cantidad de azúcar en esa malta y determinar cuánta cantidad de azúcar debe quedar en los 16 litros de mosto que vamos a fermentar.
Primero determinamos los valores de rendimiento de cada malta, lo cual nos dirá qué cantidad de su peso se compone de los azúcares que queremos extraer:
- Malta Pale Ale= 81%
Esto significa que el peso en azúcar de los granos es:
- Malta Pale Ale = 4.5 kg * 0.81 = 3.6kg
Si tenemos más de una malta (que normalmente es el caso) debemos hacer esto para cada una y al final realizar la sumatoria de los resultados.
Ahora debemos calcular cuál sería la densidad si tuviéramos todos esos 3.6 kg en los 18.5 litros de mosto, para eso recordamos que los grados Plato son la medida del porcentaje de azúcar en una cantidad determinada de agua. Si sabemos que cada litro de agua pesa 1 kg, entonces podemos calcular la densidad utilizando los dos pesos de la siguiente manera:
°P = peso malta / peso del agua * 100
°P = 3.6 kg / 18.5 kg * 100
°P = 19.7
Ahora sabemos que la densidad máxima que puede alcanzar nuestro mosto es de 19.7 grados Plato (°P) y podemos calcular lo que en realidad esperamos multiplicando este número por la eficiencia que esperamos lograr de la forma siguiente:
Densidad pre hervido = Densidad máxima * eficiencia / 100
Densidad pre hervido = 19.7 * 60 / 100
Densidad pre hervido = 11.8 °P
Este dato es de suma importancia porque cuando estamos haciendo cerveza podemos fácilmente recolectar 18.5 litros de mosto, hacer la medición de densidad y verificar si en efecto estamos a 11.8 °P. Si estamos más abajo significa que nuestra eficiencia fue más baja de lo esperado y por el contrario, si nos pasamos de éste número significa que nuestra eficiencia es mejor y debemos ajustar la cantidad de malta de acuerdo a esta eficiencia para poder predecir con más exactitud nuestra cerveza.
Sin embargo, ésta NO es nuestra Densidad Inicial, es solamente la densidad antes de hervir, pero lo podemos utilizar para calcular nuestra densidad inicial.
Al momento de hervir el mosto, podemos esperar a terminar al apagar el fuego y luego tomar una muestra del mosto y medir la densidad utilizando un densímetro o un refractómetro, pero al momento de diseñar nuestra cerveza es útil poder calcularlo.
Cuando hervimos por períodos prolongados, el azúcar no cambia, pero el volumen sí. Por esto lo único que debemos hacer es calcular el volumen final tomando en cuenta la tasa de evaporación y el encogimiento por el cambio de temperatura.
La tasa de evaporación varía en cada equipo y es necesario medirla para saber exactamente qué esperar y no llevarnos la sorpresa de cantidades muy grandes o pequeñas de mosto evaporado. Lo mejor es hacer una prueba con agua la primera vez que se va a usar un equipo, medir los 18.5 litros de volumen inicial cuando está hirviendo y al pasar 60 minutos medir nuevamente el volumen para determinar cuánto se pierde de esta forma.
Para este ejemplo, sabemos que al hervir por una hora, nuestra olla y nuestro quemador hacen que los 18.5 litros de mosto inicial se conviertan en 16.6 litros por la evaporación.
Estos 16.6 litros están medidos a temperatura de ebullición y debemos tener en cuenta que los líquidos se expanden a temperaturas altas. Nosotros necesitamos saber el volumen a temperatura ambiente, por lo que calculamos que de 100°C a 20°C el mosto se encogerá un aproximado de 4%.
Entonces sabemos que terminamos con 16.6 litros, pero también sabemos que se encogerán 4%, lo cual nos deja con un volumen final de 15.9 litros.
Volumen a temperatura ambiente = Volumen a temperatura de ebullición * 0.96
Ahora simplemente necesitamos realizar una regla de 3 para calcular la nueva densidad si tenemos la misma cantidad de azúcares para un volumen menor de mosto.
Densidad Inicial = Densidad pre hervido * Volumen pre hervido / Volumen final
DI = 11.8 * 18.5 / 15.9
DI = 13.7°P
Finalmente, hemos utilizado cálculos básicos para calcular nuestra Densidad Inicial, pero como podrán darse cuenta, necesitamos conocer algunos datos y lograr una eficiencia consistente para que estos cálculos se puedan reflejar en la cerveza. Por este motivo la mejor forma de mejorar nuestros procesos es a través de la práctica y la constancia.
En una entrada futura veremos cómo utilizar este dato para calcular el porcentaje de alcohol de la cerveza terminada.
En este link se encuentra una hoja que nos ayuda a realizar los cálculos para nuestra receta de forma más fácil.
¡Saludos y salud¡
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