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La birra con metodo All Grain: il ruolo del pH

Nonostante la gestione del pH rappresenti uno degli aspetti più importanti nella produzione di birra, viene spesso trascurato dagli homebrewer. Trattandosi di un tema piuttosto complesso, è spesso poco compreso e mal gestito. Inoltre, gli strumenti economici per la misura del pH sono nella maggior parte dei casi completamente inaffidabili, il che rende ogni sforzo di gestione del pH vano se non addirittura dannoso. In realtà la questione è meno complessa di quello che sembra, e soprattutto una adeguata gestione del pH lungo tutta la catena di produzione porta risultati eccellenti con un minimo sforzo. Per dotarsi di uno strumento di misura decente, sempre di livello amatoriale ma dotato di una affidabilità ragionevole, si spendono circa un centinaio di euro. Purtroppo i misuratori di pH vanno necessariamente sostituiti ogni due/tre anni perché le sonde di usurano facilmente, ma un investimento di 30€/anno rappresenta a mio avviso un ottimo compromesso in relazione soprattutto al salto di qualità che faranno le nostre produzioni. A pensare che molti homebrewer spendono centinaia di euro in super fermentatori inox che non portano praticamente nessun beneficio alla birra e poi misurano il pH con il pennino giocattolo da 15€, viene quasi da piangere. Vediamo intanto perché il pH è così importante, e valutiamo poi se vale o no la pena di spendere questi cento euro in un misuratore di pH quantomeno decente.

Cos’è il pH
Il pH misura la concentrazione di ioni idrogeno (H+) in una soluzione. Lo ione idrogeno è un atomo di idrogeno che ha perso un elettrone, assumendo carica positiva. La scala del pH può variare dal valore minimo 0 al valore massimo 14: per valori compresi tra 0 e inferiori a 7 la soluzione di definisce acida; per valori oltre il 7 e fino a 14 viene definita basica; se il pH è pari a 7 si definisce neutra.

Attenzione: la definizione di “neutralità” per un pH pari a 7 è da intendersi a temperatura ambiente (25°C) e indica una pari concentrazione di anioni (ioni ossidrile OH-) e cationi (ioni idrogeno H+) in soluzione. Le variazioni di temperatura inducono una variazione nella concentrazione di ioni idrogeno cambiando di fatto il valore assoluto del punto di neutralità. Prendiamo per esempio l’acqua distillata. A temperatura ambiente (25°C) misura pH 7 (quindi pH neutro), è in equilibrio e presenta una pari concentrazione di ioni H+ e ioni OH- (per l’esattezza 1×10-7 ovvero 0,0000001 moli per litro). Se la temperatura aumenta, si liberano ioni H+, quindi la loro concentrazione nella soluzione sale facendo variare il pH (che ne misura la concentrazione assoluta). Questo non significa però che l’acqua distillata diventi più acida quando si aumenta la sua temperatura, poiché con il calore aumenta anche, in egual misura, la concentrazione degli ioni OH-. Si mantiene di fatto invariato il rapporto di concentrazione tra i ioni H+ e ioni OH- (che rimane di 1:1). Questo significa che l’acqua distillata resta comunque neutra, ma il pH, che rappresenta la concentrazione assoluta di ioni H+, diminuisce quando la temperatura sale (la concentrazione di ioni H+ passa da 1×10-7 a 1×10-6). Possiamo quindi affermare che il pH di neutralità dell’acqua distillata vale 7 a temperatura ambiente (25°C) ma cambia al variare della temperatura (l’acqua distillata ha un pH neutro pari a 6 quando viene portata a 90°C). Per questa ragione è importantissimo misurare il pH sempre a temperatura ambiente, in modo da avere un riferimento preciso circa la neutralità, acidità o basicità della soluzione. Perciò, ricapitolando: se il pH dell’acqua distillata venisse misurato a 90°C, il suo valore sarebbe pari a 6 ma la soluzione rimarrebbe comunque neutra (uguale concentrazione di ioni con carica positiva e negativa) e non potrebbe definirsi acida (il punto di neutralità è variato con la variazione delle temperatura di misura).

I misuratori di pH con compensazione della temperatura (ATC) sono pensati per compensare automaticamente la variazione nella corrente misurata dall’elettrodo al variare della temperatura. Dal valore di questa corrente viene infatti calcolato, tramite algoritmo matematico, il valore del pH che appare sul display. Questo significa che un misuratore di pH con ATC non compensa la variazione di pH di cui abbiamo parlato sopra: a 90°C (ammesso che non si rompa la sonda) leggerà sempre un pH dell’acqua distillata pari a 6 e non a 7, perché non è pensato per compensare l’aumento nella concentrazione di ioni idrogeno rispetto alla temperatura ambiente. Quindi, anche con misuratori dotati di ATC, è bene misurare il pH sempre a temperatura ambiente.

Il pH nella varie fasi di produzione
Vediamo ora come varia il pH durante il processo di produzione della birra, ricordandoci che le misure vanno sempre fatte a temperatura ambiente.

Ammostamento
Durante la fase di ammostamento gli enzimi α-amilasi e β-amilasi scompongono gli amidi in zuccheri più o meno complessi. Per lavorare in condizioni ottimali, il pH di mash deve essere portato in un determinato range. Nella letteratura birraria c’è sempre stata un po’ di confusione su questo range, poiché nei testi di riferimento non sempre viene indicata la temperatura di riferimento a cui sono stati determinati i valori ottimali del range. Questo ha portato nel tempo a una certa ambiguità generando confusione nei valori di pH a cui fare riferimento. La temperatura di misura del pH, come abbiamo visto, è molto importante: il pH misurato alla temperatura di ammostamento (quindi intorno ai 68°C) è in genere più basso di 0.3 rispetto alla stessa misura fatta a temperatura ambiente. Andando un po’ a fondo tra le fonti presenti in letteratura, si arriva a definire un range di riferimento per il pH di mash che varia tra 5.2 e 5.5 riferito alla misura effettuata alla temperatura ambiente (25°C). Nell’estremo più basso del range si favorisce l’azione della β-amilasi, all’estremo più alto quello della α-amilasi. Valori più alti o più bassi tendono a inibire gli enzimi, diminuendone l’efficacia (questo si traduce in conversioni più lente o potenzialmente non finalizzate, con possibilità di residui amidacei nel prodotto finito). Un pH troppo alto favorisce inoltre la solubilizzazione dei polifenoli dalle glumelle (trebbie) dei malti, con potenziali problemi di astringenza, in particolar modo per i mash con molti malti scuri. Consiglio: per raffreddare velocemente il campione di misura (che è molto piccolo) dalla temperatura di ammostamento a quella ambiente, si possono utilizzare due/tre tazzine da caffè in porcellana tenute precedentemente in congelatore. Travasando il campione tra le due tazzine si abbassa la temperatura del campione da 70°C a 25°C in un paio di minuti.

Risciacquo delle trebbie
Per l’acqua di sparge vale lo stesso range di pH indicato per il mash. In questo caso il pH non ha influenza sul lavoro degli enzimi poiché questi sono stati già disattivati dal mashout. Tuttavia, il pH dell’acqua di sparge è molto importante per diverse ragioni. Da un lato, vale lo stesso discorso fatto per l’ammostamento per quanto riguarda la solubilizzazione dei tannini: un pH troppo alto ne favorisce l’estrazione creando potenziali problemi di astringenza. L’acqua di sparge, inoltre, unendosi a quella di mash, contribuisce a definire il pH del mosto che viene portato in bollitura. Come vedremo, è bene mantenere il pH di bollitura entro un certo range. Sebbene l’acqua di sparge subisca un minimo di acidificazione mentre scorre nel letto di trebbie, è bene mantenere il suo pH intorno a 5.5 (sempre misurato a 25°C) per evitare che faccia risalire il pH complessivo del mosto una volta confluito nella pentola di bollitura.

Bollitura
Il pH di bollitura influenza diversi aspetti della produzione, tra cui i più importanti sono: coagulazione delle proteine, estrazione dei polifenoli dai luppoli, imbrunimento del mosto. Mantenendo il pH di bollitura nella parte bassa del range, si favorisce la coagulazione delle proteine, si limita l’estrazione di tannini dai luppoli (si ottiene quindi un amaro più morbido) e si limita l’imbrunimento del mosto. Si tratta ovviamente di piccoli contributi, ma nel complesso delle tante variabili in gioco possono fare la differenza tra una buona birra e una ottima birra (specialmente la componente relativa all’amaro). In genere si cerca di mantenere il pH di mash nel range 5.2-5.3. Non sempre si arriva in bollitura con questi valori, anche perché in alcuni casi si tiene il pH di mash su valori un po’ più alti per favorire l’attività della α-amilasi. Inoltre, in genere, il pH tende a salire leggermente durante l’ammostamento. Una piccola aggiunta di acido a inizio bollitura può spesso aiutare a riportare il pH nel range ottimale. Non è ovviamente necessario, ma in alcuni casi (per esempio birre in cui l’amaro deve essere particolarmente morbido) può fare la differenza.

Fermentazione
Durante la fermentazione il lievito produce diverse tipologie di acidi che fanno scendere velocemente il pH. In genere, si parte con pH pre-fermentazione intorno a 5 che scende a fermentazione finita nel range 4-4.5 a seconda del tipo di lievito utilizzato e della densità iniziale della birra. Dopo la fine della fermentazione il pH dovrebbe rimanere stabile. Un aumento di pH a fermentazione conclusa può indicare autolisi (rottura) delle cellule di lievito, ma questo avviene in genere dopo molto tempo che il lievito rimane a contatto con la birra. Anche un pesante dry hopping tende ad alzare leggermente il pH del mosto. In questa fase si tende a non modificare artificialmente il pH, anche perché non esiste un range assoluto di riferimento per il pH dopo la fermentazione. Un pH molto basso a fine fermentazione (sotto al 4) può essere segno di contaminazione da batteri (lattici o pediococchi, grandi produttori di acidi di varia natura).

Birra finita
Il pH della birra finita dipende da tantissimi fattori ed è il risultato di un lungo processo che parte dall’ammostamento e da lì induce una serie di reazioni a catena che arrivano fino al pH nel bicchiere. Per questa ragione è importante controllare ed eventualmente correggere il pH sin dalle prime fasi di produzione, in modo da facilitare il lavoro del lievito e arrivare al boccale con un pH che possa far esprimere al meglio il potenziale della birra. Un pH adeguato (indicativamente intorno a 4.5, ma non è ovviamente un valore assoluto) influisce positivamente su:

  • tenuta della schiuma – si tratta solamente di uno dei molteplici fattori che influenzano la tenuta di schiuma, ma non è da sottovalutare.
  • colore della birra – più basso è il pH , più brillante è il colore (basti pensare a quel bellissimo rosso brillante di alcune berliner weisse ai lamponi o alle framboise belghe)
  • percezione dell’amaro – un valore di pH troppo alto tende a rendere la percezione dell’amaro maggiormente ruvida e slegata dal resto
  • espressività dei malti – qui il discorso è più vago ma spesso valori di pH troppo alti soffocano l’intensità aromatica dei malti.

Raramente si modifica il pH della birra finita, che invece è il risultato di un lungo processo di produzione in cui ogni fase in qualche modo offre il suo contributo. Una gestione del pH adeguata dall’inizio alla fine del processo indirizza tutte queste reazioni chimiche nella giusta direzione, lungo il percorso che porterà alla birra perfetta. Prima si gestisce il problema nella catena di produzione, migliore è il risultato.

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