Terug naar overzicht

Laten we het eens over pH hebben

tww september 2019
Door: Theo van Eijden

Het begrijpen wat de rol is van pH is onmisbaar en toch ongrijpbaar. Enzymactivering, eiwitcoagulatie (uitvlokking), vergisting en zelfs de interactie tussen het bier en de smaakpapillen zijn allemaal processen die beïnvloed kunnen worden door de zuurgraad. Hoewel er veel pedante onderwerpen over brouwen zijn, kan enig begrip van zuurgraad de kwaliteit en consistentie van je bieren (helpen) verbeteren.

Om het zetmeel in mout om te zetten in suikers zijn enzymen onmisbaar. Voor een optimale omzetting naar suikers hebben deze enzymen niet alleen een bepaalde temperatuur nodig maar ook een bepaalde zuurgraad. Deze zuurgraad wordt uitgedrukt in pH.

Er zijn dus verschillende enzymen aanwezig in de ingrediënten die we gebruiken om bier te maken. Twee belangrijke enzymen voor de amateurbrouwer zijn de enzymen die de proteïnen afbreken in voedingsstoffen voor de gist (protease) en enzymen die zetmeel omzetten in vergistbare en onvergistbare suikers (diastase).

pH is dus de maat van de zuurgraad, gemeten op een schaal van 1 (zeer zuur) tot en met 14 (zeer basisch). Een zuurgraad van 7 is neutraal. De optimale zuurgraad voor de diastase is 5,2-5,8 en de optimale zuurgraad voor de protease is 4,2-5,3. Bij een zuurgraad van tussen de 5,2 en 5,6 verlopende gewenste enzymatische processen tijdens het maischen het best, vlokken eiwitten goed uit en verloopt de extractie van bitterstoffen uit de hop goed. Kortom een ideaal bereik voor het brouwproces.

Terwijl 0 en 14 worden vaak afgebeeld als grenzen, zijn er geen absolute eindpunten (zuiver fluorantimoonzuur heeft bijvoorbeeld een pH van lager dan -25). Anderzijds is het relevante pH bereik voor het brouwen van bier beperkt; voor niet-zure bieren ligt het bereik tussen de 4 en 6 terwijl zure bieren zelden waarden van onder de 3 laten zien. Brouwers worden alleen bezorgd over waarden buiten dit bereik bij het reinigen en ontsmetten.

De eigenschappen van het water en de mout hebben op meer of mindere mate invloed op de pH. De pH van het water is op zich niet zo belangrijk, maar meer de interactie tussen de mineralen in het brouwwater met de mouten is bepalend. Als calcium en magnesium in het water reageren met fosfaat uit de mouten worden onoplosbare zouten gevormd. Tijdens dit proces komen waterstofionen vrij welke een verzurend effect hebben. Donkere mouten, geroosterde granen en karamelmouten zijn zelf zuur, hoewel er geen eenvoudige relatie is tussen kleur en pH. Omgekeerd verhoogt carbonaat de pH-waarde door te reageren met zuren om een zout en koolzuur te vormen. Dit komt vrij als kooldioxide.

Er zijn spreadsheets en brouwsoftware die de pH bij het maischen kunnen inschatten op basis van de watersamenstelling en de gebruikte mouten. Het meten van de zuurgraad tijdens het brouwen blijft evenwel belangrijk omdat dit de meeste zekerheid geeft.

Er zijn verschillende producten en apparaten die je kan gebruiken om de pH te meten. De meest simpele manier om de zuurgraad te meten is met behulp van pH-papier. Het zuur in het wort geeft een reactie op het papier, welke van kleur verandert. Door de aangegeven kleur kun je dan aflezen wat de zuurgraad is van je wort. Let bij de aanschaf van het pH papier (strips) wel op de schaal en de nauwkeurigheid.

Er zijn ook digitale pH meters. Deze zijn wat duurder in aanschaf en vereisen wel enig onderhoud. Een digitale pH-meter moet je ook elke keer voor gebruik ijken met buffervloeistoffen. Maar deze meters werken sneller, nauwkeriger en prettiger.

De meeste graan brouwers zijn zich ervan bewust dat een pH van 5,2-5,6 optimaal is voor de amylase activiteit tijdens het maischen. Gelukkig is de buffercapaciteit van mout meestal voldoende om een aanvaardbare pH voor zetmeelomzetting te bereiken. Toch maakt het bereiken van een ideale pH tijdens het maischen de rest van het brouwproces makkelijker.

Tijdens de kook reguleert pH drie belangrijkeprocessen: kleurontwikkeling, eiwitafbraak en bitterheidextractie. Een druppel pH 0,1-0,3 is onvermijdelijk tijdens het koken omdat mineralen blijven reageren met fosfaat, hoewel sommige brouwers dit juist stimuleren door het gebruik van zouten of zuren. Het merendeel van de kleur dat je wort krijgt tijdens het koken komt niet van karamellisatie, maar is eerder het gevolg van de Maillard reactie. De Maillard reactie treedt op wanneer suikers reageren met aminozuren onder invloed van verhoogde temperaturen. Deze reactie heeft invloed op de smaak en kleur van in dit geval bier.

De Maillard reactie gebeurt sneller bij hogere pH-waarden en geeft meer melanoïdinen, die een lekkere geroosterde-karamel-koffie smaak en donkere kleuren geven. Als je een witachtige bier wilt brouwen, verlaag dan je pH tot 5,2 voorafgaand aan de kook. Bij een Schotse Wee heavy of een Engelse Barley wine kan het lonen om tot na de kook te wachten met verzuren.

De pH bij het koken beïnvloedt ook de hoeveelheid en het karakter vlokken bij het uitvlokken. Een pH van 5,2-5,3 produceert grote vlokjes van eiwit. Voor grote vlokken in het wort, is een pH van 4,9 optimaal omdat ze dan het minst oplosbaar zijn, maar deze waarde is meestal te zuur voor andere overwegingen. Een hoge pH zal meer alfazuren onttrekken aan de hop. Aan de andere kant zal een pH met een lage 5 waarde zorgen voor een soepelere bitterheid omdat het de extractie van tannine vermindert.

Vergisting en Smaak

Een pH daling is de meest betrouwbare graadmeter van de eerste gistactiviteit omdat het de opname van voedingsstoffen vergemakkelijkt. Tijdens de vergisting hebben lagergisten meer dan ale-gisten de neiging om de pH te verlagen. Het uiteindelijke pH-bereik voor beide is 4,1-4,7.

Naast de invloed op de wortbereiding en de vergisting beinvloedt de pH van het bier de uiteindelijke waarneming. Als een van de zes (of zo) smaken, is er een wisselwerking van zuurheid met bitterheid en zoetheid. Hoewel een zware zuurgraad en bitterheid stevig botsen, kan een lage pH-waarde de perceptie van bitterheid verhogen.

Dry hopping verhoogt de pH, waardoor zwaar gehopte IPAs zonder interventie een waarde kunnen halen van boven de 4,7. Lichtkleurige bieren met een hoge pH smaken vaak saai en slap, het tegenovergestelde van een vaak beoogd fris en dorstlessend bier. Het beheer van de pH tijdens het brouwen is gewoonlijk voldoende, hoewel aanpassing tijdens de vergisting een optie is.

Aanpassingen

Om de pH te verlagen, kun je calciumchloride, calsiumsulfaat (gips), melkzuur, zoutzuur of fosforzuur aan het wort toevoegen, waarbij melkzuur het meest geschikt is. Bij het gebruik van fosforzuur moet je er wel rekening houden dat het calcium uit je wort verwijdert en juist calcium is belangrijk voor de enzymstabilisatie en het uitvlokken van gist. Een andere mogelijkheid om pH te verlagen is door het leidingwater te mengen met gedestilleerd of osmosewater om de pH-verhogende carbonaat te verdunnen.

Als je de pH wilt verhogen, dan is natriumbicarbonaat (soda) de makkelijkste optie. Teveel natrium geeft zout bier, hoewel 50-100 PPM de smaak van moutige bieren kan verbeteren. Verder kan je ook calciumcarbonaat (kalk) toevoegen om de pH te verhogen. Van calciumcarbonaat wordt ook wel gezegd dat het niet effectief is wanneer het direct aan het beslag wordt toegevoegd omdat het langzaam oplost.  De oplossing is om het calciumcarbonaat eerst in koolzuurhoudend water op te lossen. Als geen van deze opties voldoende blijkt, kan je een kleine hoeveelheid calciumhydroxide toevoegen.

Als je het bier al hebt gebotteld kun je een kleine dosis van de zuren of zouten in een glas bier doen om het effect van een iets lagere of hogere pH te evalueren. Monitoren en het aanpassen van de zuurgraad is niet zo spannend als het toevoegen van gojibessen of jasmijnbloemen maar het zal de controle op het brouwproces verhogen en helpt uiteindelijk om heerlijke, mooie en vooral consistente bieren te brouwen.

NB: alleen voedselveilige varianten van deze stoffen toevoegen.

Bronnen

Michael Tonsmeire, Understanding pH, BYO, maart/april 2016
Wikipedia
Google

Terug naar overzicht