Terug naar overzicht

Het belang van de pH

tww januari 2019

Door: Michael Tonsmeire

Zowel in de keuken als bij het brouwen is het van groot belang om de enigszins ongrijpbare rol van pH goed te begrijpen. Met een pH meter wordt de zuurgraad of alkaliteit van een vloeistof gemeten (d.w.z. de balans tussen waterstof- en hydroxide ionen). Bij het brouwen heeft de pH impact op de enzymwerking, op eiwitcoagulatie, op vergisting en zelfs op de interactie tussen het bier en de smaakpapillen. Dat doet de pH door de vorm en dus de functie van eiwitatomen te veranderen. Over brouwen kunnen allerlei belangwekkende zaken opgemerkt worden, maar wie goed de impact van pH begrijpt, kan de kwaliteit en consistentie van zijn/haar bier echt verbeteren.

Wat is pH?

Een pH meter is gebaseerd op een logaritme (zoals de schaal van Richter) en is bedacht door Sören Sörensen, een brouwchemicus van het Carlsberg Laboratorium. Op de pH schaal wordt pH7 gedefinieerd als neutraal. Boven de 7 neemt de alkaliteit toe (meer hydroxide ionen) en onder de 7 neemt de zuurgraad toe (meer waterstof ionen). Het is een basis-10 schaal, dus een pH van 4,5 is 10 keer zuurder dan 5,5 en 100 keer zuurder dan 6,5. Op de meters staat vaak een 0 en een 14 om de grenzen aan te geven, maar feitelijk zijn er geen absolute eindpunten (zo heeft bijvoorbeeld zuiver fluorantimoonzuur een pH lager dan – 25). Voor het maken van bier is maar een smalle bandbreedte van belang. Voor niet-zure biertypen is dit 4 – 6 en zelfs zure biertypen komen bijna nooit onder de 3. Alleen voor reinigen en ontsmetten hebben brouwers te maken met waarden buiten deze bandbreedte.

De kenmerken van het water en de mout bepalen de pH bij het brouwen. Op zich is de pH van het water niet van belang, maar wel de wijze waarop de mineralen in het brouwwater reageren met de mout: dat is bepalend. Calcium en magnesium in het water reageren met fosfaat uit de mout tot onoplosbare zouten, maken daarbij waterstofionen vrij en hebben een verzurend effect. Donkere mout, geroosterde granen en karamelmouten zijn van zichzelf zuur, hoewel er geen rechtstreeks verband is tussen kleur en pH. Omgekeerd verhoogt carbonaat de pH door te reageren met zuur tot water, zout en CO2; deze laatste komt vrij als kooldioxide.

Met behulp van rekenmachines, spreadsheets en brouwsoftware kan de pH van de maisch geschat worden, gebaseerd op de kenmerken van het water en de graanstort. Maar alleen metingen tijdens het brouwproces garanderen nauwkeurigheid. Lakmoesstrips zijn moeilijk af te lezen en leiden tot onnauwkeurigheid. Beter zijn de papieren pH indicatie strips met een meetbereik van 4,0 – 7,0 pH, maar deze geven nog altijd een uitslag die 0,3 lager ligt dan de werkelijke waarde.

Het beste is een goede electronische pH-meter aan te schaffen. Zelf gebruik ik een Voltcraft PH-100 ATC pH-meter, maar om te beginnen kan je ook met een goedkoper model starten. Verder is er bewaarvloeistof nodig en kalibratievloeistof met een buffer van 7.01 tot 4.01. Met de juiste zorg zal de sonde twee jaar meegaan voordat hij afwijkingen gaat vertonen en vervangen moet worden.

Omdat temperatuur de pH van een vloeistof beïnvloedt, ga ik steeds uit van kamertemperatuur. Ook met een pH meter die de temperatuur corrigeert, is het beter om de vloeistof te laten afkoelen tot kamertemperatuur. Dat verlengt de levensduur van de sonde en zorgt voor consistente uitslagen.

Maischen en spoelen

De meeste brouwers zijn het er over eens dat een pH van de maisch van 5.2 tot 5.7 het best is voor de amylase. Gelukkig is mout over het algemeen in staat om zonder verdere hulp een aanvaardbaar pH te bereiken voor de omzetting van zetmeel naar suikers. Dat komt omdat gerst zich door de eeuwen heen heeft aangepast aan het soort water dat beschikbaar was. Niettemin wordt het brouwen gemakkelijker met een ideale pH voor de maisch.

De Amerikaanse producent Five Stars heeft een Stabilizer op de markt gebracht die de pH op 5.2 houdt. Dit product is ook in Nederland verkrijgbaar. De slogan daarbij is ‘gooi het erin en denk er verder niet meer aan’ en ik begrijp dat dat wel aantrekkelijk is. Toch lijkt het mij beter om te begrijpen waarom een pH laag of hoog is en dienovereenkomstig te handelen. Neem vijf minuten na de graanstort een monster om de pH te meten. Voor lichtgekleurde biertypen is een pH van 5.2 tot 5.4 ideaal en voor donkergekleurde 5.4 tot 5.6, maar deze waarden kunnen verschillen afhankelijk van hoe je brouwt. Zelf houd ik mijn maisch vrij dun (5.2 liter/kilo) en probeer dan een iets hogere pH te bereiken. Toen ik de pH van de maisch voor een saison eens omlaag bracht naar 5.2 was er met mijn harde water zoveel zuur nodig dat ik smaakafwijkingen kreeg. Getallen zijn weliswaar belangrijke indicatoren, maar het gaat uiteindelijk om wat je proeft in je glas.

Wie hard water heeft, moet het spoelwater aanzuren tot een pH van 5.6 tot 6.0 met behulp van een niet al te sterk zuur, zoals melkzuur of fosforzuur. Door deze aanzuring worden de astringente tannines uit de kafjes minder goed oplosbaar en dat is vooral van belang als je lang door gaat met het uitspoelen van de suikers, tot een SG onder de 1010.

Koken

Bij het koken regelt de pH drie belangrijke processen: kleurontwikkeling, eiwitafbraak en extractie van alfazuur uit de hop. Het is onvermijdelijk dat de pH tijdens het koken 0.1 tot 0.3 zakt omdat mineralen blijven reageren met fosfaat. Sommige brouwers bevorderen dit door zout of zuur toe te voegen.

De meeste kleur tijdens het koken wordt niet veroorzaakt door karamelisatie, maar door de Maillard reactie, een niet-enzymatische bruinkleuring bij lagere temperaturen waarvoor, naast de suikers, aminozuren nodig zijn. De Maillard reactie doet zich sneller voor bij hogere pH waarden en resulteert in meer melanoidinen, die een smaak hebben van geroosterd/karamel/koffie en donker gekleurd zijn. Wie een bleek bier wil hebben doet er goed aan de pH te verlagen voor het koken. En omgekeerd is het voor een Scotch Ale of een Engelse barleywine beter om met aanzuren te wachten tot na het koken.

De pH tijdens het koken beïnvloedt de hoeveelheid en het soort uitvlokken van de eiwitten. Met een pH van 5.2 tot 5.3 krijg je grote vlokken gestold eiwit. Voor de meest voorkomende eiwitten is een pH van 4.9 het punt waarop ze het minst oplosbaar zijn, maar dit is meestal te zuur vanuit andere overwegingen.

Een hoog pH haalt meer alfazuur uit de hop en optimaliseert dus de hopextractie, maar een pH van net boven de 5 maakt de bitterheid minder hard doordat het minder tannines uit de kafjes haalt.

Vergisten en smaak

Een daling van de pH tijdens de vergisting is de meest betrouwbare graadmeter voor goede gistactiviteit. Bij een lagere pH is de gistcel beter instaat voedingstoffen op te nemen. Lagergisten hebben, iets meer dan ale-gisten, de neiging om de pH in de loop van de vergisting te verlagen, maar de uiteindelijke pH voor beide is 4.1 tot 4.7. De pH beïnvloedt het wort en de vergisting, maar het doet ook iets met de smaak van het uiteindelijke bier. Zuur is een van de zes (of meer) smaken en heeft een wisselwerking met bitter en zoet. Een lage pH versterkt de smaak van bitterheid.

Alle biertypen zijn technisch gezien zuur, maar een pH boven de 4 is doorgaans wenselijk, aangezien daaronder het bier zuur begint te smaken. Ik streef naar een pH van 4.4 in veel recepten. Maar toch vind ik een verfrissende saison of een witbier het best smaken bij een pH van 4.2 tot 4.3. En vind ik stouts en porters minder zuur en hard bij 4.5 tot 4.6. Met dryhoppen gaat de pH omhoog, dus stevig gehopte IPA's kunnen, zonder dat je er iets aan doet, uitkomen boven 4.7. Lichte biertypen met een hoge pH smaken vaak muf en slap, het tegenovergestelde van fris en dorstlessend. Het is meestal voldoende om tijdens het brouwen iets te doen aan de pH, maar het is ook mogelijk om na de vergisting de pH aan te passen.

De pH aanpassen

De zuurgraad wordt bepaald door de hoeveelheid aanwezige waterstofionen maar het is niet mogelijk om waterstofionen toe te voegen. We hebben wel de beschikking over zuren en zouten die elk afzonderlijk smaak toevoegen.

Om de pH te verlagen kun je beginnen met voedselveilig zout naar smaak: calciumchloride, magnesiumsulfaat (Epsom zout) en/of calciumsulfaat (gips). Een andere mogelijkheid is verdunning van het leidingwater met gedestilleerd water of osmosewater. Op die manier wordt carbonaat dat pH-verhogend werkt verdund. Als de pH nog steeds te hoog is voor het maischen of koken, voeg dan geraffineerd zuur toe (zie de laatste alinea van dit artikel).

Als de pH omhoog moet, is het toevoegen van sodiumbicarbonaat (zuiveringszout) de simpelste optie. Met teveel zuiveringszout krijg je zout bier, hoewel een hoeveelheid van 50 tot 100 PPM moutige biertypen kan verbeteren. Kai Troester1 heeft laten zien dat calciumcarbonaat (krijt) niet effectief is als het rechtstreeks in de maisch wordt gedaan, omdat het maar langzaam oplost. Hij lost daarom het krijt eerst op in koolzuurhoudend water. Als geen van deze opties goed werkt, kan ook een kleine hoeveelheid calciumhydroxide (gebluste kalk) worden toegevoegd. Zelfs als je het bier al hebt gebotteld, kun je in je glas zuur of zout toevoegen om het verschil te proeven tussen een lagere of hogere pH. Het monitoren en aanpassen van de pH is niet een modeverschijnsel. Het geeft je meer controle en het helpt je bij het brouwen van heerlijk, mooi en consistent bier!

Zuren om mee te brouwen

Het meest traditionele zuur om mee te brouwen is melkzuur, dat ook in karnemelk zit. In Duitsland was het vanwege het Reinheitsgebot niet toegestaan om geraffineerde zuren toe te voegen. Daar werd veelal het wort of de mout aangezuurd met de in de natuur voorkomende melkzuurbacterie. Het nadeel van melkzuur is dat het met grote precisie moet worden afgewogen en dat je het proeft in het bier (lactaatzout uit de melkzuur is uiteindelijk te proeven, behalve bij mout die voor 5% is aangezuurd). Er is per pond mout ongeveer 0,045 theelepel van melkzuur van 88% nodig (0,5 ml per kilo) nodig om de PH met 0.1 naar beneden te brengen. Het toevoegen van 1% aangezuurde mout heeft hetzelfde effect.

Fosforzuur, dat ook voorkomt in cola, wordt veel gebruikt door brouwers die niet gebonden zijn aan het Reinheitsgebot. Er is veel minder fosforzuur nodig dan melkzuur om dezelfde verlaging van de pH te krijgen: van fosforzuur van 10% heb je 10 keer minder nodig dan wanneer je melkzuur van 88% gebruikt. En het vraagt hogere meetnauwkeurigheid. Een ander voordeel van fosforzuur is dat het fosfaatzouten achterlaat, die vrij smaakneutraal zijn en al aanwezig zijn in het wort.

Citroenzuur, een bestanddeel van citroenen, wordt de laatste tijd gebruikt bij citrusachtige IPA’s. Bij een paar kleinschalige proefjes merkte ik dat citroenzuur in vergelijking met andere zuren de fruitachtige smaak wat versterkt. Citroenzuur wordt in poedervorm verkocht (Noot: in Nederland wordt het ook als brouwbenodigdheid verkocht). Wat ik niet kan aanbevelen is het gebruik van azijnzuur, appelzuur, zoutzuur of zwavelzuur om de pH aan te passen, vanwege de smaak en vanuit overwegingen van voedselveiligheid.

Bronnen

Geschreven door Michael Tonsmeire, Brew Your Own, maart/april 2016
Vertaald en bewerkt door Sophie de Boer

Terug naar overzicht