Calculo Cervejeiro – Malte: Como estimar a gravidade original?

Este é o primeiro post de uma série que pretende explicar como se faz o calculo das principais características de uma receita.  Irei demonstrar como se estimar a gravidade original (OG) da sua cerveja, que é uma medida de densidade que visa dar uma estimativa da quantidade de açúcar diluído no seu mosto após a brassagem.

1 – Como medir.

Antes de partir para a estimação da gravidade original, todo cervejeiro deve saber que existem diversas escalas para medir a densidade de um líquido. A mais comum é a gravidade específica, Specific Gravity em inglês, sendo abreviada como SG.

A gravidade específica é a razão da densidade de uma substância para a densidade de outra substância de referência, ou seja, é a proporção da massa de uma substância para a massa de outra substância de referência para dado volume. Tudo na mesma temperatura, pois a temperatura altera o volume das substancias devido à dilatação. No caso da cerveja a substância de referência é a água e temperatura de referência é 20°C. Por convenção, a SG da água pura é sempre igual a 1 ou 1.000, dependendo da escala que você está usando. Eu me acostumei fazer os cálculos considerando a densidade da água igual a 1.000, pois no começo me enrolava com fato dos livros em inglês utilizarem ponto no lugar de vírgula (e vice-versa). Porém neste post vamos adotar a convenção que a densidade da água é igual a 1, ou seja, um mililitro de água pesa um grama . Logo um mosto com gravidade específica igual a 1,05 é 5% mais denso que a água.

O mais interessante desta descrição é que você aprende que, em teoria, você não precisa de um refratômetro ou um densímetro para calcular a densidade específica de uma cerveja: com uma medida padrão (um copo de 200 ml?) você pode pesar a sua cerveja e dividir pelo peso da água na mesma medida (200g para um copo de 200 ml). O principal problema é que as diferenças de peso são muito pequenas, normalmente menores que 10% para a esmagadora maioria dos estilos, logo a chance de errar ao fazer a medição é grande. Você pode diminuir o erro utilizando uma medida padrão de maior volume (1 litro?), mas estará desperdiçando cerveja quando for utilizar o mesmo método para medir a gravidade final.

Em relação à correção de temperatura a fórmula é simples:

Sendo T a temperatura em Celsius.

A famosa tabela de correção da gravidade pela temperatura que foi apresentada em diversas postagens aqui no site nada mais é que o fator de correção para cada temperatura menos um, sendo normalmente denominado fator de correção aditivo. Não é tão preciso quanto calcular o fator de correção, mas para todos os propósitos práticos é preciso o suficiente.

Caso você deseje mais precisão o famoso artigo de Hall (1995), “Brew by numbers”, estima o fator de correção para a temperatura em graus Fahrenheit com base em diversas fontes:

Fator de Correção da SG = 1,00130346 – 1,34722124 x 10-4 X T(°F) + 2,04052596 x 10-6 X T(°F)2 – 2,32820948 x 10-9 X T(°F)3

Lembrando que a conversão de Celsius para Fahrenheit é dada pela seguinte equação:

°F = 1,8 X °C + 32

Você também pode criar sua própria tabela de correção. Basta medir a densidade da água em diversas temperaturas e aplicar a seguinte fórmula:

Eu recomendo tomar cuidado com o densímetro em temperaturas muito elevadas.

Outras medidas muito comuns são os graus Plato e Brix, que nós já comentamos aqui no site. Brix é usado para medir a quantidade de sacarose dissolvida em água. É expresso em percentual (massa de sacarose / massa total da solução). Não é realmente usado na indústria de cerveja. Plato é uma medida da massa dos sólidos dissolvidos na água (massa dos sólidos/massa total da solução). Também é expresso em percentual. Nem todos esses sólidos precisam ser fermentáveis. De fato, muitas vezes temos mostos com alta gravidade e cheios de açucares não fermentáveis.

É importante lembrar que graus Plato /Brix NÃO são medidas de densidade, mas de percentual de extrato seco na massa total da sua cerveja/mosto.

Em teoria para medir estes valores teríamos que ferver certa quantidade de uma solução (no nosso caso, ferver o mosto) até evaporar toda água e depois pesar o que sobrou.

Ainda bem que em 1843, Carl Balling achou uma forma para resolver este problema. Ele notou que a gravidade específica do mosto aumentava com o porcentual de materiais dissolvidos quase na mesma proporção que se o material dissolvido fosse feito totalmente de sacarose.  Assim ele poderia fazer todos os seus experimentos com sacarose pura e água, e seria uma boa aproximação para o extrato de mosto. Depois de fazer as soluções de açúcar, Balling desenvolveu uma tabela que relaciona a densidade da solução (a 17,5 graus °C) com a porcentagem em massa de açúcar. Ele mediu a porcentagem de massa em graus Balling (° B), definido como o número de gramas de açúcar por 100 gramas de mosto. Vários anos depois, por volta de 1900, o Dr. Fritz Plato corrigiu alguns erros leves e desenvolveu seu próprio conjunto de tabelas, chamando a unidade corrigida de um grau Plato (°P).  Fritz Plato conseguiu chegar a uma precisão de seis casas decimais enquanto Adolf Brix, anos antes, também corrigiu os estudos de Balling e chegou a uma precisão de cinco casas decimais.

Assim, graus Plato/Brix têm estes nomes devido aos químicos alemães Fritz Plato e Adolf Brix. Ambos aprimoraram as pesquisas de Carl Bailling.

As relações entre °Plato/°Brix e a gravidade específica são dadas pelas seguintes equações:

°P = – 668,962 + 1262,45 X SG – 776,43 X SG2 + 182,94 X SG3

SG = 1,00001 + 0,0038661 X °P + 1.3488 x 10-5 X °P2 + 4.3074 x 10-8 X °P3

Uma aproximação válida é diminuir 1 da SG, multiplicar por 1000 e dividir por 4, como na fórmula abaixo:

°P = 1000 X (SG-1) / 4

Quando trabalhamos com o sistema métrico á mais simples calcular a quantidade de açúcar no mosto utilizando as medidas de percentagem de extrato, ou seja, os graus Plato/Brix. Porém os cervejeiros brasileiros estão acostumados em medir a quantidade de açúcar no seu mosto após a brasagem com base na gravidade específica. Logo vamos deixar a questão do extrato seco como uma curiosidade e vamos utilizar como convenção a gravidade específica.

Para saber mais detalhes de como calibrar e medir densidade usando o refratômetro ou o densímetro, bem como vantagens e desvantagens de cada um, eu recomendo a leitura desse artigo.

2 – Calculando a gravidade original.

Como dito, utilizando sistema métrico os cálculos ficam mais fáceis se usarmos as medidas de percentagem de extrato, porém estamos optando pela gravidade específica. Logo iremos fazer os cálculos utilizando o sistema imperial, pois isso faz os cálculos serem muito mais fáceis.

Para calcular a gravidade original (OG para encurtar) de uma receita, você precisa saber a contribuição “potencial” que cada grão ou adjunto na receita irá fazer. Isso corresponde à contribuição em açucares que uma libra de grão ou adjunto irá adicionar se dissolvida em um galão de água. O potencial máximo é de 1,04631 (aproximado para 1,046), que seria uma libra de açúcar puro em um galão de água.

Os extratos líquidos tipicamente têm um potencial em torno de 1,036, os extratos secos em torno de 1,044 e os açúcares puros chegam bem perto de 1,046. Os grãos variam enormemente, de um mínimo de 1,025 a valores na faixa de 1,040. Na verdade, o potencial de todo grão varia de acordo com a maltaria.

Uma vez escolhidos os grãos e adjuntos e soubermos o potencial para cada deles, o próximo passo é calcular os “pontos” para cada contribuição de grão e totalizá-los.

Os pontos são simplesmente a parte fracionada do potencial – então um extrato com um potencial de 1,046 é simplesmente 46 pontos.

Para calcular o potencial na receita devemos multiplicar os pontos potenciais de cada grão pelo peso do grão em libras

Assim, um mosto com 8 libras de malte pilsen (1,036 potenciais) e 1 libra de Malte Black (potencial 1,025) nos daria:

36 pontos X 8 libras = 288 pontos

25 pontos X 1 libra = 25 pontos

Total = 313 pontos

Depois disso devemos aplicar a chamada eficiência do equipamento e de todo o processo de brassagem. Esta medida de eficiência geral inclui a moagem, a mostura, a fervura e perdas devido a medições, contração térmica e trub. Em outras palavras, inclui todo o processo de fabricação entre a seleção do malte até o mosto dentro do fermentador.

Vamos considerar que a eficiência do nosso equipamento é igual a 70%:

70% X 313 pontos = 219,1 pontos

Agora devemos dividir este valor pelo volume de água em galões, pois a unidade utilizada é libras de açucares em um galão de água. Considerando 5 galões:

219,1 pontos / 5 galões = 43,82 pontos => SG de aproximadamente 1,044

Caso você tenha as quantidades no sistema métrico basta fazer a conversão antes de fazer o calculo, multiplicando a massa de grãos em quilos por 2,20462 e dividindo o volume de água em litros por 3,78541. Assim você terá a quantidade de grãos em libras e volume de água em galões.

Algumas maltarias não informam a contribuição potencial do malte/adjunto, preferindo informar o extrato seco do malte. Para saber o potencial do malte basta multiplicar o extrato seco pelo potencial padrão de 46,31. Veja o exemplo abaixo:

Na foto podemos perceber que a Weyermann informa duas medidas para o extrato seco: Air Dry e Fine Crush. O padrão é utilizar a medida de extrato seco “Fine Crush”. Eu sei que nós, cervejeiros caseiros, não fazemos uma moagem tão fina – pois corremos o risco maior de ocorrer entupimento durante a filtragem – mas qualquer problema de moagem deve ser considerado na eficiência do equipamento.

Com base nesta análise da Weyermann posso afirmar que o malte que eu comprei dela tem o potencial de 81,6% X 46,31 = 37,79 pontos. Isso significa que ela fez, em laboratório, uma minibrassagem de 1 libra de malte com 1 galão de água e o resultado foi um mosto com Gravidade Original de 1,03779.

Vale mencionar que algumas pessoas gostam de estimar a gravidade original antes da fervura. Para tanto é necessário utilizar o conceito de eficiência da brassagem, que exclui as perdas do processo de fervura. Este cálculo é importante para o calculo do amargor do IBU, logo iremos falar deste conceito em um próximo post.

3 – Como este cálculo é feito na planilha

Na planilha eu utilizo a seguinte fórmula:

Onde,

OG = Gravidade Original;

Mm(kg) = Massa do malte/adjunto em quilos;

Efi= Eficiência/Rendimento do malte/adjunto

Efb= Eficiência do Equipamento (desde a moagem até a chegada ao fermentador);

V(l)= Volume final pretendido para fermentação em litros; e

m = malte/adjunto utilizado.

Esta é formula comumente encontra em livros sobre calculo cervejeiro.

A questão que fica é qual é relação desta formula com o calculo mostrado anteriormente?

Perceba que nela as unidades já estão transformadas para o sistema métrico. Bem esta fórmula é, simplesmente, a conversão dos cálculos para a gravidade original do sistema imperial para o sistema métrico.

Para que possamos ver isso precisamos primeiramente colocar as etapas de calculo explicadas acima em uma equação:

Eu sei que nesta forma a equação parece assustadora, mas é simplesmente a representação algébrica dos cálculos matemáticos simples que nós fizemos antes.

Então vamos transformar as unidades para o sistema métrico:

Multiplicando 46,31 por 2,20462 (conversão de quilograma para libra) e multiplicando por 3,78541 (conversão de litros para galões):

Isolando o fator 386,476.

E de onde veio o número 2,587 na fórmula da planilha? Bem na verdade o número é 1 / 2,587.

Para transformar 386,476 em 1 temos que dividir por ele mesmo, afinal todo número dividido por ele mesmo é igual a 1. E para transformar 1000 em 2,587 também precisamos dividir por 386,476. Assim:

A planilha também faz uma sugestão de massa total de malte baseado em uma meta de OG. Essa meta é feita supondo uma eficiência média dos maltes/adjuntos de 75% e fazendo algumas manipulações algébricas para que a OG fique do lado direito da equação e o somatório da massa de maltes do lado esquerdo:

Bem, isso termina explicação sobre o calculo da gravidade original. No próximo post iremos falar sobre o calculo da cor cerveja baseado nos maltes e adjuntos que você escolheu.

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