De pH en het brouwproces

De pH en het brouwproces

De pH-waarde van brouwwater, maisch, wort en bier is een van de belangrijkste gegevens voor een brouwer. Hij kan die gebruiken om de voortgang van het brouwproces te controleren en de kwaliteit van de grondstoffen te bepalen. Door voortdurend de pH te meten kan bepaald worden wat fout kan zijn gegaan als het bier smaakafwijkingen heeft. Belangrijk is dat het meten heel eenvoudig kan gebeuren en tegen minimate kosten.

Wat is eigenlijk de pH-waarde

Om even het geheugen op te frissen: pH is het meten van de zuurgraad van een vloeistof. Of nog nauwkeuriger: het is de meting van de waterstof_ionenconcentratie in een vloeistof. De pH van zuiver water is 7.
Vloeistoffen die een grotere concentratie hebben van waterstofionen dan zuiver water zijn zuur en hebben een pH-waarde van minder dan 7. Omgekeerd, vloeistoffen met een lagere concentratie waterstofionen zijn basisch en hebben een pH-waarde die groter is dan 7. De pH-schaal loopt van 1 tot 14. Brouwers zijn eigenlijk alleen geïnteresseerd in het pH-bereik van 4 tot 7, maar bij elke stap van het brouwproces dient het brouwsel een specifieke waarde te hebben. Omdat bier voor ongeveer 90 procent uit water bestaat is het interessant om eerst eens te kijken naar het brouwwater. Een water-leidingbedrijf zou water moeten leveren dat een pH heeft van ongeveer 7. Voor een brouwer is echter niet zozeer de pH van het water belangrijk, maar vooral het spectrum van ionen hebben invloed op de zuurgraad van de maisch, in het bijzonder de waterstofcarbonaten en de aardalkalische elementen calcium en magnesium.. Mout reageert zuurvormend op het maischwater en deze ionen geven een algemene zuurgraad van de maisch. De waterstof-carbonaten verhogen de pH van de maisch en de aardalkalische elementen verlagen het. De verhouding van deze ionen is dus belangrijk. Dit heeft ook te maken met de hardheid van het water.

De hardheid van het water

De hardheid van het water wordt bepaald door het gehalte aan aardalkalische elementen calcium, magnesium, strontium en barium. Omdat de laatste twee stoffen nauwelijks aanwezig zijn wordt de hardheid gewoonlijk toegeschreven aan de concentratie van calcium en magnesium in het water. Carbonaathardheid, ook wel een genoemd de tijdelijke hardheid, komt overeen met de hoeveelheid aardalkalische elementen dat gelijk is aan de waterstof-carbonaten van het water. Hardheid is meestal groter dan de carbonaathardheid en het verschil noemen we de niet-_carbonaathardheid. Wat de brouwer het meest interesseert is de verhouding tussen de niet-carbonaat en de carbonaathardheid. Samen resulteert dit in een optimale pH van de maisch. Als de verhouding niet goed is proberen brouwers deze aan te passen door de hoeveelheid waterstofcarbonaten te verlagen of de calciumionen-concentratie te verhogen door het gebruik van calciumzouten, of door een combinatie van deze twee mogelijkheden. Het brouwwater is niet de enige grondstof die de pH van de maisch beïnvloedt. De keuze van de moutsoorten voor een bepaald brouwsel is eveneens van invloed op de pH van de maisch. In het algemeen zullen donkere moutsoorten de pH verlagen, omdat de grote hoeveelheid melanoïdes die zijn ontstaan bij de hoge eesttemperaturen de maisch erg zuur zullen beïnvloeden.

Wat is de ideale maisch pH

Bij het brouwen op kleine schaal is het moeilijk de pH-waarde van de maisch precies te regelen, maar een waarde tussen 5,4 en 5,5 is prima. Deze waarde is ideaal voor het spectrum van enzymatische reacties die plaatsvinden in de maisch. De amylases hebben een optimale pH die iets boven de ideale maisch-pH ligt, (alfa-amylase 5,4 tot 5,6). De peptidases hebben een optimale pH tussen de 5,0 en 5,2. Het komt zelden voor dat een maisch een pH heeft die lager is dan 5,3.
Maar het is wel mogelijk dat een maisch een pH heeft die hoger is dan 5,5. Een pH van de maisch hoger den 5,5 veroorzaakt:
* slechte versuikering
* verhoging van de viscositeit
* verminderde eiwitafbraak
* lichtere bieren worden donkerder dan gewenst
* wrange bitterheid in het bier
* trage vergisting
* slechte schuimhoudbaarheid
De ideale pH voor het uitvlokken van de eiwitten tijdens het koken is 5,2. Alfazuren lossen het beste op bij een hogere pH van 5,9, maar de verhoging van de bitterheid weegt niet op tegen de nadelen van de hoge  pH.
In jong bier zal de pH van een Ale zakken tot onder de  4,4 na de toevoeging van de gist. De eind pH van een bovengistend bier zal uitkomen tussen de 4,0 en 4,4.
Bij ondergistende bieren zal de daling van de pH geleidelijker verlopen, maar aan het eind van de hoofdvergisting zal de pH tussen de 4,4 en 4,6 bedragen. De pH van een gerijpt ondergistend bier ligt gewoonlijk tussen de 4,3 en 4,8.

Mogelijke afwijkingen

Als de pH van een bier, dat klaar is voor consumptie, lager is dan de aangegeven waarde dan is er een goede kans dat het bier geïnfecteerd is met een melkzuurbacterie. Meestal is dat ook wel te proeven. Overigens zal bij Berliner Weissbier of lambiek de pH lager zijn dan 4,0 en kan zelfs lager zijn dan 3,0.
Als de pH van een bier lager is dan de aangegeven waarde dan is er een goede kans dat het een overjarig bier is.
Als de pH van een bier continu gemeten wordt zal een stijging van de pH aangeven dat autolyse plaatsvindt en dat de gist aminozuren begint af te scheiden die basisch reageren met het bier. Natuurlijk zal een wort waarvan de pH hoger is dan 5,5 nooit een bier opleveren dat voldoet aan de ideale pH waarden.

Het meten van de pH

De eenvoudigste en goedkoopste manier om de pH te meten is met pH-papier. Er is papier met een bereik van 4,0 tot 7,0. Hiermee ken de pH worden gemeten van het water, maisch, wort en bier met een foutmarge van 0,1 tot 0,2. Degene die een grotere nauwkeurigheid wensen kunnen pH meters aanschaffen bij leveranciers van laboratoriumapparatuur. De nauwkeurigheid van deze apparaten is 0,01. Sommige van deze apparaten zijn makkelijk in het gebruik, de meeste moeten voor het gebruik worden geijkt met een speciale oplossing. Nauwkeurige pH meting tijdens het brouwproces kan voorkomen dat er problemen ontstaan bij het bier, zoals trage vergisting, wrange bitterheid, slechte schuimhoudbaarheid en andere resultaten. Bijstellen van de pH van het brouwwater is gemakkelijk genoeg en houdt je bier zoals het hoort.

Eric Warner

Uit Zymurgy, voorjaar 1993; vertaa1d door Frits Haen.
Overgenomen uit het clubblad De Roerstok maart ‘95