Kwaliteit van je brouwwater II

Waterspecial 2

Brouwwater en zouten

Het mineralengehalte van het brouwwater heeft invloed op de smaak van het bier. In het verleden leidde dit in een stad met harder water tot het ontstaan andere biertypen dan in een stad met zacht water. De bieren in München waren donker, terwijl het bier in Plzen blond was. Dit was niet een bewuste keuze van de brouwers, maar simpelweg een gevolg van eeuwenlang experimenteren. Inmiddels weten we een stuk meer over de onderliggende processen, die ik hieronder zal toelichten. Tanden op elkaar, het wordt even saai!

Fosfaat

Fosfaat (PO43-, fosforoxide) speelt een cruciale rol in allerlei biochemische processen, van bacterie tot mens. Ook mout bevat fosfaatzouten, bijvoorbeeld kaliumfosfaat. In het beslag speelt fosfaat een belangrijke rol in de buffercapaciteit van de maisch: fosfaat zorgt ervoor dat de pH van de vloeistof redelijk dicht in de buurt van de gewenste waarde blijft, het toevoegen van een beetje zuur of base zal de pH niet veranderen. In een waterig oplossing bestaan vier vormen van fosfaat met respectievelijk drie, twee, één of geen gebonden waterstofionen (H3PO4, H2PO4-, HPO42- en PO43-) die makkelijk in elkaar overgaan door een waterstofion op te nemen of juist af te staan. De hoeveelheid vrije waterstofionen bepaalt de pH, hoe meer waterstofionen, hoe lager de pH en hoe zuurder de oplossing.

Fosfaat kan met calcium neerslaan als calciumfosfaat, dat slecht oplosbaar is in water. Daardoor komen de waterstofionen die aan de fosfaat gebonden waren vrij en wordt de oplossing zuurder. Magnesium doet hetzelfde, maar doordat magnesiumfosfaat beter oplost, is het maar half zo effectief als calcium.

Calcium- en magnesiumsulfaten kan je in theorie dus gebruiken om de maisch aan te zuren. De buffercapaciteit van je maisch daalt hierdoor wel, wat betekent dat je bier makkelijker te zuur of te basisch wordt. Magnesiumzouten bespreek ik hier verder niet, ze zijn moeilijk te krijgen, minder effectief en je mag niet teveel magnesium aan je brouwwater toevoegen.

Carbonaat

Carbonaat (eigenlijk in water opgelost kooldioxidegas, HCO3-) verhoogt de pH door waterstofionen aan de oplossing te onttrekken. Calciumcarbonaat (kalk) verhoogt dus juist de pH. Water dat veel carbonaat bevat (een hoge carbonaathardheid heeft) zal dus ofwel veel calcium en magnesium moeten bevatten of aangezuurd worden met gewone zuren om als onbehandeld brouwwater geschikt te zijn.

In Burton-On-Trent –beroemd om haar zware pale ales– bevat het water zowel veel carbonaat als veel calcium en magnesium, in München (donkere lagers) is met name de carbonaathardheid hoog, net als in de Haarlemmermeer en Amsterdam. In Plzn zijn alle waarden laag, het water is er extreem zacht.

Zachter water

Ook de amateurbrouwer kan –tot op zekere hoogte– het mineralengehalte van het door hem of haar gebruikte brouwwater aanpassen. Het verlagen van het zoutgehalte kan door koken, maar erg effectief is dit niet. Na een uur koken is het mineraalgehalte hooguit 40% gedaald. Gelukkig is het water in onze omgeving, zoals gezegd, vrij zacht. Uitkoken is dan ook niet nodig. Brouwerij ‘t IJ produceert tenslotte een uitstekende pilsener en zij maken –voor zover ik weet– gebruik van onbehandeld Amsterdams leidingwater.

Harder water

Voor sommige bieren is een zouttoevoeging in theorie geen slecht idee. Engelse bieren (pale ale, stout, porter, bitters) dienen met vrij hard water gebrouwen te worden. Overigens bevat het harde Engelse water niet alleen veel zouten maar ook veel carbonaat. Als dat goed in balans zit, hoeft het water eigenlijk niet te worden aangepast. Hoe weetje nu, hoeveel zouten je kunt toevoegen? Gewoon wat ‘brouwzout’ uit de winkel halen en bij je bier gooien? Nee, dat is onverstandig, te veel zout kan je bier onaangename smaakafwijkingen bezorgen. Je moet bovendien weten wat de samenstelling van je brouwwater is, voor je er zouten bijgooit. Hoeveel dan? Het antwoord is helaas: rekenen. Omdat een groot deel van de amateurbrouwers een hekel heeft aan rekenen, heb ik het alvast voor jullie gedaan. Voor degenen die wel van rekenen houden, dan kun je hier een Excel speadsheetje downloaden waarmee je zelf aan de slag kan.

Waarden

De eenheid die drinkwaterbedrijven hanteren voor hardheid van water, was altijd de Duitse graad (graden dH). Dit is echter geen internationale eenheid, in Frankrijk en Engeland gebruikte men bijvoorbeeld andere eenheden. Al deze eenheden zijn bovendien een beetje vaag. Vandaar dat waterleidingbedrijven tegenwoordig de milligram per liter (mg/l) hanteren. Als je je water wilt aanpassen moet je bij je lokale waterleidingbedrijf een wateranalyse opvragen. Je krijgt dan een zeer uitgebreide lijst met gegevens waarvan er maar een aantal relevant zijn.

Van de Afdeling Waterkwaliteitsbewaking uit Vogelenzang kreeg ik (via Erwin Vermeij) twee lijsten: de gegevens van rivierduinwater en rivierplassenwater. In Amsterdam worden beide soorten afgeleverd. Het merendeel van de Haarlemmermeer krijgt hetzelfde rivierduinwater als in Amsterdam geleverd wordt, waaronder Hoofddorp.

De gegevens uit de tabellen moet je omrekenen naar graden dH. De hoeveelheid toe te voegen zout bepaal je door de zogenaamde restalkaliteit te bereken. De restalkaliteit is een maat voor de ‘zuurvernietigende capaciteit’ van het water en mag niet onder

de -2°dH uitkomen. Een waarde van 0°dH betekent dat het brouwwater niet of nauwelijks hoeft te worden aangezuurd om de juiste pH-waarde voor het maischen te bereiken. Een waarde van 10°dH zal met gebruik van donkere moutsoorten nog een goede pH opleveren (pH 5,3- 5,6). Zouten voeg je niet alleen maar toe om de pH te wijzigen (zuur is daarvoor veel geschikter, zij het niet ‘Reinheitsgebotmäßig’). Zouten veranderen ook de smaak van je bier (zie hiervoor de vorige aflevering van deze waterspecial).

Hieronder staat een tabel met waarden uit verschillende steden. De precieze berekeningen zijn nogal uitgebreid en heb ik maar weggelaten. De verschillen in calcium- en magnesiumgehalte zijn klein tussen de beide Amsterdamse watersoorten. Voor Amsterdam en omstreken is vooral de hoeveelheid waterstofcarbonaat in het water van belang: in duinwater is dit lager dan in plassenwater, zodat er bij duinwater minder zout kan worden toegevoegd. Het water in de Haarlemmermeer schijnt voornamelijk dit duinwater te zijn, ook in Hoofddorp. In Amsterdam is het afhankelijk van waar je woont, maar aangezien het water ook gemengd wordt aangeleverd weet je nooit precies wat de waarden zijn. Een gemiddelde van de twee waarden voor Amsterdam is misschien het beste uitgangspunt.

Je kan zien dat het water in Plzen en Burton-On-Trent heel anders van samenstelling is (respectievelijk zeer zacht en zeer hard) maar allebei goed in evenwicht is. De restalkaliteit is nagenoeg nul en het water hoeft dus niet te worden aangepast om de wort een goede zuurgraad te geven. Mogelijk wordt in Plzen pilsener gebrouwen omdat dit bier zijn smaak vooral ontleent aan de hop. Dat zou in zacht water beter worden omgezet dan in hard water. Het is maar een theorie.

Het water uit München maar ook bijvoorbeeld uit London en Dublin heeft een vrij hoge restalkaliteit, vooral doordat er vrij veel carbonaat in het water zit. De pH van het water wordt dan verlaagd door donkere (zuurdere) moutsoorten te gebruiken, vandaar dat in die steden traditioneel donkere bieren gebrouwen werden. Afgaande op de tabel zouden we dat hier in Noord-Holland eigenlijk ook moeten doen, maar wees niet bang, een pils is ook best te brouwen. Een beetje zuur toevoegen kan dan overigens geen kwaad.

Wil je het water aanzouten? De makkelijkste manier is het toevoegen van brouwgips (calciumsulfaat: CaSO4•2H2O) of calciumchloride (CaCl2•2H2O). Hieronder volgen de maximale waarden die je kan toevoegen en hoeveel van de diverse ionen aan je water extra toevoegd:

Ik zou alleen deze hoeveelheden toevoegen, als je echt een Burton-On-Trent bier wil reproduceren: een echte pale ale of best bitter bijvoorbeeld. Maar bedenk dat we hier in de omgeving niet zo veel carbonaat in het water hebben om dat te compenseren. Ik heb in een grijs verleden eens 12 gram brouwgips per 10 liter toegevoegd aan een stout (waarmee de goede pH bereikt werd) maar het resulterende bier had een erg wrange bitterheid. Dit is een gevolg van de grote hoeveelheid sulfaat die je hiermee aan het bier toevoegt. Wees dus voorzichtig.

Cacliumchloride is een alternatief, maar ook met chloride moet je uitkijken dat je niet teveel toevoegt. Volgens de internationale richtlijnen zou voor zowel sulfaat als chloride 200 mg/l toegestaan zijn en wordt 400 mg/l sulfaat of 600 mg/l chloride als excessief beschouwd. In Burton-On-Trent bevat het water 650 mg/l sulfaat.

Voeg de zouten toe vlak voor je de mout stort. Het water is dan warm, zodat de zouten goed oplossen. Wacht na het storten een minuut of tien met het meten van de pH. Het duurt even voordat de fosfaat opgelost is uit de mout en met de calcium uit de brouwgips of CaCl2 reageert. Corrigeer de pH dan eventueel nog met zuur of base.

Het duinwater bevat overigens bijna twee keer zoveel natrium als het plassenwater (98 tegen 54 mg/l). Dat betekent dat het toevoegen van keukenzout (natriumchloride) in het duinwater niet verstandig is, eigenlijk is 75-150 mg natrium per liter zo’n beetje de limiet voor bier). Natrium toevoegen schijnt de volheid van je bier te verbeteren. Ook dit is typisch iets voor Engelse bieren, voeg per tien liter maximaal een halve tot een hele gram toe (een snufje tot een snuf).

Brouwwater: wel of niet aanpassen?

Zou je als amateurbierbrouwer nou de samenstelling van het water moeten veranderen of niet? Is het nodig? Wordt je bier er beter van?

Het aanpassen van de zuurgraad tijdens het maischen is zeker aan te raden, al hoeft het niet per se bij iedereen. Voor de brouwers die dit nooit doen: meet de zuurgraad eens (met pH-papier of een geleende pH-meter), bij voorkeur bij een aantal brouwsels. Zit de pH van je beslag tussen de 5 en de 6 maak je dan niet te veel zorgen. Meet de pH trouwens altijd bij kamertemperatuur, nooit bij hogere temperaturen. De pH is namelijk afhankelijk van de temperatuur en zowel pH-papier als elektronische pH-meters zijn meestal gemaakt om bij 20°C hun werk te doen. Zelf neem ik een klein buisje met ‘slijm’, dus maisch zonder vaste deeltje. Ik roer met een thermometer in het buisje terwijl ik het onder de koude kraan hou en meet dan de pH. Ik gebruik of wat zuurmout (rond de 5% procent van de totale storting) of citroenzuur. Maar melk-, fosfor- en zoutzuur zijn ook geschikt, het merendeel van de brouwers lijkt dat te gebruiken.

Het voordeel van een goede pH (tussen de 5,3 en de 5,6) is dat alle enzymen hun werk bij de optimale temperatuur kunnen verrichten. Dat levert een hogere opbrengst (brouwzaalrendement) op en je bier is vaak beter in balans.

Over het aanpassen van het zoutgehalte ben ik minder enthousiast. Er zijn een aantal biertypen waarbij een hoog zoutgehalte lijkt te horen, met name een aantal Engelse biertypen en enkele Duitse biertypen (zie ook de nieuwe Biertypengids van Derek Walsh, waarin een aantal typen staan met recepten die om zouttoevoeging vragen).

Ik brouw zelf veel Engelse biertypen en mijn belangrijkste verbeteringen waren niet het gevolg van zouttoevoeging.

Mijn Engelse bieren zijn vooral verbeterd door:

• het gebruik van de juiste gist. Ik ben al jaren zeer enthousiast over de gisten van Wyeast en gebruik eigenlijk geen andere gisten meer. Tot nu toe heb ik vooral London Ale #1058 en Irish Ale #1084 gebruikt, maar er zijn een paar andere gisten bijgekomen waar ik goede verhalen over gehoord heb. Ze zijn duur, maar hun geld meer dan waard. Brouwland levert ze bijvoorbeeld bijna allemaal.
• goede balans van donkere en lichte moutsoorten. Wees matig met de hoeveelheden zeer donkere mout (zoals chocolademout en zwarte mout) en gebruik liever de donkere cara-mouten (tot 300 EBC) om het bier op de juiste kleur te krijgen, zeker bij een biertype als porter. Een procent of vier van de echt donkere mouten lijkt mij het maximum, meer dan dat geeft branderig en dun smakend bier.
• gebruik goede hop. East Kent Goldings is tegenwoordig goed te krijgen. Wees niet bang deze niet alleen als bitterhop te gebruiken, ik heb zeer goede ervaringen met het gebruik van enkel East Kent Goldings. Ik voeg tegenwoordig de hop al toe tijdens het spoelen (in de wort), het zogenaamde first wort hopping. Ik was bang dat je daarmee de hopsmaak zou kwijtraken, maar dat is niet het geval, je krijgt een ‘rondere’ bitterheid, om even in bierjargon te vervallen. Ik heb ook een aantal malen aan dry hopping gedaan, maar ben daar niet zo’n fan van. Bij veel Engelse biersoorten (vooral de wat lichtergekleurde) hoort het wel, maar ik vind het gewoon niet zo lekker.

Wil je per se zout toevoegen, niets let je. Wees wel voorzichtig, begin eens met de helft van de maximumhoeveelheden en kijk hoe je het vindt. Gebruik alleen zout bij biertypen die er echt om vragen. En hou vooral plezier in het brouwen, de wetenschap is ook niet alles!

Mark van Bommel

Literatuur:

1. Malting and brewing science, Briggs, Hough et al, 1981, 194-221
2. Economic Microbiology Vol. 1, Alcohol Beverages, editor A.H.Rose, 1977, 59-61
3. De Roerstok, Wilco Agterhuis, september 1995, 15-26
4. Biertypengids, Derek Walsh, Culinaire Boekerij, 2002